1. 研究目的与意义
为了解决和改善交通事故的频繁发生和交通拥堵问题，过去的交通信号灯是由人工控制的，现在发展到自动控制，并由各个路口的各自为班发展到一条线或一个区域的联动，这样，车辆经过的路口都可能会一路绿灯，大大提高了道路的交通效率并且交通灯的时间准确性能较好能更好的避免交通事故的发生。交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色，又叫红绿灯。红灯表示停止或禁止通行，绿灯表示通行，黄灯表示马上要出现红灯。车辆不能越过停车线，如果车辆已十分接近停车线而不能安全停车时，可以进入交叉路口。在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题
1.十字路口的交通灯的三个状态的变化以及东西和南北交通灯的的变化相对立
2.交通灯的时间智能控制，在车流量小的时候减少红灯时间，在车流量多的时候严格的控制时间
3. 国内外研究现状（文献综述）
1. 课题背景和意义在当今社会，红绿灯已经安装在各个道路口上，成为指挥交通车辆安全通行最常见并且相当有效的手段。这一技术早在19世纪的时候就已经出现了。1858年，英国伦敦就已经在街头安装了使用燃煤气作为为光源的红、蓝双色的机械扳手式信号灯，用来指挥马车的通行，这就是世界上最早出现的交通信号灯。1868年，英国的机械工程师纳伊特在伦敦的威斯敏斯特区议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气大爆炸炸伤了警察，所以这种红绿灯后来就被就被取消不继续使用了。现今，由于科学技术的不断发展，人类各项工艺的不断进步，各种芯片的出现使得道路交通灯系统又有了更进一步的发展。现今的道路交通灯系统多采用集成电路与编程控制相结合的方式，更加智能化，能够灵活改变行车的时间与方案。另外，现在的交通灯系统还配备一些其他设备共同使用，例如视频监控设备、测速设备等，这些设备共同使用，使得道路交通系统更加完备，有效的降低了交通事故的发生。此外，道路交通标志的发明同样也为交通安全系统带来了很大的帮助，交通灯以及配备系统、安全标志系统共同为当今交通安全奉献着一份力量。随着科技的发展，交通灯的发展也日益完善。经过几十年的探索与创新，交通灯发展至今越来越完善和成熟加完善，交通系统越来越智能化机器化，便于人们识别、更改和控制。2.智能交通信号灯概述智能交通信号灯主要由单片机控制模块、红绿信号灯显示模块、计时显示模块、电源模块以及手动控制模块组成。采用单片机（AT89C51）作为控制核心，对单片机各个端口进行编程输出，控制主干支干道红绿灯的点亮与熄灭，同时控制数码管进行倒计时显示。本次设计使用 5V稳源作为供电电源，但是要从220V交流电源得到 5V 稳压电源还需要进行电源的变压换，本次设计设计了一个电源模块可以将220V交流电转换成 5V直流电源。由于涉车流量异常情况时候的处理控制，只能交通信号灯的设计还必须添加一个应急处理模本次设计采用简单的手动控制来完成应急处理的功能，即当遇到车流量异常情况时，时显示模块的显示器全部清零，通过按键来控制各个路口信号灯的亮灭。当车流量又正常情况是，断开扫描开关，计时显示与信号灯将会回到原有的计时过程中继续计时制路口车辆。3. 课题研究的主要内容调查研究基于单片机的智能交通信号灯的发展历史、现状与前景，了解发光二极管、数码管以及单片机芯片的工作原理与编程控制，选择合适的控制芯片与电子元件。通过对高性能单片机(AT89C51)的研究，了解其各个端口的功能，以及利用单片机控制交通信号灯的工作原理，选择合适的供电方式、亮灯顺序、显示方案以及应急处理方案。参考文献[1]谭浩强.C语言设计[M].(第三版).北京：清华大学出版社，2005.[2]胡花，单片机原理及应用技术[M]，北京：交通大学出版社，2008.[3]王效华，张咏梅.单片机原理与应用[M]，北京：交通大学出版社，2007.[4]李江全，王卫兵，李玲.计算机控制技术[M.北京：机械工业出版社，2007.[5]杨素行.模拟电子技术基础简明教程(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2006.[6]于孟尝.数字电子技术基础简明教程(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2006.[7]楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：航空航天出版社，2007.[8]郁有文 常健 程继红.传感器原理及工程应用[M].(第二版).武汉：西安电子科技大学出版社，2006.[9]张齐等.单片机应用系统设计技术 基于C语言编程.北京：电子工业出版社，2004.[10]吴延海.微型计算机接口技术.重庆： 重庆大学出版社，1997.
4. 研究方案
四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证（不少于900字）
本设计采用MSC-51系列单片机来设计交通灯控制器，能根据实际车流量设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示；东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道 的公共停车时间。(1)当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒(可设定)(2)黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。(3)当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为80秒(可设定)。东西方向车流大通行时间长。本设计在东、西、南、北四个方向各有红黄绿三个灯，在东西方向有两个数码管.在南北方向也有两个数码管。
从硬件结构图可知，无论是AT89C51单片机工作电源、二极管还是数码管的驱动，都要用到 5V的直流电源，所以， 个稳定的、持续的 5V直流电源对本系统十分重要。本系统运用桥式整流电路，将交流转换为直流，为各部分电路提供恒定的 5V直流。模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压管供电，保证电路的稳定性和抗干扰。
5. 工作计划
第1周：了解毕业设计任务，收集资料。第2周：熟悉交通灯控制系统的结构及工作过程。第3周：学习MCS-51系列单片机的应用。第4周：在此基础上写出毕业设计的开题报告，提出设计方案，并完成相关英文资料的翻译。第5周：掌握交通信号灯控制系统各模块的组成及工作原理。第6周：PROTEL、MULTISIM、PROTUSE的安装、使用及调试。第7周：熟悉单片机开发装置的使用。第8周：熟悉电子电路设计软件PROTEL的使用。第9周：单片机系统及交通信号灯控制系统的设计，画出系统框图。第10周：根据总体系统要求进行模块设计。第11周：调试及仿真。第12周：在仿真的基础上进行电路的制作与硬件调试。第13周：整理书写设计报告。第14周：答辩。
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