无线传感网络智能交通监测系统

目录

摘 要...................................................................................... 2

第一章 绪论........................................................................ 5

1.1  研究课题背景....................................................... 5

1.2  国内外发展概况................................................... 8

1.3  课题研究的目的................................................. 10

1.4  课题的研究内容及章节安排............................. 10

第二章 无线传感网络智能交通监控系统的设计方案.. 11

2.1  设计任务及要求................................................. 11

2.2  交通灯总体设计方案......................................... 12

2.3  方案的论证与分析............................................. 13

第三章 系统硬件部分设计.............................................. 15

3.1  总体设计............................................................ 15

3.2  主控制器设计.................................................... 16

3.2.1  芯片介绍.................................................... 16

3.2.2  时钟电路设计............................................ 18

3.2.3  复位电路设计............................................ 19

3.3  显示模块............................................................ 20

3.3.1  LED显示................................................... 20

3.3.2  数码管显示................................................ 20

3.4  显示电路............................................................ 21

3.5  键盘输入电路.................................................... 21

第四章 交通灯控制系统仿真设计.................................. 22

4.1  交通灯控制系统仿真模型................................ 22

4.2  交通灯控制系统仿真结果分析........................ 24

第五章 系统软件部分设计.............................................. 25

5.1  主程序流程图.................................................... 25

5.2  子程序流程图.................................................... 26

5.3  显示程序设计.................................................... 28

第六章 系统仿真调试部分.............................................. 29

6.1  软件研发的背景................................................ 29

5.2  软件程序设计.................................................... 30

5.3  基于Proteus电路图绘制................................ 31

第七章  总结展望............................................................ 31

参考文献............................................................................ 33

致    谢............................................................................ 33

附录A................................................................................ 34

图A1 系统原理图............................................................. 34

附录B................................................................................ 34

图B1 实物显示图............................................................. 34

摘 要

交通信号灯控制方式很多。该智能控制系统设计主要从国内外发展状况，硬件控制部件选择，根据控制原理绘制硬件电路，控制系统软件程序设计开发，软硬件联调仿真四个方面进行详细讲解。该控制系统使用AT89C52嵌入式开发系统、传感器信号采集电路、电路显示部分、数据转换电路、复位电路和时钟电路等组成智能交通灯系统。车流量检测及调整、无线传输等模块组成。系统除基本交通灯功能外还具有车流量检测，无线传输以达到智能控制车流量的目的。系统通过传感器测试车辆的数目，通过无线传输模块NRF24L01发送给主机，主机通过智能控制算法改变该方向的车道绿灯亮的时间来实现智能控制。

随着我国微型电子技术和嵌入式系统的发展，目前行业内相对比较传统的交通灯表无法满足客户的需求。为了改进传统交通灯在智能控制上得短板问题，在本次毕业设计中，将使用相对先进、快捷、智能的控制机制。该系统的控制大脑为核心控制器STC89C52RC嵌入式开发系统，可以实现智能控制交通灯的要求。显示部分主要有三种状态组成，红色、黄色、绿色，通过LED液晶显示屏进行倒计时显示，智能控制计时灯使其与三种状态灯的变换保持一致，要首要交通安全的前提下，实现交通快速运行，改善十字路口的交通堵塞问题。该智能交通灯设计具有智能控制、数字显示等功能，而且性价比高、度准确、能耗较低、制作简易、称重方便快捷等特点，给人民生活带来了很大的便捷，在市场上很受欢迎。

关键词：交通灯；单片机；显示；无线控制；车流量

Abstract

There are many ways to control traffic lights.The intelligent control system design mainly from the development situation at home and abroad, the choice of hardware control components, according to the control principle to draw the hardware circuit, the control system software program design and development, hardware and software co-modulation simulation four aspects are explained in detail.The control system uses AT89C52 embedded development system, sensor signal acquisition circuit, circuit display part, data conversion circuit, reset circuit and clock circuit and other components of intelligent traffic light system.Vehicle flow detection and adjustment, wireless transmission and other modules.In addition to the basic function of traffic lights, the system also has traffic flow detection and wireless transmission to achieve the purpose of intelligent control of traffic flow.The system measures the number of vehicles through sensors and sends it to the host through the wireless transmission module nRF24L01. The host realizes the intelligent control by changing the green time of the lane in this direction through the intelligent control algorithm.

With the development of micro electronic technology and embedded system in our country, the relatively traditional traffic light table in the current industry can not meet the needs of customers.In order to improve the traditional traffic lights in the intelligent control of the short board, in this graduation design, will use a relatively advanced, fast, intelligent control mechanism.The control brain of the system is the core controller STC89C52RC embedded development system, which can realize the requirements of intelligent control of traffic lights.The display part is mainly composed of three states, red, yellow, green, through the LED LCD countdown display, intelligent control of the timing light to make it consistent with the transformation of the three state lights, to the first traffic safety under the premise, to achieve fast traffic operation, improve the traffic jam at the intersection.The intelligent traffic light design with intelligent control, digital display and other functions, and cost-effective, accurate, low energy consumption, simple production, weighing convenience and fast, to the people's life has brought a lot of convenience, in the market is very popular.

Keywords:Traffic lights;Single chip microcomputer;Display;Wireless control;traffic

从古到今，微电子行业拥有悠久的历史，并且现如今蓬勃发展，微电子技术是基于智能开发的快捷技术，目前主要在电子设计和电路原理上使用，同时朝着微型的最小系统方向不断革新。起初，由于各国军队对电子设备的需求极高，对微电子控制设备给予了很多优秀的设想和建议，而且研究出了很多至关重要的新技术。后来由于晶体管的发明，科学家在印刷电路轻量化、智能化方面取得了很大的进步，最终成功设计出以该组件为基础的复杂组件。如今，由于加工工艺水平的不断改进，可以将嵌入式开发系统、传感器、二极管等控件与电阻、电容、电感等器件，按照电路原理图互联，最终集成到一块板子上，具有一定的控制系统功能。因为世界科学技术和人类文明的不断发展和创新，电子技术不管是在功能上还是在销量上都得到了前所未有的的发展和提高，逐渐变成当今社会人们必不可缺的日常工具，从而改善了人们的生活方式。

近几年，使用智能交通灯的十字路口正在快速增加，特别是大中及沿海城市，各种公路随处可见的智能交通灯。智能交通灯是一种高效快捷的交通控制方式，让我们更加快速的通过十字路，但不利的一面也是存在的，由于电子产品的质量存在很多问题，比如我们常见的液晶显示屏黑屏和数据丢失等。

现如今我国大多数城市，伴随着人口数量和人口流动量也在不断提升，对交通灯的智能化要求更高，智能控制、智能显示等功能成为行业的发展趋势。智能控制系统就是一个关键的因素，我们一般常见的交通灯都是半智能的，但随着微电子技术的提高，智能交通灯的控制方式也越来越多，但在使用过程中可能由于各种原因导致智能交通灯损坏。因此智能显示是非常重要的，能让用驾驶员清楚的知道交叉路口的状况。然而现在市场上一般的交通灯都是半智能控制的，这样很难保证及时性和标准性，由于如今的一线大城市需求量较多，智能交通灯的数量也越发增多，做到智能交通灯的智能化、快捷化成为如今的发展趋势。

现在我国的微电子技术已经得到了前所未有的进步，微处理器的智能化越来越好，性能也趋向完美，以目前的技术来达到对智能交通灯的控制是完全可以实现的，随着国外处理器开发性能上的提高，而且性价比很高，不需用花费很大的成本，增强控制智能交通灯的智能化和准确度，这个是很重要的。随着电子技术的发展和微处理器的革新，电子产品越来越智能化，我们要逐步实现无线传感网络智能交通监控系统的智能化是当今社会的发展方向，引领智能交通灯新的航向。

随着近年来智能交通灯技术的不断创新，交通灯的智能化程度越来越高，经过有效的数据转化和处理，并且在过程中增加控制，现如今交通灯被应用在各大交通路口。同时数模转换电路技术和功能一直在发展，这也为交通灯随着A/D转换器性能的不断突破，这也为交通灯行业的引领了方向。

20世纪初，纽约和芝加哥开始使用交通灯。那时，交通灯已经从煤气发展到电力，跟现如今的交通灯相差不远。只有显示器，美国还改进了信号灯，对其进行控制。二十世纪三十年代，一个新的青铜色交通灯在纽约第五大道竖立起来。

在中国，上海的英国租赁区是最早出现交通灯的。数据表示，二十世纪二十年代初，上海公共租界通过机械式交通灯来指挥汽车通行及停车等待。当年4月，在南京路车辆拥堵的两个关键交叉路口建立了交通灯来指挥车辆通行。同时，在上海租界的印度锡克教交警通过人为操作来控制交通灯的颜色，但带了极大的不便。

我国在无线传感网络智能交通监控系统方向的研发力度不够，而且很晚，然而随着近几年来我国智能交通灯行业的蓬勃发展，交通灯数量也在快速增加，同样的对交通灯智能化的需求量也急剧增加。即使国外在智能交通灯控制方面研究比较突出，但我国的实际需求情况比较复杂，并不能完全的应用此项技术，智能交通灯种类较多，没有一致规范，而且消费习惯也不一样，达到智能交通灯控制还有一定的距离，与此同时无线传感网络智能交通监控系统在中国乃至世界都有很大的发展前途。

回顾以往，在19世纪末，当工业化迅速革命时，许多交通拥堵的原因出现了交通灯。大约在1880年，第一个定量交通灯被批准，并由科研人员开发，但是智能化程度不高，需要人为操作。

欧美等发达国家在智能交通灯制造方面有先进的水平，他们在20世纪60年代开始对无线传感网络智能交通监控系统方面展开深入的研究，在1980年之后，研究人员就基本实现了对交通灯的智能控制，在20世纪末期，开始对智能交通灯的控制模块进行批量生产，但因为生产成本过高，这种最新的研发项目只用在了少数专用交通灯上，其他交通灯仍然需要依靠人为去操作交通灯控制系统。然而现如今，无线传感网络智能交通监控系统已经成功地与电子技术相结合，而且逐渐走向成熟，由于购买成本有所减少，越来越多的人开始购买无线传感网络智能交通监控系统。

我国在无线传感网络智能交通监控系统方向的研发力度不够，而且很晚，然而随着近几年来我国交通灯行业的蓬勃发展，交通灯数量也在快速增加，同样的对交通灯智能化的需求量也急剧增加。即使国外在智能交通灯控制方面研究比较突出，但我国的实际需求情况比较复杂，并不能完全的应用此项技术，交通灯种类较多，没有一致规范，而且消费习惯也不一样，达到智能交通灯控制还有一定的距离，但是无线传感网络智能交通监控系统在国内的还是有宽广的未来。

在本次毕设研究当中，主要是针对无线传感网络智能交通监控系统这一方向进行学习的。本次无线传感网络智能交通监控系统主要控制器是使用Flash存储器的STC89C52单片机，使用几种传感器来收集数据，进而传输给单片机，单片机对数据进行分析和处理，让交通灯能够智能控制、数模转换、显示数据等功能，能够做到控制交通灯的智能化和准确化。电路中主要的控制部分主要由控制电路、数据转换电路、信号采集电路、显示电路等组成，从而达到设计要求，在方便操作人员的基础上，还提高了操作人员的快捷性。

交通灯是目前市场上至关重要的控制设备，准确性、快速性逐渐成为智能交通灯的显示要求，更要方便用户实时监控和实时测量，从而有效的将市场上比较落后的机械式测量装置，同时逐步成为交通灯行业的佼佼者。在此次智能交通灯设计开发工程中主要用编程为主进行软件开发，以嵌入式开发系统为核心，硬件电路主要采用ADC0809数模转换器，该数模转换器精度较高。但是由于传感器采集到信号后输出为模拟电压值，需要对其进行数模转换，转换成嵌入式开发系统能够识别的数字电压信好，然后对其进行进一步处理，并通过LCD显示屏将数据呈现出来，设计成本相对较低，并且可以满足实际的需求。

信号灯的出现使得交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高交通道路通行能力减少交通事故有明显效果。但是，随着城市机动车增长速度加快，我国的城市道路密度和面积率偏低。交通管理水平还欠发展。本设计就这一现象就行分析设计出基于51 单片机的无线无线传感网络智能交通监控系统。在这个系统中，我们将采用车流量来控制红绿灯的时间并以此来达到舒缓交通压力的目的。

............

完整论文+单片机原理图+程序+仿真点击如下链接下载：

https://download.csdn.net/download/weixin_45905610/80631042