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智能交通协调系统
信息工程系本科毕业设计(论文)
毕业设计(论文)题目:
智能交通协调系统设计
专业:
计算机科学与技术
指导教师:
学生姓名:
学号:
毕业时间:
2016年6月
智能交通协调系统设计
摘要
跟随城镇化和汽车普遍提高过程的加速,不息加重各大都会的交通供需矛盾,交通安全、交通堵塞及环境污染成为困扰我国交通范畴的三大难题。
统计体现,我国都会人均街道面积仅为10.6平方米,人均海外城市。
面积15~20平方米;汽车高速增长15%,城市增长率仅为3%。
怎么减少交通拥挤压力及给社会带来的影响?
本文在对当前交通管理进行深入分析的基础上,实行检测传感、实时调解智能化控制的完成技术,将传感器监测、实时调整车辆道路通过时段的算法与单片机控制技术相结合,提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。
智能交通监控是目前钻研的主要方向,并获得了巨大的成果,在一些先进国家都采取了智能形式来控制交通信号。
为了完成交通的协调管理,力图先进的交通管理和科学化,检测车辆的通行,并经过信号改变为脉冲信号,控制输入的可编程控制器,选用可编程控制器,根据一定的控制规则自动调整交通灯时长,高峰小时增加绿色释放时间和合理应用的电子警察的规则和法规,事故监测和记录。
关键词:
交通灯;电子警察;STC89C51
Abstract
Followandcargeneralimprovementofurbanizationprocessaccelerated,Increaseinsupplyanddemand,roadtrafficsafety,trafficsafety,trafficenvironmentpollutionbecomeChinesetrafficcategory,thethreeproblems.StatisticsshowthatChinawillstreetareaofonly10.6squaremeterspercapita,farbelowtheWaiYangurbanpercapitaroadareais15-20squaremetersofdegree;Urbanmotorvehicle,with15%ofthehighspeedgrowth,thegrowthrateofurbanroadisonly3%.Howtoreducetheimpactofheavytrafficpressureandtothesociety?
Basedonthecurrenttrafficmanagement,onthebasisofanalyzingthedetectionsensor,thecompletionofconciliationreal-timeintelligentcontroltechnology,adjustthesensormonitoring,real-timevehicleroadthroughtimealgorithmcombinedwithsingle-chipcomputercontroltechnology,proposedSinglechipdesignbasedontrafficcontrolsystemscheme.Intelligenttransportationmonitoringisthemaindirectionofstudy,andhavegainedgreatachievements,insomeadvancedcountrieshaveadoptedtheformofintelligenttocontroltrafficsignals.Inordertocompletethetransportationcoordinationmanagement,andtriestoadvancedtrafficmanagementandscientificdetectionvehicle,andthroughthesignalchangeasthepulsesignal,thecontrolinputoftheprogrammablecontroller,choosesprogrammablecontroller,accordingtoacertaincontrolrulesautomaticallyadjuststhetrafficlighttime,peakhoursincreasegreenreleasetimeandreasonableapplicationofelectronicpolice'srulesandregulations,accidentmonitoringandrecording.
Keywords:
trafficlights;Electronicpolice;STC89C51
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论2
1.1课题背景2
1.2概况3
1.3本文主要研究内容4
第2章技术简介6
2.1STC89C51的定义及由来6
2.2系统设计总体框图7
2.3STC89C51的工作原理10
2.4STC89C51的特点10
2.5STC89C51控制系统的总结与展望11
第3章系统设计14
3.1系统设计方案14
3.2系统的设计要求14
3.3系统的设计方案分析14
3.4设计流程图14
第4章系统实现16
4.1电子警察监控系统的实现16
4.1.1系统概述16
4.1.2系统分析16
4.2抓拍子系统技术详解17
4.3交通信号控制系统的实现20
4.3.1交通灯控制系统结构图20
4.3.2车辆滞留检测系统20
4.3.3正常运行模块程序框图22
结论24
致谢26
参考文献27
第1章绪论
1.1课题背景
跟随城镇化和汽车普遍提高过程的加速,交通需求和供给矛盾,在不断增加的交通安全、交通运输和环境污染的交通问题的领域,成为三个主要的问题。
统计体现,我国都会人均街道面积仅为10.6平方米,远低于外洋城市的人均道路面积15-20平方米的程度;城市机动车辆以15%的高速度增长,城市道路的增长率仅为3%。
怎么减少交通拥挤压力及给社会带来的影响?
本文在对当前交通管理进行深入分析的基础上,实行检测传感、实时调解智能化控制的完成技术,将传感器监测、实时调整车辆道路通过时段的算法与单片机控制技术相结合,提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。
交通对于社会的工业经济和人们的日常出产中有着十分重要的意旨。
单片机和传感技能的迅速发展,自动检测范畴产生了巨大变化,交通监测掌管方面有了光鲜的起色,而且势必以其杰出的机能性价比,逐步取代传统的交通控制措施。
城市道路交通自动控制系统的开发是以城市道路交通信号控制技术为基础,与汽车工业的发展有着一在其发展的各个阶段,由于交通的各种矛盾,人们总是尽其所能地运用最新的科技成果,在历史上的,推动交通自动控制技术的不断发展。
初期的交通信号灯用“固定的配时”形式履行自动控制,这种方式对于早期交通流量不大的情形曾起过必然的功用。
但是从汽车工业的极速增长情况、交通流量急剧上升、交通的变化增强,选用以往那种单调简单的模式“固定的配时”方式已不能达到客观需求,因此一种多时段多方案的信号控制器起首呈现并逐渐代替了传统的惟有一种掌管方案的控制器。
在20世纪30年代初,美国是第一个使用的车辆感应信号控制器,未来是英国,然后使用的车辆检测器是气动橡胶管检测器。
根据车辆驱动控制器的特点,根据交通流检测,绿灯时间长度的调整,绿灯时间的有效性,减少车辆在交叉口的延误时间,更大的灵活性比一个定时控制方法。
车辆感应控制的特点,促进了车辆检测技术的发展。
气动橡胶管检测仪、雷达、超声波、光电、磁性、电磁、微波、红外、环形线圈等探测器已问世。
目前,在城市道路交通控制、交通监测和交通数据采集系统中应用最广泛的是环形线圈车辆检测器。
超声波探伤仪在日本等国的少数国家已得到广泛应用。
智能交通是当今世界交通运输发展的热点和前沿。
它是基于对现有交通基础设施和车辆的综合利用,通过信息、通信、控制等技术的综合运用、便捷、高效、绿色的交通运输体系为方针,充沛满足民众出行和货物运输多样化需要,是当今交通运输业的重要标志。
智能交通系统被公认为是解决城市交通问题的有效方法之一,智能交通系统以达到抬高交通运行效率,消减交通事故大发生的方针,发展智能交通的理念,使人们摆脱传统的公路车单一模式,努力加强人民,车辆,道路,交通系统的效率提高之间的联系。
尝试加强人、车、路等高技术的关系,提高交通系统的效率。
使用方正在规划智能交通行车诱导系统建设。
智能交通行车引导系统由动态交通讯息收集子系统、数据交融与处理平台子系统和交通诱导信息公布子系统三个部份构成。
主要工作原理是经过路面动态交通讯息采收集系统收集动态交通信息,会聚到交通管理指挥中心进行归纳处理。
处理后,通过交通引导信息发布子系统发布诱导信息,并提前通知车辆驾驶员前方道路交通情况。
计算机技术的呈现为交通控制技术的成长注入了新的生气,在一个城市或一个较大的区域,而不是一个简单的交通系统,整个控制系统的实施。
1952、在丹佛,科罗拉多大学使用的交通信号机网协调方案的信号灯控制自动选择的计算机模拟和交通检测器的第一时间,和多伦多、安大略、加拿大1964计算机控制信号,由IBM650计算机控制的交通信号协调控制系统的建立,成为世界首先电子数字计算机的城市交通控制系统的城市。
这是道路交通控制技术发展的一个里程碑。
可以说,在近一百年的发展中,道路交通信号控制系统恢复了手动自动、从固定到灵活和无感应控制,从单点控制到主控制,从区域控制到网络控制的长期过程。
交通控制钻研的发展,旨在解决人类交通因需要的增多而日趋深重带来的问题,局限于道路建立的短暂不够和交通工具的快速增长,就要使更多的车辆安全高效的使用有限的道路资源,防止因无序和抢行等无控制原因形成的不必要阻塞乃至瘫痪,此外,同时也要调整整条交通线路的数量,实时传输多条线路的分流。
交通网络是都市的动脉,意味着一个城市的产业文化水准。
交通与人们的财产、安全和时间的利益相关。
具有优秀的科学的物流管理技术,对物流资源和人们的出行是非常有价值的,以保证交通安全和畅通,以保证出行、物流、时间和地点的方便,延长渠道的生命。
1.2概况
智能交通系统的出现,极大地改变了我国的交通紧张局势,它可以自动调整交通灯的时间长度,根据交通流量变化,不出现时的空路径占,最大限度消减了十字路口的车辆滞留现象,有效减缓交通拥挤,达成最优控制的交通掌管,大大抬高了交通系统的效率想。
随着我国的经济不竭发展和生活水平的不断提高,私家车的数量也在不断增长,道路拥挤问题日益突出,智能交通系统将得到普遍使用中。
英国是世界上初先发展公共交通的国家之一,增强公共交通基础设施建立是历届政府的一项重要工作。
早在伦敦,发展城市立体交通作为一项战略计划,大量的公共交通系统的建设,大量的预算资金。
为迎接2012奥运会在伦敦举行,伦敦交通局共投资5英镑100亿年(2005-2009)公共交通基础设施投资规划。
在政府政策的支持下,长期以来,伦敦已建成地面和地下轨道交通和公路交通交汇处,地铁、铁路、轻轨、公交、出租车等一个立体交通网络,建立了先进的智能交通系统。
智能交通系统的研究在英国已经站在世界的前沿,与世界上最轻便摩托车的用户系统是智能交通系统的重要组成部分。
除了英国TIH交通信息高速公路(TIH)和视频信息高速公路(VIH)是世界领先的交通信息网络平台系统。
韩国的示范项目被选中在光州市,花了100亿韩元,选择交通响应信号系统、公交乘客信息系统和动态路径诱导系统、自动化管理系统、实时广播系统、电子收费系统、停车预测系统、动态测量系统、中心等内容。
澳大利亚是世界上早期的智能交通控制技术研究的国家之一,澳大利亚的智能交通建立包含在交通控制系统,远程信号控制系统(VIC道路)、微流量控制系统(幸福),道路信号系统、车辆监控系统和公共信息服务系统等。
最著名最著名的最佳自动适用于交通控制系统在澳大利亚,几乎所有的城市必须使用。
澳大利亚R和D拟声唱法系统是忻州公路管理局的一部分交通管理中心(TMC)。
在悉尼的城市,能够控制悉尼城市主要道路极其周围2200多2200连接,交通信号,监测占地面积3600平方公里。
道路交通是城市的“生命线”,开发、光滑、高效和安全的道路交通是一个城市的重要保障,实现持续、快速、健康发展的经济,也是城市现代化的标志之一。
现在每个国家和地区的标准组织积极开展智能交通系统标准体系的建设和研究本质上涵盖了系统体系结构、业务类型、数据结构、接口定义、通讯技术和用例分析。
其项目的逐步改善,ITS使用将被更为广泛地展开及部署。
1.3本文主要研究内容
在十字路口,交通灯能够用来疏通交通,并为交通参与者的安全提供有力保证。
然而随着社会经济的急速发展,原有的交通灯控制系统仍然不能适应日趋繁忙的交通境景况。
怎么完善交通灯控制系统,使其能适合当前的交通景况,成为钻研的课题。
传统的路口交通灯控制灯,通常的做法是:
在交通流调查之前,使用统计方法将交通灯方向提前设置为时间延迟。
然而,事实上,车辆流量的变化往往是不确定的,而且在不同时期可能有很多不同。
即使经过长期运行,对于该方案仍会出现这样一种现象:
绿灯方向几乎没有交通,而红灯方向则排成一排等待通过。
交通事故的转变是没法创建确切模型的,统计方式仍旧不能适应迅速发展的交通景况,更实际的需求按照交通变化对交通信号的自适应控制。
当今,在大多数都市的交通灯控制中,固定转换时间间隔的控制方式获得了普遍的使用。
因为车辆在不同时刻的十字路口是繁杂的、随机的、不确定的,固定的时间控制方式,不时会形成道路的有效利用时间浪费,后脚跟,影响路面的顺利进行。
为此,需要一种新型的控制方法来解决这个问题。
智能交通系统(智能交通系统)是一个跨学科、系统信息集成与系统研究。
主要内容有:
先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通信技术、电子传感器技术的融合,并有效地应用于地面交通管理系统中,建立了综合运输管理系统,在广泛的浪潮中,实时,准确,高效。
交通控制系统是其研究的一个重要方面。
因为交通系统具备很强的非线性、模胡性和不确定性是典型的分布式非线性系统,但也有各类不同的信息来源和各种传感器的特性传统理论和方法难以有效控制。
结合先进的智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术和交通管理技术,代表了城市交通信号控制系统的发展方向。
智能交通的发展是社会经济发展的客观需要,是交通运输是国民经济的基础,它是现代社会发展的基础。
由于现代社会的快速发展,城市化进程变得越来越快,全球经济一体化进程的加快,个人旅行和休闲时间越来越高,人们对交通的需求越来越高,智能交通系统已经成为现代社会经济发展的客观要求。
由于技术和单片机技术与强大的功能相比,价格性能比高、硬件配备、适应性强,可靠性高,编程和调试简单,体积小,能耗低,维护方便等特点。
如此先进的袖珍STC89C51设备西门子S7-200平台公司选题。
提出了一个可行的方案,即交通信号监测系统的总体设计方案。
具体包括:
1.可以通过控制交通的四个角落的世界十字路口,定时控制交通和禁止的时间;
2.利用可编程控制器相关知识,实现了智能调整的峰值流量峰值;
3.在智能交通信号控制系统中采用电子警察捕获非法系统
第2章技术简介
2.1STC89C51的定义及由来
2.1.1STC89C51的定义
可编程序控制器控制器可编程控制器是计算机家族的一员,是专为产业控制使用而设计的。
初期可编程控制器称为可编程序控制器逻辑控制器的可编程序,简称为可编程序控制器,它主要用于接替继电器逻辑控制。
随着技术的发展,设备的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,所以今天的设备称为可编程控制器,简称为上位机,但为了避免个人电脑的缩写。
所以可编程控制器简称为可编程控制器。
自从问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。
为了使生产和标准化的发展,美国电气制造商协会NEMA美国国家协会通过四年的考查工作,在1984,第一个正式命名为个人电脑(可编程逻辑控制器),和电脑作为以下定义:
电脑是一种数字电子设备,它使用可编程存储器存储指令[1]。
用于实行逻辑、顺序、定时、计数和计算等功能,并经过数字或类似的输入/输出模块来控制各类机械或工作流程。
一台电脑,如果从事计算机的功能,也被认为是为个人电脑,但不包括鼓或类似的机械顺序控制器。
国际电工委员会(IEC)后,已公布的标准STC89C51的草案第一稿,第二稿在1987二月通过它的定义:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它选用了一种可编程存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术运算,如面向用户的指令,并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其相干外围设备被设计成一个简单、易于扩展的系统功能,可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境使用而设计制造的计算机。
它具备丰富的输入/输出接口,具有很强的驱动能力。
但是,该产品的可编程控制器并不是具体的工业应用,在实际应用中,需要根据实际的硬件配置来选择,该软件需要根据控制要求进行设计。
2.1.2可编程控制器的2个起源
早期电气广泛应用于工业生产的自动控制系统中,是指继电器接触器控制系统、继电器控制系统。
随着工业生产的快速发展,在第二十个世纪,市场竞争日趋激烈。
工业产品改换周期缩小,新产品不断涌现,传统继电器控制系统的生产控制要求不能满足当今社会小数量和高质量低成本生产形式,在1969的美国通用汽车公司公开招标,用一个新的控制装置来代替继电器控制装置,并提出了十个招标指标,即“Gm10”,如以下内容:
1.编程很方便,站点可以修改程序;
2.维修方便,采用模块化结构;
3.可靠性高于继电器的控制装置;
4.该容量小于继电器的控制装置;
5.数据可直接传送到计算机管理;
6.成本能够与继电器的控制装置竞争;
7.输入可以是交流115V;
8.为110V交流输出,2.5A以上,能直接的驱动电磁阀、接触器等;
9.在扩大,原来的系统只要一个小改变;
10.用户程序存储器容量可扩展到最少4;
在1969,美国数字设备公司(12月)开发的第一个可编程的控制器[2],在美国通用的汽车自动装配线试验,是成功的。
这类新式的产业控制装置简单,容易理解,操作方便,可行性高,灵活使用,体积小,使用寿命长等。
它非常快,在美国,促进其他工业领域的应用。
到1972年,已成功应用于食品、饮料、冶金、造纸等行业。
这种新型的工业控制装置的出现也被世界各国高度重视。
1972年,日本从美国引进了新技术,并很快发展出第一个可编程序控制器在日本。
1973年,西欧国家开发了第一个可编程控制器。
中国在1974才开始发展。
2.2系统设计总体框图
本单片机控制交通灯系统,可用单片机直接控制信号灯的状态变化,基本上可以指挥交通的具体通行,接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者,更具人性化。
本系统在此基础上,单片机对此进行具体处理,及时调整控制指挥。
详细参照图2-1所示
图2-1基本原理图
以上,设计该系统的单片机为控制核心,连接到一个最小系统,以及关键设置模块,如输入,如国家的光模块,计时模块,并接收输出。
系统的总体框图如上所示。
1.中央处理单元
中央处理单元(CPU)是中央控制器的控制,它根据编程控制器系统过程给出了函数接收从程序员输入并存储用户程序和数据,检查了电源、内存、I/O和定时报警状态和用户程序语法错误诊断。
可编程控制器投入运行时,首先的各种输入设备和数据区域的接待进行扫描和输入/输出图像区域,然后从用户程序内存读取用户程序、命令解释器后,依照本法规定的指令执行逻辑或运算操作,输入/输出的输入图像区域或一个数据寄存器和所有的用户程序执行[3]。
最后,输入和输出的图像区域状态或输出寄存器数据被传输到相应的输出设备,因此,循环,直到停止操作。
为了进一步提高可编程控制器可靠性近年来,编程控制器还使用双处理器冗余系统三个中央处理器投票系统使用。
因此,即使系统的处理器的失败仍然可以运行。
处理器可编程逻辑控制器(STC89C51)的核心,发挥中枢神经系统的作用,每组可以可编程序控制器至少一个中央处理器,它根据编程控制器系统过程给出了函数接收并存储用户程序和数据,获得字段输入设备发送到状态或数据,并存储在指定的寄存器。
同时,工作状态的诊断能力和逻辑编程过程中的编程错误。
2.记忆
存储系统软件,应用程序称为内存系统程序内存,内存被称为用户程序存储器。
可编程序控制器常用类型的内存ram内存,这是一个随机存取存储器读/写存储器,其访问速度是最快的,锂离子电池的支持。
可以消除EPROM可编程只读存储器,这是一个移动只读存储器,在紫外辐射下的所有内容是恒定的连续内存。
电可擦只读存储器,eepromelectrical可擦可编程只读存储器。
使用程序员可以很容易地更改存储的内容。
可编程序控制器在存储空间分配,尽管所有的可编程序控制器最大的可寻址空间各不相同,但根据可编程序控制器的原理和它的存储空间一般包括以下三个方面:
系统程序内存区域;系统内存区域包括输入/输出图像面积和系统软件和设备。
3.电源
在整个系统中,可编程控制器的供电起着非常重要的作用。
没有好的可靠的供电系统是不正确的,因此,可编程控制器制造商设计和电源设计也高度重视和通用交流电压波动的10%(15%),不能采取其他措施,和编程控制器直接连接在线交流。
4.i/o模块
可编程序控制器和接口电路的输入/输出(输入/输出),输入和输出电路,输入信号输入寄存器的反应条件下,输出响应输出锁状态等。
输入模块将电信号转换成一个可编程序控制器系统,输出模块,另一方面。
输入/输出可分为开关输入和输出、开关、模拟输入(人工智能),模拟输出模块(可以)。
5.STC89C51系统其他设备
设备编程:
控制器的开发和应用、不可或缺的设备运行监控、检查、维修、编程及控制系统和监控系统的建立和监控,但它不参与现场控制操作。
小程序设计通常是一个手持程序员,通常由计算机(运行编程软件)作为一个程序员,我们称之为个人电脑。
光学接口:
它是最简单的人机界面和一个按钮,液晶屏操作终端应用程序(或触摸屏类型)越来越广泛,有计算机(运行)配置软件人机界面,这是很常见的。
6.通信网络
依靠先进的工业网络技术可以有效地收集、传送生产和管理数据。
因此,网络是越来越重要的自动化集成项目,甚至一些“网络控制器”。
STC89C51通信网络的功能,因此,可编程控制器,可编程控制器,主机和其他智能设备可以交换信息,形成一个统一的整体,以实现集中控制。
现在几乎所有的公司的新产品,沟通,和RS-232接口与计算机,通过双绞线、同轴电缆或电缆可以交换信息在几公里甚至几十公里。
当然,编程控制器之间的通信网络是专注、STC89C51和计算机之间的通信,一些制造商使用行业标准总线,越来越近,这将导致不同类型的可编程序控制器、STC89C51和计算机通信协议标准,促进交流和网络。
7.外部设备
外部设备是可编程序控制器系统的一部分,它有四个主要类别:
(1)编程设备:
简单的编程和智能图形编程、系统设置和监视的状态可编程序控
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