智能交通信号灯系统仿真毕业论文.doc
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1、智能交通信号灯系统仿真目 录摘要1关键词1Abstract1Key words1绪论11智能交通灯的历史背景21.1智能交通灯的国内外发展状况 21.1.1国内研究现状 21.1.2国外研究现状31.2本课题的研究目的和意义41.3本文的主要工作52 PLC相关知识52.1 PLC的概述以及特点52.1.1 PLC的特点 52.2 PLC的结构原理 52.2.1 PLC的分类 52.2.2 PLC的结构 52.2.3 PLC的工作原理 62.3 PLC的汇编语言及基本指令 62.3.1 PLC的汇编语言 62.3.2 PLC的基本指令 73 Proteus简介103.1 Proteus综述10
2、3.2 ISIS设计 113.3 Proteus ISIS原理图设计143.4 Proteus 软件EDA 技术的优点 163.4.1 实验资源丰富 173.4.2 实验周期少173.4.3 硬件投入少 173.4.4 实验过程损耗小183.5 Proteus 与Kei 的联调184. 本文设计的交通灯工作原理 195. 总结206. 致谢20附录A 源程序代码及注释21 智能交通信号灯系统仿真 摘要:交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分,对于保证机动车辆的安全运行,维持城市道路的顺畅起到了重要的作用。随着车辆的日益增多,交通问题将日趋严重。可通过多修建道路或 车辆的办法来解决,但道路的增加
3、是有限的,而限制撤了会使汽车及其相关产业受到压制。目前,发达国家的交通主要是向智能化交通方向发展。交通灯是管理城市交通的重要工具,交通灯对道路交通流的影响近年来引起广大学者的广泛注意。目前绝大部分交通灯其时间都是设定好的,不管是车流高峰还是低谷,红绿灯的时间都固定不变,还有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间,但控制起来都不是很灵活,这使得城市车流的调节不能达到最优。本论文在PLC的基础上,结合实际,采用模糊逻辑的测试方法,对整个道路的交通现状进行简单的统计。设计中采用AT89C52单片机对整个系统进行简单的控制,用汇编语言进行程序控制的编订,采用单片机仿真软件Proteus进行仿真模拟
4、。经过模拟仿真得出整个系统的都可以实现预定的功能,具有一定的实用性。关键词:智能交通灯;Proteus;PLCIntelligent traffic light system simulation Abstract:The traffic light is urban traffic supervision system important constituent, to guarantee safe operation of motor vehicles, maintain the urban road smooth played an important role. With the in
5、creasing of vehicles, the traffic problem will become more and more serious. But through many roads or vehicles solution to the increase, but the road is limited, and the limit retreated can make cars and related industry suppressed. At present, the traffic is mainly developed countries to intellige
6、nt traffic direction. The traffic light is the important tool of urban traffic management, traffic lights on road traffic flow caused by the influence of the majority of scholars in recent years attention. Currently most of the traffic lights its time are set good, whether it is the lowlands, traffi
7、c light traffic peak time fixed, and some traffic lights can according to simple period of time to adjust divided, but not very flexible control together, which makes the city traffic regulation cannot achieve optimal. This paper on the basis of the PLC, combined with the actual, the fuzzy logic tes
8、t method, for the whole road traffic situation in the simple statistics. By AT89C52 single chip computer in the design to the whole system simple control, in assembler language program control development, Proteus one-chip computer simulation software simulation. Through simulation of the whole syst
9、em can be obtained for achieving function, has practical value.Key words: Intelligent traffic lights; Proteus; PLC绪论 交通信号灯是交通信号中的重要组成部分,是道路交通的基本语音。交通信号灯由红灯(表示禁止通行)、绿灯(表示允许通行)、黄灯(表示警示)组成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理,减少交通事故的发生,提高道路使用率,改变交通状况的一种重要工具,适用于十字、丁字等交叉路口,由道路交通信号控制机控制,指导车辆和行人安全有序地通行。城市交通信号控
10、制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输,提高运营效率。交通系统时一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统,建立数学模型非常困难,有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的自适应信号控制,它需要数学建模,且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而智能控制是一种无须建立数学模型的控制方法,它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路,达到很好的控制效果。当今世界各国的大城市无不存在着交通拥挤的问题。目前,我国汽车数量约占世界的2%,交通事故死亡人数却占到15%左右。交通安全问题成为严重制约和谐社会建设的重要因素。道路交通系统的运行也正面临着极大挑战,道路交
11、通安全形势极其严峻。然而有限的土地和经济制约使得道路建设不可能达到相对满意的里程数,所以要求在不断扩张道路规模的同时,提高交通路网的通行能力。这就需要综合运用现代信息与通讯技术等手段来提高交通运输效率。智能交通系统ITS(Intelligent Transportation Dystem-ITS)便是指在对上述问题提出一些根本性解决方案。 1智能交通灯的国内外发展现状及研究意义11 智能交通的国内外发展状况 111 国内的研究现状 随着公路交通运输的发展,交通拥挤、道路阻塞和交通事故频繁发生等问题越来越严重地困扰着世界各大城市。在我国,长期以来城市人均道路面积一直处于低水平状态,近十年有了较快
12、发展,人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米。尽管其增长幅度较快,仍赶不上城市交通流量年均20%的增长速度。目前全国32个百万人口以上的大城市中,有27个城市的人均道路面积低于全国平均水平,另外,最近几年也是大城市机动车增长速度最快的年份,轿车、客车、面包车以及摩托车的增幅年均在15%以上。相对于交通运输工具的飞速发展,我国交通配套设施建设明显滞后,道路安全网络、道路标识、交通指挥中心仍然不足。单独从车辆方面或道路方面考虑,均很难有效地解决交通问题。通过采用信息通信技术、电子技术以及其他科学技术把它们联系起来,并实现只能化的ITS才能解决根本问题,交通信息化需要融合科技力量才能使目前的交通问
13、题得到改善。我国城市交通信息化目前还处于起步阶段,无论是交通管理中心、信息服务中心的平台建设,还是交通工具的导航系统配备都不完善,只能交通系统中的各部门、各个环节直接的衔接、配合还存在问题。这些因素严重制约着我国城市交通信息化的发展。全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。概况起来,目前我们城市交通主要呈现出下列特点和问题:城市规模逐步扩大,运输压力沉重;机动车增长加快,道路容量不足;路网不合理,交通管理水平低下;公共交通萎缩,出行结构不合理。我国的ITS研究和实施起步较晚,90年代中期以来,在交通部的组织下,我国交通运输界得科学家和工程技术人员开始跟踪ITS技术,并取得
14、很大的进步。我国政府在继续加快基础建设的同时,已提出将智能交通作为我国未来交通运输领域发展的重要方向和优先领域予以重点支持。1998年1月交通部批准成立了国家智能交通系统工程研究中心,依托单位为交通部公路科学研究所。在交通部的组织下,该中心承担了部分重点项目的研究“智能交通系统发展战略研究”。通过该项目的研究,提出我国智能交通系统发展的整体框架,为交通运输界提供指导性意见。在“十五”期间,由科学技术部牵头,国家智能交通系统工程技术研究中心承担、全国20余所高校和研究所参与的国家重大公关项目“ITS体系框架”和“ITS标准体系及关键标准制定”已经通过国家鉴定。112 国外的研究现状 从国际上智能
15、交通系统的发展历史来看,各国普遍认为起步于60-70年代的交通管理计算机化就是智能交通系统的萌芽。随着社会的发展和技术的进步,交通管理和交通工程桌布发展成智能交通系统,但是智能交通系统与原来意义上的交通管理和交通工程有着本质的区别,智能交通系统强调的是系统性、信息的交互性以及服务的广泛性,其核心技术是交通流理论、信息技术、通信技术、智能控制技术和系统工程等。 智能交通系统目前在欧美等发达国家正得到广泛应用。据测,应用智能交通系统后,可有效提高 运输效益,使交通拥挤降低20%。延误损失减少10-25%。车祸降低50-80%,油料消耗减少30%。美国ITS发展状况:美国是应用ITS较为成功的国家之
16、一。1995年3月,美国交通部出版了“国家智能交通系统项目规划”,明确规定了智能交通灯的7大领域和29个用户服务功能,并确定了到2005年的年度开发计划。7大领域包括:出行和交通管理系统,出行需求管理系统,公共交通运营系统,商用车辆运营系统,电子收费系统,应急管理系统,先进的车辆控制和安全系统。据报道,目前ITS在美国的应用已达80%以上。而且相关的产品也较先进。美国ITS应用在车辆安全系统(占51%),电子收费(占37%),公路及车辆管理系统(占28%),导航定位系统(占20%),商业车辆管理系统(占14%)方面发展较快。美国联邦政府1990-1997年用于ITS研究开发的年度预算总计为12
17、.935亿美元,20年发展规划投资预算约为400亿美元。美国政府要求将ITS的发展与建设纳入各级政府的基本投资计划之中,大部分资金由联邦、州和各级地方政府提供,也注重调动私营企业的投资积极性。日本ITS发展状况:日本早在1973年就开始了对智能交通系统的研究。日本ITS规划体系包括:先进的导航系统,安全辅助系统,交通管理最优化系统,道路交通管理高效化系统,公交支援系统,车辆运营管理系统,行人诱导系统和紧急车辆支援系统。日本的ITS主要应用在交通信息提供、电子收费、公共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面,目前在日本已有超过1800万人的汽车导航系统用户。日本政府1996-1997年用于IT
18、S研究开发的预算为161亿日元,用于ITS实用化和基础设施建设的预算为1285亿日元。1996年,“推进ITS总体构想”推出了一个投资预算7.8兆日元的20年规划。日本走政府与民间企业相互合作的道路,如车辆信息通讯系统(VICS)的运作方式极大地调动了企业的积极性,加速了日本ITS的开发与应用。欧洲ITS发展状况:欧洲在ITS应用方面的进展介于日本和美国之间。目前正在进行Telematic的全面开发,计划在全欧洲建立专门的交通(以道路交通为主)无线数据通信网,并正在开发先进的出行信息服务系统(ATIS),车辆控制系统(AVCS),商业车辆运行系统(ACVO),电子收费系统等。在20世纪80年代
19、中期,欧洲10多个国家投资50多亿美元,旨在完善道路设施,提高服务水平。欧盟从1984年到1998年仅用于ITS共同研究开发项目的预算就达280亿欧洲货币单位。其他国家ITS发展状况:韩国ITS示范工程选在光州市,预计耗资100亿韩元,选取了交通感诮信号系统,公共车乘客信息系统,动态线路引导系统,自动化,及时播报系统,电子收费系统,停车预报系统,动态测重系统,ITS中心等9项内容;马来西亚ITS建设集中在多媒体超级走廊,从位于吉隆坡88层的国油双峰塔开始,南伸至雪邦新国际机场,达750平方公里。目标是利用兆位光纤网络,把多媒体资讯城,国际机场,新联邦首都等大型基础设施联系起来;新加坡ITS建设
20、集中在先进的城市交通管理系统方面,该系统除了具有传统功能,如信号控制,交通检测,交通诱导外,还包括用电子计费卡控制车流量。在高峰时段和拥挤路段还可以自动提高通行费,尽可能合理地控制道路的使用效率。1.2本课题的研究目的和意义 通过设计一个交通信号灯控制系统,从而锻炼自己的动手能力,深入了解一下交通灯的工作原理。综合应用微机原理等课程方面的知识,熟练掌握仿真系统的使用方法,达到提高综合应用相关知识的能力,掌握系统全部设计过程的目的。通过课程设计,熟练掌握汇编语言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力,提高我们的逻辑抽象能力。随着社会的发展,人们的消费水平不断的提高,私人车辆
21、不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。车辆的增加反映出了国家的整体进步,但是也给人民带来了其他的一些负面的影响。我国是13亿多人口的大国,到2006年,全国的机动车保有量超过了8000万,而全国公路通车总里程只有14.8万公里。静态比例为:人均车辆越0.5辆,而人均道路只有0.00011公里;每辆车均道路占有量约为0.002公里;且其中90%的道路属于机动车与非机动车和行人混杂。今后几年机动车辆数字还在急剧增加,道路超负荷承载,致使交通事故逐年增加。因此我们需要开发新型的交通控制系统。13本文的主要工作本文主要的任务就是介绍PLC,Proteus的相关知识,重点介绍了,本课题
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