智能交通灯控制系统设计开题报告

石河子大学信息科学与技术学院 毕业设计开题 课题名称： 智能交通灯控制系统设计 学生姓名：   学 号：   学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程2011级 指导教师：   职 称： 副教授 完成日期： 二○一五年一月九日     一、本课题来源及研究的目的和意义 1、课题来源 石河子大学信息科学与技术学院 2、本课题研究的目的和意义 1）研究目的 本课题通过对于智能交通灯控制系统的研究，改善现有交通灯存在的短板。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定， 在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。 2）研究意义 自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。 近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 积累基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计，能够实现道路的最大通行效率。 二、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析 1、国外研究现状 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世纪就已出现了。 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。 2、国内研究现状 目前我国的城市道路交叉口的交通信号灯虽然是自动的，但是仔细的会发现红绿灯转换是定时状态的，即转换间隔时间是固定不变的，定时式的交通灯是不和实际要求需要的，如果东西和南北方向的车流量相差很大，而交通灯是平均分配导通时间，就会出现一方面车挤一方面车松的尴尬状况，就会造成城市间的道路交通拥挤局面，这就是机器自动控制不如现场人工指挥的差别。然而人工指挥劳动强度大，我们应该充分发挥计算机的作用，用计算机模拟人工智能来控制交通灯，从而提高社会效益和时间节约率。 国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.两车道的车辆轮流放行时间相同且固定， 在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。3. 基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。 通过研究我们能利用智能交通灯的控制系统来实现，智能的交通信号灯指挥着。 三、对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 1、对课题提出的任务要求： （1）、制作一个智能交通灯控制系统。 （2）、该系统可以智能的根据车流量大小自动调节倒计时间。 （3）、该系统还能够启用紧急模式。 2、完成本课题需要使用的主要开发工具 （1）PC。 （2）Keil C51。 （3）protel99se、Microsoft Visual C++ 6.0。 3、实现预期目标的可行性分析 1）技术可行性 本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当成熟的理论基础和技术基础。通过我们的文献调查，以及对智能交通灯问题进行细致的分析，发现系统的绝大部分可以使用电子信息工程的专业知识进行构建，其他的部分则可以通过自学，调用程序中已经开发好的一些功能模块来完成课题涉及到的技术要求。 2）经济可行性 本课题利用keil c51实现对程序的编译和调试，利用Microsoft Visual C++ 6.0实现对上位机程序的设计，硬件电路需要自己购买，但是成本不高。通过本课题可以使我们对该方面技术有一个全面的、深刻的认识，为以后的研发工作打下坚实的基础，积累宝贵的经验。 3）操作可行性 本课题要求智能交通灯有比较细致的了解，能够通过对既有文献的学习和既有技术文档和程序的研习，利用自己在石河子大学学习的系统的电子信息工程的专业知识，自主开发智能交通灯控制系统，从可操作性的角度来讲，完全可行。 四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本课题重点研究的问题，即本课题的关键是解决对车流量的检查及反馈，以及上位机程序的编写。预期目标能够置出汽车探测装置，以及能够基本智能交通灯的基本功能。 五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 1、完成本课题所必须的工作条件 （1）要求安装有keil c51和Microsoft Visual C++ 6.0软件的个人计算机一台。 （2）单片机at89s52一个。 （3）能够保证一天不少于3个小时的工作环境。 （4）相关的书籍和学习资料。 2、解决的办法 （1）使用自己的计算机一台，并且安装有keil c51和Microsoft Visual C++ 6.0软 件。 （2）单片机at89s52一个。 （3）教师电子备课室的开放时间足以保证时间要求。 （4）通过个人购买、网络搜索、大学图书馆和学院资料室借阅解决。 六、完成本课题的及进度 1、完成本课题的工作方案 为完成本课题的基本任务要求，拟定工作方案如下： （1）确定毕业设计题目之后，首先从个人图书、学院资料室、大学图书馆，因特网上搜集相关的文献和技术文档，以及可能涉及到的软件程序，开发平台所需要的插件，帮助文档等。 （2）阅读搜集到的文档，熟悉课题所涉及到的知识和开发工具。查漏补缺，继续完善文献和技术文档。 （3）对于课题进行分析学习，抽取其系统结构图，划定各个模块。 （4）尝试编写功能模块，坚持完成一块，调试一块，解决一块的原则。 （5）进行系统调试，安装和部署项目。 （6）在各阶段中，做好相关的文档；在调试结束后进行文档的整理与汇总，完成毕业设计文档的撰写，并做好演示课件，准备毕业答辩。 2、完成本课题的进度计划（以周为单位） （1）第1-2周 查找相关资料，撰写开题报告和文献综述。 （2）第3周 总体规划，方案设计。 （3）第4-12周 硬件设计，代码编写。 （4）第13周 系统调试、修改。 （5）第14周 撰写论文及文档。 总计14周（自2015年1月2日起） 七、主要参考文献 [1] 张毅刚，彭喜元，董继成.单片机原理及应用［M].北京:高等教育出版社，2003 [2] 周立功.增强型80C51单片机速成与实战[M].北京航空航天大学出版社2004.5 [3] 雷丽文等.微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.2 [4] 周航慈，单片机应用程序设计技术 [M].北京:航空航天大学出版社，1991 [5] 胡汉才.单片机原理及其接口技术 [M].清华大学出版，1996 [6] 蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].高等教育出版社 2004.2 [7] 付家才.单片机控制工程实践技术[M].化学工业出版社，2004.5 [8] 潘新民.微型计算机控制技术 [M].人民邮电出版社，1999.9 [9] 蒋万君.在论循环时序电路的简便设计[J].机电一体化，2005 第5期 [11] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社, 1995 [12] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试[M].华中理工大学出版社,2001 [13] 吴金戎, 沈庆阳.8051单片机实践与应用[M].清华大学出版社, 2003 [14] 张志良等.单片机原理与控制技术[M].机械工业出版社，2001 年7 月第1 版 [15] 陆坤.电子设计技术1[M].电子科技大学出版社, 1997 [16] 梁文海.单片机AT89C2051构成的智能型频率计[J].现代电子技术,2002 [17] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2005：1-7. 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