微机综合实验报告
课 题 平面交叉口多时段交通信号灯控制器设计 学 院 电子与控制工程学院 专 业 自动化（交通信息与控制） 学 号 3201090222 3201090237 姓 名 刘洋 袁梅
6 月 18 日至 7 月 4 日 共 2 周
平面交叉口多时段交通信号灯控制器设计 目录
第一节 引言 第二节 2.1 摘要 2.2 关键字 2.3 设计要求 第三节 3.1设计思路 3.2 设计方框图 第四节
4.1 AT89C51单片机简介 4.2交通控制系统各模块的设计 第五节
5.1 交通控制系统的电路图 5.2程序流程图 5.3 程序演示 5.4 实验结果分析 第六节 6.1 参考文献 6.2 心得体会
引言
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。它由红绿两灯以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，统计的方法已不能适应迅速发展的交通现状。
目前，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。
针对道路交通拥挤，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。
2.1摘 要：
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有多时段倒计时显示、紧急车辆处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。
经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。
2.2关键字：电子线路 AT89C51 LED 交通灯 2.3设计要求：
（1）交通信号灯控制器暂定为两相位，设有平峰时段、早高峰时段、午间高峰时段和夜间
时段四个时段，时段的起止时间可以根据交通工程相关课程的知识确定；
（2）通过键盘进行相位、时段设定，设置相应的信号周期、绿灯时间等，黄闪设定为三秒，
闪三次；时间单位：秒； （3）具有红绿灯倒计时功能；
（4）具有紧急车辆优先功能，设紧急车辆通过十字路口需要5秒，若此时为红灯，则转为
绿灯，倒计时5秒，让紧急车辆通过；若此时为绿灯，则判断剩余的时间是否够紧急车辆通过，若不足，则延长够5秒让紧急车辆通过；
3.1设计思路：
1. 交通控制系统的通行方案
本实验暂定为两相位 ，设在十字路口，分为东西和南北两个方向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。
相位一：东西方向的绿灯亮，东西方向的车辆放行 ；南北方向的红灯亮，南北方向的车辆禁行（包含黄灯的闪烁时间）；
相位二：东西方向的红灯亮，东西方向的车辆禁行（包含黄灯的闪烁时间）；南北方向的绿灯亮，南北方向的车辆放行。 2.交通控制系统的配时方案：
配饰参数计算：
根据TRRL配时方法的基本原理，信号配时参数可按如下公式计算。 1)最佳周期时长
Co=1.5L+5/1-Y 式中：L——信号总损失时间； Y——流量比总和。 2）信号总损失时间 L=
式中：L——启动损失时间，应实测，当无实测时间时可取3s； A——黄灯时长，可定为3s； I——绿灯间隔时间（s）；
k——一个周期内的绿灯间隔数。 3）绿灯间隔时间
I=z/u+t
式中：z——停止线到冲突点距离（m）；
u——车辆在进口道上的行驶车速（m/s）； t——车辆制动时间（s）。
当计算绿灯时间间隔时间I<3s时，配以黄灯时间3s；当I>3s时，其中3s配以黄灯时间，其余时间配以红灯。 4）流量比总和
流量比总和，按下式计算。 Y=
(Y<=0.9)
式中：Y——组成周期的全部信号相位的各个最大流量比y值之和； j——一个周期内的相位数； y——第j相的流量比； q——设计交通量（pcu/h）； S——计算饱和流量（pcu/h）。
当计算的Y值大于0.9时，需改进进口道设计或/和信号相位方案，并进行重新设计。