基于MSP430的交通控制系统设计开题报告

 2022-10-25 09:48:12

1. 研究目的与意义

随着人口快速的增多,交通工具的爆炸性的发展,以及道路资源的有限性,交通控制就应运而生,在人类的生活、工作环境中,交通扮演着极其重要的角色,人们的出行都无时不刻与交通打着交道。

一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现代科技发展的主流方向。在这一背景下,基于单片机的交通控制系统应用而生,MPS430系列单片机处理能力强、运算速度快、集成度高、超低功耗、系统工作稳定,以430单片机为核心,加上显示驱动等模块,用于各种十字路口的自动交通控制,可长时间稳定运行,由于留有其他接口,可方便地进行升级扩展。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键问题有:1、全面了解关于交通系统及MSP430的专业知识;2、选择更加适合本设计的软件来进行编程。3、进行交通灯系统的设计,输入输出点分配及控制系统程序设计。4、该程序的调节以及运行状态是否良好的检测。5、对设计完成后的交通灯系统进行多次模拟调试,确保能过实现理想效果。

本课题的难点:1、单片机内部定时器中断以及延时程序设计,如何与外部晶振配合,使定时器可以准确延时。2、行人按键触发的外部中断设计,如何将按键按下的动作接入外部中断,并成功触发中断进入延时程序。如何保证以上系统准确可靠工作,并且做到低功耗。

3. 国内外研究现状(文献综述)

随着社会和科学的不断进步与发展,人们对交通灯性能的需求也日益不同,基于目前的交通灯,未来交通灯系统的变化将体现在以下几个方面:信息采集方式、使用的硬件和软件、控制策略。

在西方发达国家,交通控制系统基本上完成了由传统的交通控制系统向智能交通控制系统ITS的转变,在信号机的发展历程中自适应理论一直受到各研究机构的欢迎,比如SCOOTS和SCATS系统。最近几年国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。

当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统 。

我国交通领域的发展起步较晚,基本是从新中国建国之后随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求才建立及健全交通控制系统的主要引用国外的交通控制系统。我国在交通管理方面水平还欠发展,随着交通需求越来越旺盛,而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。在车辆,道路和交通管理系统,城市交通信号控制系统,城市交通管制中应用人工智能技术,信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。

目前,智能交通系统是世界每个国家都很关注的一个研究领域,随着模糊理论的日臻完善,一些学者致力于由模糊控制器控制的智能交通灯系统的研究。

由于单片计算机体积很小仅手指般大小功能强控制功能强 大、指令简单等它还具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐射小、更新换代速度慢等优点因而广泛用于电子设备中作控制器之用。基于此,有一种简单的由51单片机芯片实现的交通灯控制系统。该系统主要包括控制系统模块,红绿灯输出显示模块,时间显示模块,车流量检测模块,电源模块等。如图:

电源模块

车流量检测信号

红绿灯显示模块

控制系统模块

时间显示模块


1)控制系统模块采用 51系列单片机控制芯片,它是一种低功耗"高性能的微控制器,可以为众多嵌入式应用系统提供灵活"有效的解决方案,可通过其内部的定时器控制红绿灯的亮灭" 接收检测信号和设定时间,外部接口亦能方便的输出控制信号。

2)红绿灯输出显示模块主要用来显示车辆通行状况,选用高亮的红黄绿发光二级管,通过单片机外部输出 I/O引脚指示各方向车辆通行情况。

3)时间显示模块是用来显示绿灯等待或通行时间,选用一般的LED显示器,通过单片机输出I/O引脚来显示等待或通行时间,也许单片机的输出引脚不是很足够,但是我们可以通过8255芯片进行扩展。

4)由于整个系统采用的电源电压只需 5V,所以选用常用的LM7805即可满足电源的要求。

5)对于车流量检测模块,目前对车流量的检测有很多的方法,比如空气管道检测技术、磁感应检测技术,超声波检测技术和视频检测技术等。

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题必须从政策体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加也对此提出了严峻的挑战,因此对智能交通灯系统的研究也是意义重大。

参考文献:

[1]赵建领,崔昭霞.精通51单片机开发技术与应用实例[M],北京:电子工业出版社,2012

[2]覃娴.基于单片机的新型智能交通灯控制系统[J],福建电脑,2012:153~154

[3]毕海滨,刘玉德,林建龙等.交通信号控制系统的现状与发展对策[J],北京工商大学学报(自然科学版),2008,(1):29~32.

[4]姚林芳.交通灯智能控制系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2008.

[5]吴慎将,李党娟.智能交通灯控制器的设计[J].中国科技核心期刊,2010,29(11):95

[6]史健强.交通流量检测技术及智能控制系统的研究[D].河北:河北科技大学硕士学位论文,2010.

[7] 钱进. 基于单片机的交通灯智能控制分析[J],山东工业技术,2018(19):123

[8] 谭小红,彭森. 交通灯控制电路的设计[J],卷宗,2018(13):199

[9] 王超. 浅谈单片机控制交通灯系统设计[J],速读(上旬),2017(11):260

[10] 卢佩,刘效勇,卢煕.智能交通信号灯控制系统设计与LabView仿真实现[J],电子技术核心,2012.4.

4. 研究方案

本设计的系统由MSP430单片机系统、电源电路、红绿灯显示电路、行人按键中断电路、外部存储器电路组成。电源电路为单片机供电,晶振为单片机提供时钟信号。在单片机正常工作情况下,使用MSP430单片机内部定时器精确延时,控制外部显示系统的红绿灯明灭,并通过Code Composer Studio软件来实现交通灯的基础功能。

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;准备开题报告;

第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容;查找相关英文论文文献,为翻译作准备;

第 3 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,进一步修改正研究研究目标、方法,写出相关开题报告一份;

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