西南大学本科毕业论文（设计）开题报告
说明：开题报告应在教师指导下由学生独立撰写。在毕业论文（毕业设计）开始二周内完成，交指导教师审阅，并接受学校和学院检查。
第二篇：pid温度控制开题报告
沈阳工业大学
本科生毕业设计（论文）开题报告
毕业设计题目：基于单片机的交通信号灯系统设计
学 院： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子信息工程0506班
学生姓名： 马龙
指导教师： 孙平
年 月 日
基于单片机的交通信号灯系统的设计
一、课题研究的目的和意义
随着我国国民经济的迅速发展，城市街道车辆大幅度增长，给城市交通带来巨大压力，交通拥堵已经成为影响城市可持续发展的一个全局性问题。而街道各十字路口，又是车辆通行的瓶颈所在。已有的许多建立在精确模型基础上的交通系统控制方案都存在着一定的局限性[1]。研究车辆通行规律，找出提高十字路口车辆通行效率的有效方法，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有十分现实的意义[2]。地面道路是一个庞大的网络，交通状况十分复杂，使目前交通灯控制器的单一时段控制已不能满足现代交通流量的多变性，特别是在交通流量高峰时，往往会造成交通路口的通过率下降，甚至出现交通混乱现象，城市的交通拥挤问题正逐渐引起人们的注意。道路平面交叉口(简称交叉口)是交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源” ，国内外城市的交通事故约有一半发生在交叉口[3]。因此，交叉口这个事故多发源不能不引起人们的高度关注。随着交通技术、电子技术的发展及微机技术的应用，人们设计出了适应各种需要的交通检测器、信号控制机和交通信号灯。相应地，我国进入WTO以后，我国经济贸易与世界接轨，汽车业关税大大降低，使很多人都能负担得起，买私家车不再是梦想。但是，私家车、公交车的大增无疑会对我国交通系统带来沉重的压力。放眼现在的中国，如广州、香港、上海等大都市，无不受到交通堵塞的困扰。中国要发展，交通事业决不能停步不前。有及于此，我国交通管制系统应当以人性化、智能化为目的，作出相应的改善。其中，十字路口则是造成交通
堵塞的主要“瓶颈”。世界发达国家都在积极探索如何最大限度的发挥道路通行能力，尽量减少交通堵塞造成的各种损失。
交通灯是交管部分管理城市交通的重要工具。现在交通灯一般设在十字路口，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、车辆分流发挥着作用。目前绝大部分交通灯其时间都是设定好的，采用的是单段式定时控制或多段式定时控制，其最大的缺点是绿灯时间和绿信比是固定的或是分时段固定的，且最佳绿灯时间和最佳绿信比的整定较为困难，需要大量的实测统计数据,且很多情况下整定所得值并不是最优的,甚至是不合理的。控制起来都不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优。这次设计正是针对这一弊端进行了改进，较好地解决了这一问题。根据实时车流量对各路口的绿灯时间进行动态调节，大大加强了其灵活性和实时性，本系统能自动检测当前的车流量并计算出当前的最佳绿灯时间和最佳绿信比，当车流量变化时,其最佳绿灯时间和最佳绿信比也随之变化，实现了真正的动态控制。本着“先到先服务”的原则，在保证交通安全性不降低的条件下提高了交通效率。与传统的交通控制系统相比，该控制系统有一定的智能水平和很强的控制能力。
本文介绍了一种新型实用单片机交通灯控制系统的设计方法。系统由车辆检测电路，主控制系统，紧急通行请求中断系统，指示灯及数码管显示系统组成。采用的实时-全感应式控制是交通灯控制中的一种较新颖且有效的方法。系统控制部分采用智能化的PID控制算法，使得整个路网通过车辆的平均时延得到优化。[4]
系统依据车多通行时间长及可同时通行不冲突的两车道原则，在软硬件方面对现行交通灯控制进行改进，从而动态调节各方向的通行时间，大大提高了交通灯配时的灵活和车道组合灵活。相比传统的交通信号灯控制，系统采用压电传感器检测十字路口的车流量，根据检测到的车流量来动态、实时地控制当前绿灯时间,在保证交通安全的前提下最大限度地提高了交通效率，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有十分现实的意义。
二、课题研究的主要任务和预期目标
1．主要任务及要求
本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
通过以单片机ATSC51为控制核心的控制板硬件及配套软件的设计完成项目所提出的要求：
(1) 确切掌握单片机知识；
(2) 完成倒计时显示功能；
(3) 红绿灯循环点亮；
(4) 车辆闯红灯报警；
(5) 绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示；
2．预期目标
通过对该课题——基于单片机的交通信号灯系统设计，能够独立完成单片机原理图设计、印制版图设计、应用程序编制、以及硬件调试等实际操作，最终写出毕业论文。
三、设计方案
1．设计思想
系统统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现 。
2．方案论证
如图1所示，选用设备8031单片机一片选用设备：8031弹片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692‘看门狗’一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。
图1系统总体框图
3．设计中要解决的主要问题和措施
1）每秒钟的设定
延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软延时的方法。
2）计数器硬件延时
定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式：
TC=M-C
式中，M为计数器摸值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213 ；在方式1时M的值为216；在方式2和3为28。 3）软件延时
MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8031单片机的工作频率为6MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12
倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。
4）时间及信号灯的显示
当定时器定时为1秒，时程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示信号灯时间 ，同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把所有的灯色的时间显示完后在重新给时间计数器赋初值 ，重新进入循环。
程序的流程图如图2所示：
图2程序流程图
四、课题进度安排
1、第一周至第三周：熟悉课题、查阅资料
2、第四周至第五周：论证设计方案，确定方案、开题报告、查找器件
3、第六周至第八周：设计硬件电路、电路原理图、印制版图
4、第九周至第十二周：编写软件流程图、原代码以调试
5、第十三周至第十五周：整理资料、撰写论文
6、第十六周：答辩
五、参考文献：
[1] 洪伟,牟轩沁，交叉路网交通灯的协调模糊控制方法[J]，系统
仿真学报,2008，013(005)，551。
[2] 杨显富,基于EDA技术的交通灯自适应控制系统[J]，成都大学
学报（自然科学版），2007，022（003），19-24。
[3] 张涛,杜树新,吴铁军,一种面向多相位的交叉口信号灯描述模
型[J],公路交通科技,2004，021(008)，87。
[4] 陈宇，温欣玲，分布式智能交通信号灯控制系统研究与设计[J],
电子器件，2007，30（4），1033-1036。
[5] 张毅坤，单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版
社[M]，1998
[6] 余锡存 曹国华，单片机原理及接口技术[M]，陕西:西安电子
科技大学出版社,2000.7
[7] ANA L.C.BAZZAN, A Distributed Approach for Coordination
of Traffic Signal Agents[J], Autonomous Agents and Multi-Agent Systems,10,131-164,2005
[8] Ampol Karoonsoontawong.Steven Travis Waller,Integrated
Network Capacity Expansion and Traffic Signal Optimization Problem:Robust Bi-level[J],Netw Spat Econ,
[9] S.Y.WANG,C.C.HWANG and C.L.CHOU,On Striping Traffic
over Multiple IEEE 802.11(b) Wireless
Channels[J],Wireless Networks,12,301-319,2006
[10] Bin Chen.Sanjay Kumar Bose.Wen-De Zhong.Hui Wang,A
new lightpath establishing method for dynamic traffic grooming under the overlay model[J],Photon Netw Commuun,2009,17,11-20
[11] Marjan Kaedi.Naser Movahhedinia.Kamal
Jamshidi,Traffic signal timing using two-dimensional correlation,neuro-fuzzy and queuing based neural networks[J],Neural Comput,2008,17,193-200
[12]
[13] 张毅刚，单片机原理及应用，高等教育出版社，2008 庄俊华，单片机开发上岗培训教程，机械工业出版社，
2007.6
[14] 马群生，温东婵，仇玉章，为计算机技术，清华大学出版
社，2006.1
[15] 张勇，单片机在交通信号倒计时器的应用[J],电脑知识与
技术，2008，3（4），780-781，805
