交通灯范文10篇

摘要：分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。

关键词：交通控制交通灯时间发生器定时器

1引言

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，笔者进行了深入的研究，以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。

图1

随着我国社会和经济的持续快速发展，我国城市化的步伐正在加快，城市规模不断扩大，从而导致机动车拥有量的持续增加，交通问题日趋复杂［1］。因此，改善与提高现有的交通系统的效率已成为当务之急，而提高交通控制系统的效率更是重中之重。传统的单片机控制交通灯系统结构简单，功能较为容易实现，但是其可靠性不高，无法实现对整体网络交通的控制;而且，它的智能化程度不高，缺乏实时控制效果，可拓展性不强。为此，本文设计了一种基于Rockwell现场总线系统的交通灯监控系统。

1Rockwell系统

1．1Rockwell三层网络结构

Rockwell自动化公司在RSNetwork中提出了三层网络体系，即以太网、控制网和设备网的综合系统结构体系。它是搭建Rockwell现场总线系统的核心，其各层网络结构和功能如图1所示。在本体系中，以太网上可设有系统主控设备。系统管理员可在这层网上对系统进行监控，对控制器中的程序进行修改，使计算机系统存取生产现场的数据达到实时监控的目的，并提供对可编程控制器的支持。控制网完成智能化的高速实时控制，并共享数据和信息。设备网主要用于控制和监视设备的协调，操作员接口、远程设备的组态，编程和故障处理。数据可以双向流通，也可以在层与层之间交换，涉及具体应用时，根据需要可以采用其中的某一层或某几层实现用户所需要的控制功能。

1．2Rockwell硬件平台

Rockwell系统Control-Logix系统组成结构如图2所示。Control-Logix面板基本设计的特点是:控制器在控制系统中只作为控制的核心，而不再作为通信和连接的枢纽;无需控制器的介入，基板上任一个设备可以发出广播信息，进而和任何一个设备进行通讯;提高了系统的带宽和性能，为构造一个控制系统提供了极大的方便，让控制器更好的专注于控制。

摘要：设计一个基于数字图像处理的交通灯信号识别系统。系统主要包含三大模块，分别是图像预处理，BP神经网络设计，GUI可视化界面设计。图像预处理进行裁剪图像大小，彩色图转化为灰度图像并进行二值化处理等步骤。BP网络的设计主要是搭建网络模型，完成训练过程并作出分析。最后设计一个可视化用户界面。系统完成后调试程序，输入样本图像检测识别结果。经过大量测试证明，系统实现了识别功能，达到了识别交通灯信号图像的目的，实现了数字图像识别的可视化操作。

关键词：MATLAB；BP网络；交通灯

交通灯信号识别系统作为智能交通信息化系统当中最基本的部分,有着至关重要的作用。我国最近几年的驾车出行比例逐年升高,但交通灯设置仍然存在不合理的现象。原本固定的交通灯等待时长很难能适应路口的动态变化情况,如上下班高峰时段、复杂路口路况、车流量差异较大等,使得车流量压力无法得到缓解甚至加剧拥堵情况。因此,通过图像识别技术的提高,交通灯信号识别系统可实现对路口信号灯的实时调整,能有效地解决路口出现的拥堵问题,从而实现对路口交通信号灯的控制。本设计运用MATLAB/GUI（图形用户界面）设计实现交通灯信号识别系统,该系统包括GUI界面设计、图像预处理、BP（反向传播,backpropagation）神经网络设计。首先搜集目标图像,完成数据库的建立,接着将选取的目标图像进行预处理等操作,最后通过对数据库的比较判断,输出识别结果。

1交通灯信号识别系统方案

交通灯信号识别系统的具体实现方案为：首先对系统具体实现功能进行深入分析,得出GUI界面需要的控件种类和数量,通过编写每个控件的回调函数,完成GUI界面的设计；接着将采集到的交通灯信号图像保存并生成数据库,进行预处理,包括对图像本身大小的裁剪、色彩对比度的调节、原始图像的转化等操作；然后建立BP网络,设置神经网络训练次数、训练目标、学习效率等相关参数；最后进行系统的各个模块运行调试,修改相关程序,完善设计系统。交通灯信号识别系统主要由GUI界面设计、图像预处理、BP神经网络设计三大模块构成。GUI界面设计是为了方便地进行人机交互,设计出可视化用户界面[1,2]。图像预处理包括对原始图像尺寸裁剪、对比度调整、旋转处理等操作。BP网络设计主要是构建网络模型,完成各项参数的设置。神经网络的建立,首先是对数据库图像进行预处理等操作,完成网络训练,绘制出灰度图像和迭代误差曲线：然后将交通灯信号图像输入,与数据库进行匹配识别：最后输出识别结果。

2交通灯信号预处理

1交通灯控制系统设计

城市路通信号控制系统大体上分为三种类型：定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。具体采用哪种类型，应根据其应用场合及特点加以确定。其中，第一种类型以其成本低，设计简单，安装及维护方便等特点得到了广泛应用。本文讨论的城乡交通灯控制系统就属于该种类型。该交通灯控制系统主要由时间发生器电路、光电检测电路、控制电路等几个部分组成。其系统原理图如图1所示。

1.1时间发生器电路

时间发生器电路由一片74191、时钟脉冲产生电路和几个门电路构成，其中时钟脉冲产生电路如图2所示。时钟脉冲产生电路用一片555定时器业构成多谐振荡器，设计脉冲周期为4s,其计算公式为：T1=(2R2+R1)Cln2=0.7×5.7MΩ×1μF，以此信号作为74191的CP。74191的四个状态输出端QAQBQCQD可用四个门电路进行译码。当QAQBQCQD=0000时，电路输出低电平信号给D触发器和控制电路的IO输入端；而当QAQBQCQD=1000时，电路输出高电平信号给黄灯驱动电路。74191接成减计数工作状态，LD信号由控制电路的O1提供，应将置数输入端A、C接高电平Vcc,B、D端接D触发器的输出端，还可根据D触发器的不同输出状态置入数5和数15。

1.2控制电路

控制电路主要由单稳态触发器、RC电路和反相器构成、电路如图3所示。该电路有两个输入端和三个输出端。当QAQBQCQD=0000时，输入端IO为低电平，此时信号将直接经O1输出给LD以进行异步置数，因此74191的0000状态持续时间很短暂。输入端I1由光电检测电路的输出信号提供，当有车辆时，输出低电平；无车辆时输出高电平。输出信号O1=I1，而输出信号O2而由I1经反相器、RC电路和一单稳态电路得来。O1的作用是当乡间道无车辆时，保持主干道绿灯亮，乡间道红灯亮。当主干道绿灯变亮并检测到乡间道有车辆（即I1=0）时，O2触发单稳态电路并维持主干道绿灯亮66s,即T2=RCln3=1.1×6MΩ×10μf=66(s)。

第一章绪论

随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软、硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急.例如在我们新校区西门口(塔南路)就是这种情况,每天进出校门的学生特别多,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路,这为学校师生带来大大的不便.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域.

第二章设计要求与任务

第一节目的和要求:

1、实验要求：

编写程序，以89c52的端口作为输出口，控制4个双色LED灯(可发红、绿、黄光)，模拟十字路通灯管理。

摘要：介绍了TCS-0602智能交通路口控制器的硬件结构及软件结构，该控制器首次将32位处理器和Uclinux操作系统应用到智能交通领域，建立了一种开放式的软硬件体系，目前支持五种交通控制算法，将在一些城市进行试运行。

关键词：智能交通路口控制器MPC8245Uclinux

近年来，随着我国经济的发展，城市的交通拥挤问题日趋严重，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。智能交通系统（ITS）在这种背景下应运而生。

智能交通要求路口向控制中心实时提供图像和数据信息，并能够独立执行一些复杂的算法。但是目前国内的路通控制器大多采用单片机作为处理器，只能执行定时算法，以RS232或者RS485作为通讯方式，根本无法满足智能交通对于路口控制器的要求；而国外的路口控制器（如西门子公司的2070和美国的EAGLE）不能适合中国国情，且价格昂贵，操作不方便。因此研究开发出适合中国国情、性能价格比高的路口控制器成为一项特别紧迫的任务。

本课题组开发的TCS－0602智能交通路口控制器满足了国内智能交通发展的要求。本文将从路口控制器在智能交通中的作用、TCS－0602的硬件体系、软件体系和最后的运行结果四个方面来进行说明。。

1智能交通路口控制器在智能交通中的作用

教学建议

Lesson22

教材分析

本课出现的语言项目为表示劝阻的日常交际用语，是对第20课语言交际用语的一种扩展，可以在前一课的基础上进行补充操练。对话是围绕教师设计的一个猜谜小游戏展开的，学生在Guessinggame中反复接触本课的新语言项目。因为学生在上一课已经掌握了Whereishe?的用法，所以在此课对话中出现WhereisPeter?学生不难理解，只是将人称代词变换为具体的一个人物的名字，答案中出现的地点也是学生经常去的地方，理解起来没有任何困难，但对于大多数学生来讲，这两个单词的发音还做不到正确掌握，所以还需教师细心指导，不能因为部分学生已经掌握而忽略其他学生。另外，Let’splayaguessinggame.一句较长，对有些学生也是一个难点。

教法建议

新知识呈现：此课内容与交通有关，可为学生提供一张交通图（图中内容为一路口），跟学生一起熟悉三种颜色的交通灯的用途。通过这个过程，学生了解了交通灯的英文表示法trafficlights，并能根据交通灯不同的颜色说出骑车人应该做出的不同反应：stop,wait,go。在学生熟悉了这几个词汇后，可以让学生到教室前面进行表演，同时也起到增强学生交通意识的作用。

城市的飞速发展，以及城市网的快速建立，汽车发挥着越来越重要的作用。但是日益突出的交通拥堵、路况恶化、事故频发等交通问题正在困扰着世界各国的政府及人民。其衍生的交通状况恶化也已经严重减慢了城市以及国家现代化发展的速度。通过对路段车辆通行规律的研究，对实时的交通状况进行研究分析，从而能正确指挥交通、缓解交通拥挤，具有非常重要的现实意义。交通信号灯作为保障车辆安全通行和顺畅通行的主要工具，在我国新的经济发展形势下，建立高效、智能的交通信号系统显得尤为重要。本文根据城市道路交通控制技术，通过对电子信息技术的应用，从而实现硬件成本的降低，通过硬件设施以及软件的设计来满足对交通灯的智能控制。交通信号灯依据控制的位置不同，可分为城市和高速公路的交通控制，本文重点讨论城市交通信号灯的智能控制。

1城市交通控制技术的发展历史

19世纪交通信号灯的诞生，学者们开始了对城市道路交通控制技术的研究。最初的交通信号灯诞生后，城市依靠红绿两色煤气灯来控制十字交叉路口马车的通行。1926年，英国安装了第一台城市交通信号控制器，这也标志着城市交通走入了自动控制的时代。城市车辆的急剧增加，城市交通复杂，应用的单一计时交通信号灯已经不能满足实际要求。1928年，美国设计出世界第一台交通信号感应控制器。这种控制器能够适应交通需求的变化，计时调整信号时间。1963年，加拿大首先采用计算机控制区域交通信号协调控制系统。这也是城市交通控制技术的又一里程碑。随着新世纪电子信息技术的飞速发展，电子信息技术表现出功能灵活、反应迅速、测量精准等优点，在城市交通控制系统中受到广泛应用。

2设计系统的基本原理

2.1智能系统特点

2.1.1智能系统多融入性及处理能力

课程教学体系构成

1.项目内容构建传统的单片机教学模式以“知识为本位”，教学上注重知识的系统性与逻辑性，但却忽视了对学生能力和创造性的培养。“项目驱动法”打破原教学结构框架，将单片机课程的核心技术分解为若干知识点，并通过具体实例来体现。一个项目需要用不同的知识点去组合和搭建，每一个项目又分解为若干任务，项目的完成是在教师主导下以学生为主体的一次完整的教学活动。依据电气工程专业单片机教学内容要求，构建“单片机应用技术”课程项目内容及任务描述如表1所示。对单片机教学内容点进行整理分解为三大部分：基础、技能、综合。基础部分教学内容有单片机组成、实验教学平台使用、单片机输入输出口、数码管显示技术等；技能部分教学内容有：定时器/计数器、中断、串口通信、电机控制等；综合训练教学内容有：数字电压表设计和路灯控制系统等。每部分教学内容对应具体项目任务，如输入输出口对应信号灯控制实验；中断系统对应秒表系统设计等。2.教学体系构建应用项目驱动法设计单片机教学体系，如图2所示。在基础训练阶段，教师通过讲解和演示形式带学生进入实验状态，让学生熟悉实验教学平台使用方法和常用的编程软硬件。单片机教学网站可以利用设备厂商的论坛和单片机技术论坛开设的专门版面来讨论技术问题。完成一个训练部分则写一个项目报告书。项目报告书不是实验报告。项目报告分为三个部分：项目内容、实验方法和结论。项目报告是检测学习成果的关键环节。通过项目报告，教师了解学生学习进度和项目难易程度。基础训练阶段完毕进入技能训练环节。这个环节设置与基础训练一致。教师先讲后演示，学生在项目结束后，撰写项目报告并由教师据此进行教学评估。综合训练环节不再设置讲解环节，教师布置题目后，学生自行完成，教师点评项目报告。最后的环节是提升，部分优秀同学可以加入电子科技大赛来提高水平。这种课程体系设计按照从易到难的认知过程设计，符合学生知识水平；每个环节教师起领开头，点评结局；依据阶段成果，教师可以适当调整小组的项目难度和进度；该体系即能覆盖全面，又能起选拔人才作用。

实际教学体会

1.在基础训练阶段教师任务比较繁重。教师除了正常教授知识点外，还需要详细介绍天煌单片机教学实验平台的硬件资源和WAVE仿真软件使用操作方法。学生初次使用平台和软件时会遇到各种问题，但每个问题的解决都是种技能的提高。学生人数多，教师不可能兼顾。只有通过优秀组和优秀学生的示范作用，才能把大家带入项目训练状态。项目报告的撰写不同于实验报告，不是每个项目都需要撰写，只是训练环节结束后，学生就某个熟悉项目撰写报告。优秀学生给同学汇报项目报告，教师点评学生报告，给以信心和鼓励。2.技能训练阶段学生熟悉了平台使用后，进入提高阶段。每个目标任务都是要结合具体的知识点。如秒表设计要用定时器中断技术和调用LED外部硬件资源。学生在调试过程中会有较多的失败经历，教师要鼓励学生面对挫折，寻找科学调试方法。3.综合训练阶段学生学会组织分工和联合调试。如交通灯控制，学生首先了解交通灯控制流程，设计交通灯相位控制核心内容，把时序控制、显示、输入、故障处理各个部分分配到人。以上子项目都涉及传感器、电子技术和控制理论等，可以帮助学生回顾所学知识，使得“单片机应用技术”这门课程成为一门综合应用课程。以项目为驱动的教学方法激发了学生的学习兴趣，使得学生能主动分析和思考问题，得到了创新锻炼。在2012年上海市电子科技大赛中，我校学生取得了二等奖好成绩。

以项目驱动法为理论重树单片机课程教学体系，梳理教学内容，以教师为主导，学生为主体进行项目教学活动。在实施过程中加强教学反馈环节，各种软硬教学资源进行教学辅导，使得项目驱动法取得很好教学成果，学生的科技创新能力得到了培养。

本文作者：赵永熹黄云峰工作单位：上海电力学院

随着社会经济的快速发展，城市的机动车辆不断增加，从而引发的交通问题越来越突出。因此如何采用一种科学的控制方法，建立一套城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的综合管理系统，成为现代城市交通管理部门亟待解决的重要问题之一。目前国内使用的红绿灯都是固定的工作时间，并且自动切换。通常的做法是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法对两个方向红绿灯设置固定转换时间间隔。然而实际十字路口车辆的流量是随机和变幻莫测的，有的路口在不同的时段可能会有很大的差异，并且经常受到人为因素的影响。因此固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压等现象，影响了道路的畅通。这种现象的出现是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为科学的是需要能有一种能够根据流量变化情况自动适应控制的交通信号灯。

1、系统的工作原理

本系统以十字路口等待绿灯的车辆滞留量来确定该方向是否繁忙。在十字路口的东南西北四个方向的近端（人行横道附近）和远端（相距近端约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。以南北方向为例，每当车辆驶近十字路口，必须先通过远端的传感器N1或S1，这时传感器将对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行加1运算，此时如果信号灯仍为绿灯，车辆继续前行通过十字路口则必然经过近端的传感器N2或S2，同样传感器对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行减1运算。最终，PLC对传感器N1和S1脉冲信号的计数就可记录驶近路口的车辆数X，PLC对传感器N2和S2脉冲信号的计数就可记录驶出路口的车辆数Y。为了简化运算，将两个相对方向（南与北、东与西）X、Y的数值合并为一组，那么南北方向车辆的滞留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通过对传感器脉冲信号的计数就可得到东西方向车辆的滞留量Z2。通过计算车辆的滞留量Z1与Z2的差值，从而决定对绿灯进行延时控制。将此差值设为三个区间进行判断如下：如果Z1-Z2>10，则南北方向繁忙，东西正常，南北直行绿灯延长10秒，南北左转绿灯延长10秒。如果Z1-Z2<-10，则东西方向繁忙，南北正常，东西直行绿灯延长10秒，东西左转绿灯延长10秒。如果-10≤Z1-Z2≤10，则视为正常情况，交通信号灯控制按固定周期变换。车辆驶过产生的脉冲计数、车辆滞留量的双向比较以及绿灯延时时间的控制全部由PLC来完成。各传感器时刻检测车辆，在一个红绿灯周期中，每当东西或南北绿灯亮之前，PLC都要依据脉冲的计数判定东西、南北的车流规模，然后根据以上智能控制原则，调整绿灯时长。

2、智能化控制系统的实现方法

目前交通灯控制的设计方案有很多，有采用CPLD数字集成电路实现交通信号灯智能控制的设计，有采用单片机实现对交通灯设计的方案。而本智能系统采用传感器与PLC相结合，通过软件编程实现可以根据十字路口车流量来自动调节绿灯时间的智能控制系统。

2.1硬件设备的选择