论文总字数：36705字

摘 要

“绿波”交通是在一条交通主干线的一系列的交叉路口上实行交通信号控制，使主干道上的车流依次到达前方各交叉口时，均会遇上绿灯，从而提高车辆通行率，是缓解主干线交通压力的有效方法。

本次设计是就相邻两路口间的“绿波”交通的设计，通过两个STC89C52单片机模拟相邻的两个路口，前一个路口的车辆数据经过单片机的处理后再通过nRF24l01无线模块发给下个路口，主干道与支路的车辆信息通过LCD1602显示。下个路口将接收到的车辆信息经过单片机的处理后通过驱动电路改变当前路口的交通信息使得车辆到达时为绿灯且尽可能通过较多的车辆。设计成本低，系统运行稳定具有较高的可行性。

实验结果表明，该相邻路口智能绿波交通系统基本符合设计要求，基本达到了指定目标，能够实现相邻路口间的智能绿波控制。

关键词：绿波交通 无线传输 STC89C52单片机 交通控制

The Design of Intelligent Traffic System at the Junction of the Adjacent Green Wave

Abstract

The green wave traffic is in a traffic trunk of a series of intersection on the implementation of traffic signal control, the traffic on the main road in order to arrive at the front of each intersection, will encounter light, so as to improve the traffic rate, the effective method is to ease the traffic pressure on the main line.

This design is "green wave" between two adjacent intersection traffic design, through the two STC89C52 single-chip microcomputer simulation of two adjacent intersections, before a crossroads vehicle data after a single-chip processing through the wireless module nRF24l01 again sent to the next intersection, the main and branch of the vehicle information through LCD1602 display. Will take a crossroads vehicle information received after dealing with the MCU through the drive circuit to change the current intersection traffic information makes the vehicle arrived for the green light and the vehicle through more as far as possible. Design of low cost, the system runs stably with high feasibility.

Experimental results show that the adjacent road junction intelligent traffic green wave system basically conforms to the design requirements, basically reached the designated target, to achieve control of adjacent intersections between intelligent green wave.

Key Words: Green wave traffic; Wireless transmission; STC89C52 MCU; traffic control

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 相邻路口智能绿波交通系统的研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.3 研究的主要内容 2

1.3.1 研究的目的和意义 2

1.3.2 研究思路和方法 3

第二章 相邻路口智能绿波交通系统总体设计 4

2.1 系统设计方案与设计要 4

2.2 系统的基本构成及原理 5

2.2.1 车流量的测量 5

2.2.2信号协调控制 7

2.3 系统的硬件选择 7

2.3.1 单片机的选择 7

2.3.2 RFID读写模块的选择 8

2.3.3 无线模块的选择 9

2.3.4 显示模块LCD的选择 10

第三章 系统硬件电路的设计 12

3.1 系统的硬件电路构成及原理 12

3.2 单片机 12

3.2.1 单片机最小系统 12

3.2.2 单片机控制电路的设计 14

3.3 RFID系统 14

3.3.1 RFID系统的工作原理 14

3.4 无线模块 15

3.4.1 无线模块工作原理 15

3.4.2 无线模块电路的设计 17

3.5 显示模块 17

3.5.1 LCD1602的工作原理 17

3.5.2 显示模块的电路设计 19

3.6程序下载电路的设计 20

3.7系统总电路框图 21

第四章 系统软件的设计 22

4.1软件开发环境 22

4.2软件设计流程图 27

4.3 软件程序 27

4.3.1软件主程序 27

4.3.2车辆数据程序 29

4.3.3 无线模块收发程序 29

4.3.4 显示模块程序. 32

4.3.5软件系统的联调 34

第五章 相邻路口智能绿波交通系统的测试与分析 37

第六章 总结与展望 39

参考文献 41

致谢 43

附录1 44

附录2 45

附录3 47

附录4 48

第一章 绪论

1.1 引言

社会经济的发展使得城市化水平越来越高，迁移到城市里的人口规模也越来越大，人口的增加使得城市交通线上的私家车的数量增多，渐渐地，城市的设施建造速度赶不上车辆的增长幅度，这就会出现交通拥挤和交通阻塞等现象，严重影响了人们的出行^[1]。如果想通过单纯的道路扩张来缓解因汽车增长速度过快而导致的交通拥挤和交通阻塞，这不仅需要大量的土地，同时还需要耗费巨额的资金，且工程量十分巨大^[2]。因此，在交通道路容量不变的情况下，提高城市主干线上车辆单位时间的通行率就显得尤为重要，也就意味着尽量让车辆少遇到红灯，减少等待的时间。这就需要对交通信号灯的周期信号进行改变，当信号灯的周期能够使得单位时间内尽可能多的车辆通过，就可以对交通拥挤和交通阻塞引起的交通压力起到很好的缓解作用。想要达到这个目的，就需要引入“绿波”交通这一概念^[3]。

“绿波”交通是在一条交通主干线上的一系列路口上，安装一组具有周期性的能够根据相应路口的车辆数的情况实时主动地改变交通信号的装置，从而使得交通干线上的车辆到达前方的路口时都能够遇到绿灯直接通过。“绿波”交通系统不同于其他的智能控制交通系统。在绿波交通系统中，每个路口的距离是不同的。各路口的周期也是不一样的，但相应的绿灯时间和信噪比也不同，车辆在经过第一个路口时遇到绿灯后，按照一定的车速行驶就会在到达往后的各个路口时均遇到绿灯，直接通过^[4]。

1.2 相邻路口智能绿波交通系统的研究现状

1.2.1 国外研究现状

“绿波交通”模型早在二十世纪初就被提出，最早是在纽约使用手动形式的红、黄、绿三色信号机来指挥单个交叉口的交通，称为点控制。而随着交通车辆数量的增加，交通信号的控制逐渐从单个的交叉路口发展成同一条道路上若干个相邻交叉口交通信号的控制，即线控制。到二十世纪中期，交通线上的车辆数进一步增加，以至于线控制系统无法满足交通的需求。于是交通灯的控制范围进一步扩大，于1963年加拿大多伦多市安装了世界上第一个实现面控制的面控制系统。现在目前的绿波交通干线大多数是单行道，从原理上来讲，单行道实现绿波交通相对较容易些，因为双向道实现绿波交通需要满足苛刻的条件：不但需要主干道上相邻路口之间的距离基本相等，而且要求行驶在双向道上的车辆的速度要相近或成线性关系。一旦车辆的速度过快或过慢都会导致在到达下个路口遇到红灯，需等到绿灯后方可同行。所以双向道的绿波交通在现实中难以推广和普及^[5]。

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