开题报告-基于单片机的智能交通灯设计（硬件部分）.doc

毕业设计（论文）开题报告 题目 基于单片机的智能交通灯设计（硬件部分）专 业 名 称 自动化班 级 学 号 108202223学 生 姓 名 施超指 导 教 师 吴国辉 填 表 日 期 2014 年 3 月 9 日说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。一、选题依据及课题意义 随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的难题，城市交通事故、交通阻塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段的时期，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗。二、世界概况及发展趋势在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两色旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。而中国最早的马路交通灯却是诞生于1928年的上海英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制,从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化。随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通拥护问题日益严重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅速发展的交通现状。三、研究内容及实验方案本文设计一种新型交通信号灯控制系统，就是一种可应用于智能交通系统的交通信号控制子系统。与传统的交通信号机相比，该控制系统有很强的控制能力及良好的控制接口，并且安装灵活设置方便，模块化、结构化的设计使其具有良好的可扩展性，系统运行安全、稳定，效率高。该系统设计为独立模块，模块可以采用智能总线的形式与上位机相连接，这种分布式开放体结构使得交通灯控制系统可以自由组合与自由发展。该系统支持在线软件升级，当将来有新功能时只要升级上位机的系统程序就可以支持模块新功能。硬件部分具体如下： 1、单片机模块：系统采用AT89C51来作为主控电路的主要元件。 2、电源稳压模块：系统专门设计了电源稳压模块，为电路系统提供稳定平滑的5V电压。 3、键盘控制模块：本系统利用按键控制，可直接完成时间设定，灯颜色设定，方便控制。 4、驱动模块：用来做功率驱动，提高控制信号的驱动能力，驱动LED模拟灯组。 5、路口交通灯模块：采用三色发光二极管实时模拟被控制的路口交通灯。 6、车辆检测模块：应用传感器实现对过路车辆的检测，并与单片机进行通信，实现信号的递。 7、显示模块：本系统应用数码管可实现倒计时显示，方便行人和车辆的顺利通行。 其他设备及元器件的选择在后期设计说明书中有详细列述。 方案部分具体如下： 1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。2、每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S，才能变换运行车辆。 3、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。 4、考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头。针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况。我准备利用单片机控制技术来设计。 设计方案及两点改进措施：1、 根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。2、 考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。由于AT89C51单片机自单带有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯四、设计用途及应用领域 智能交通灯不仅保持了传统交通灯结构简单，操作方便，运行可靠等特性，而且采用单片机控制，可根据车流量大小自行改变交通灯时间长短，以达到不同时期对道路交通灯的不同要求，还具有紧急控制开关，应对各种突发事件，制造成本降低，维护性和可靠性提高。因此，智能交通灯可以首先在全国一二级城市运用，凭借其优良的性能，将来可以全国推广，为中国道路安全及道路建设提供保障。五、方案时间及可行原理 通过对智能交通灯控制系统的工作原理学习，在所学的单片机原理及接口技术、传感器技术，自动控制原理，电力电子技术等课程的基础上，对设计题目进行了详细分析，将所要设计的交通灯系统分为车检测电路，信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关等几个部分，并对每个小电路进行了可行性分析，因此该设计方案可行，能够完成设计要求，达到预期目标。 时间进程： 1、查阅文献，翻译英文资料，书写开题报告； 第1-4周 2、相关资料的获取和必要知识的学习 ； 第5-9周 3、设计系统的硬件和软件模块并调试 ； 第10-14周 4、撰写论文； 第15-16周 5、总结，准备答辩； 第17-18周六、参考文献1 陈大钦 电子技术基础实验M.北京：高等教育出版 2004 2 陈梓城 电子技术实训M.北京：机械工业出版社 2003 3 吴黎明 单片机原理及应用技术M.北京：科学出版 2003 4 李学海 标准80C51单片机基础教程M.北京：北京航空航天大学出版社 2006 5 陈炳权 曾庆六 EDA技术实用教程M.北京：湘潭大学出版社 2010 6 李伯成 基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计M.北京：电子工业出版社20047 吴洪潭，肖艳萍，赵伟国 单片机原理及系统设计M.北京：国防工业出版社 2005 8 韩克，柳秀山 电子技能与E D A 技术M.广州:暨南大学出版社 2004 9 周润景，张丽娜 基于P R O T E U S 的电路及单片机系统设计与仿真 M 北京:航空航天大学出版社, 2006 10 沙占友，孟志永，王彦朋 单片机外围电路设计，电子工业出版社 2006 11 张齐，杜群贵 单片机应用系统设计技术，电子工业出版社2004.8 12 张毅坤单片微型计算机原理及应用西安电子科技大学出版社，1998 13 李鸿恩，熊国奎数字电子技术重庆大学出版社，1994 14 胡宴如模拟电子技术高等教育出版社，2004 15 RD.Middlebrook,Small-Signal Modeling of Pulse-Width Modulated Switched-Mode PowerConverters，Proceedings of the IEEE,1988. 16 F.DongT