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基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文

交通灯有两种，给机动车看的叫机动车灯，通常指由红、黄、绿（绿为蓝绿）三种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯。给行人看的叫人行横道灯，通常指由红、绿（绿为蓝绿）二种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯，红灯停，绿灯行。下面是我为你带来的 基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文，欢迎阅读。

摘要：针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象，文章介绍了一种十字路口交通信号灯智能控制系统。该系统实现了正常时段交通信号灯的轮换，解决了十字路口车辆的正常行驶；并可通过外部中断或手动设置解决一些紧急事件或由于某方向车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费或堵塞问题。通过在Proteus V7.8仿真平台中运行，系统具有较强的可靠性。

关键词：Proteus；智能交通灯；仿真实验

随着现代化社会经济的快速发展，城市车辆大幅度增加，交通拥挤、道路阻塞、车辆通行缓慢等问题受到了人们极大的关注，特别是早晚交通高峰时的十字路口，因此智能交通控制就显得尤为重要。传统的交通灯控制，是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的固定周期换灯的控制方式，不管是车流高峰还是低谷；也有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间，但控制起来不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优，经常出现通行时间与车流量不相适应的'情况，特别是特定时间的十字路口，会出现某一方向车辆早已通行完，而另一方向车辆排队等绿灯的情况[1]。本文介绍的是一种采用8086 CPU和8259中断控制器配以7段数码管设计实现的十字路口智能交通灯控制系统，其能根据实时车流量对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，并通过Proteus仿真软件平台实现了仿真。

一、总体设计方案

本文以十字路口单行车辆通行为研究对象，东南西北四个方向对应路口都设绿、红、黄三色圆灯信号（东西为一向，南北为一向），正常工作状态见表1，具体控制思想如下：（1）车辆流量的采集；（2）分析计算停止车辆排队长度，计算车流量比值，以1为基值判断双方车流量大小；（3）车辆输出量确认，根据各个方向车辆排队长度给定每个路口的红、绿灯时间值；（4）根据比值，增减另一方向车辆红、绿灯时长；（5）以3秒钟为单位，最大变化不超过18秒；（6）检测采用每周期循环一次，从而实现对整个信号灯的智能控制。

按照此思想，系统主要包括6个模块，如图1所示。以8086 CPU为主控制器，控制其他模块协调工作。其中信号灯模块显示各车道的通行情况；数码管倒计时模块显示信号灯燃亮时间；闯红灯报警模块实时监测车辆违规行为；紧急通行模块用于处理非正常通行，以外部中断方式控制[2]；时间手动设置模块以通过键盘进行手动设置，增加人为的可控性，用于在紧急状态下，通过设置所有灯变为红灯以避免自动故障和意外发生。

二、Proteus仿真设计

1.Proteus仿真平台简介。Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件，其由ISIS原理图编辑与仿真软件包和ARES布线编辑软件包组成，是目前世界上唯一将电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus V7.5 SP3以上的版本中增加了对8086 CPU及相关接口芯片的仿真功能。另外，Proteus还提供有示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压/电流表、数字图案发生器、定时器/计数器、逻辑探头、虚拟终端等很多虚拟仪器，是一个全开放性的仿真实验平台，相当于一个设备齐全的综合性实验室。本文介绍所使用的为Proteus V7.8软件。Proteus本身未提供8086编译器，而是通过添加外部代码编译器，将编写好的源程序加入工程，编译并生成可执行程序。本文介绍的采用EMU8086提供的编译环境进行程序的编写和汇编。EMU8086是一可在Windows环境下运行的8086 CPU汇编真软件，其集成了文本编辑器、编译器、反编译器、真调试、虚拟设备和驱动器为一体。Proteus仅支持8086最小模式，8086模型可直接加载BIN、COM和EXE格式的文件到内部RAM中，不需要DOS，而且允许对Microsoft（Codeview）和Borland格式中包含了调试通过的程序可以进行源程序或反汇编后的调试，因此源码汇编和链接过程的参数相当重要[3]。

2.信号灯电路设计。信号灯组由红、黄、绿三色灯组成，4组共12盏灯，其亮灭及闪烁方式与十字路口的红、黄、绿灯同步，由8255A芯片的A口通过方式0控制6个开关量（12盏灯）；七段数码管采用共阴极接法，由8255A芯片的B口通过方式0输出控制，其中低四位控制个位显示，高四位控制十位显示。8259中断控制器的IR0接8253的OUT2，实现对于紧急情况的外部中断处理。譬如控制红绿信号灯，实现相应车道通行、另一车道禁行，同时熄灭所有的数码管；或者遇有某方向路段忙时，信号灯的燃亮时间可根据车流量情况设置时间。

3.软件设计。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”两个子程序。系统正常运行都在执行“zcsj”子程序，初始化十字路口的交通信号灯状态及燃亮时间，启动8253定时器数码管开始倒计时。在倒计时期间，当遇有某方向车辆特别多或遇忙等其他紧急情况时，通过外部中断请求执行“jjsj”子程序模块。绿灯倒计时完毕后，转换黄色信号灯，持续到规定时间后，东西和南北方向路口信号灯互换，如此一直循环运行[4]。程序设计流程如图2所示。

三、Proteus仿真实现

1.8255A初始化。从图3所示的硬件原理图得知，8255A芯片的片选端连接在74HC154译码器的输出端，74HC154的4个引脚D、C、B、A分别与锁存器74LS273输出的A12、A11、A10、A9相连，当A12、A11、A10、A9=0001时8255A有效，所以8255A的4个端口地址分别为0200H、0202H、0204H、0206H；初始化方式选择控制字为89H（A、B口方式0输出，C口方式0输入）。

2.实际问题处理。①定时时间的动态调整。定时时间设计为倒计时，用两位七段数码管显示，倒计时小于等于5秒时黄灯每0.5秒亮和灭切换一次，倒计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。方法为：将8253A计数器0工作在方式2，CLK0接2MHZ的时钟频率，设一计数初值（假设为2000），OUT0接CLK1，8253计数器1工作在方式0，设一计数初值（假设为500），则OUT1的输出频率为：2MHZ/2000/500=2HZ脉冲，相应周期为0.5秒。根据实际路况，通过改变计数初值可调整倒计时间。②时间差异。Proteus中利用8253A表示的时间和真实时间有差异，设定的时间比实际时间要长很多。所以，在仿真实验中为了看到与实际相符的交通灯变化，本应是0.5秒的时间需在源程序中将延时时间设置为0.25秒，这样运行起来更贴近实际[5，6]。

3.仿真效果。如图4所示为东西路口绿灯燃亮，南北路口红灯燃亮倒计时运行在18秒时的仿真结果图。

本系统以8086 CPU为核心，程序调试阶段采用EMU86进行在线编程及修改，设计的交通灯可控制十字路口的车辆及行人的交通管理，采用3个7段数码管，可以直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。实际交通中的每个路口不完全一样，所以交通灯显示也没有固定规则，通常会根据具体情况设置相应的程序。由于Proteus没有提供箭头标志，本系统按单行道设计，指示灯不是专门的箭头指向灯，只是红、黄、绿三色圆灯信号灯，所以系统只考虑并实现了简单的十字路口交通行驶，即红灯亮时不能直行也不能左转，但可以右转；绿灯亮时，直行、左转、右转都可以，当遇有某方向车辆多或其他紧急情况时，通过中断可加以灵活性控制[7]。另外，系统在实现了十字路口基本的交通灯控制基础上，还引用了外部中断技术和时间手动设置，这可避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪情况发生。Proteus从V8版本开始支持ARM/Cortex-M3，这样，将会给交通灯系统增添更多现代化功能。

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交通运输企业作为国民经济的重要参与主体。下文是我为大家整理的关于交通运输毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!

浅析公路交通运输

【摘要】在中国东部铁路和水运都较发达的地区，公路起着辅助运输作用，承担短途运输;在西南和西北地区则担负着干线运输的任务。公路运输随着治超的深入以及降低大吨位车辆路桥通行费等政策措施的落实，运价水平回落，货运量将保持较快的增长，运输市场将出现供大于求的局面。

【关键词】公路运输;运输特点;运输前景

纵观中国运输现状，各种运输方式发展势头迅猛，公路运输在中国仍发挥着不可磨灭的作用。我国公路在客运量、货运量、客运周转量等方面均遥遥领先于其他运输方式的总和。

一、公路运输的地位和作用

公路运输在整个交通运输业中处于基础地位并发挥以下作用：

(1)公路运输机动灵活、快速直达，是最便捷也是唯一(管道运输除外)具有送达功能的运输方式。

(2)其它运输方式组织运输生产，需要公路运输提供集疏运输的条件。

(3)公路运输覆盖面广。

(4)随着公路等级的逐步提高，公路客货运量在综合运输体系中所占的比重不断提高。

(5)半个世纪以来，公路运输是世界各国各种运输方式中发展最快的一种，现已成为许多国家最主要的运输方式。例如：我国汽车保有量逐年增加。

二、公路运输的特点

1.机动灵活，适应性强：由于公路运输网一般比铁路、水路网的密度要大十几倍，分布面也广，因此公路运输车辆可以“无处不到、无时不有”。公路运输在时间方面的机动性也比较大，车辆可随时调度、装运，各环节之间的衔接时间较短。尤其是公路运输对客、货运量的多少具有很强的适应性，汽车的载重吨位有小(0.25t～1t左右)有大(200t～300t左右)，既可以单个车辆独立运输，也可以由若干车辆组成车队同时运输，这一点对抢险、救灾工作和军事运输具有特别重要的意义。

2.可实现“门到门”直达运输：由于汽车体积较小，中途一般也不需要换装，除了可沿分布较广的路网运行外，还可离开路网深入到工厂企业、农村田间、城市居民住宅等地，即可以把旅客和货物从始发地门口直接运送到目的地门口，实现“门到门”直达运输。这是其它运输方式无法与公路运输比拟的特点之一。

3.在中、短途运输中，运送速度较快：在中、短途运输中，由于公路运输可以实现“门到门”直达运输，中途不需要倒运、转乘就可以直接将客货运达目的地，因此，与其它运输方式相比，其客、货在途时间较短，运送速度较快。

4.原始投资少，资金周转快：公路运输与铁、水、航运输方式相比，所需固定设施简单，车辆购置费用一般也比较低，因此，投资兴办容易，投资回收期短。据有关资料表明，在正常经营情况下，公路运输的投资每年可周转1～3次，而铁路运输则需要3～4年才能周转一次。

5.掌握车辆驾驶技术较易：与火车司机或飞机驾驶员的培训要求来说，汽车驾驶技术比较容易掌握，对驾驶员的各方面素质要求相对也比较低。

6.运量较小，运输成本较高：目前，世界上最大的汽车是美国通用汽车公司生产的矿用自卸车，长20多米，自重610t，载重350t左右，但仍比火车、轮船少得多;由于汽车载重量小，行驶阻力比铁路大9～14倍，所消耗的燃料又是价格较高的液体汽油或柴油，因此，除了航空运输，就是汽车运输成本最高了。

7.运行持续性较差：据有关统计资料表明，在各种现代运输方式中，公路的平均运距是最短的，运行持续性较差。如我国1998年公路平均运距客运为55km，货运为57km，铁路客运为395km，货运为764km。

8.安全性较低，污染环境较大：据历史记载，自汽车诞生以来，已经吞吃掉3000多万人的生命，特别是20世纪90年代开始，死于汽车交通事故的人数急剧增加，平均每年达50多万。这个数字超过了艾滋病、战争和结核病人每年的死亡人数。汽车所排出的尾气和引起的噪声也严重地威胁着人类的健康，是大城市环境污染的最大污染源之一。

三、公路运输的现状

我国传统的公路运输业经过几十年的发展，已经初具规模。在总体规模、运力、运量和服务质量等方面都达到一定的水准。在计划经济时代，传统的公路运输业比较能适应社会经济对公路运输业的要求，对过去我国国民经济的发展做出过重要贡献。但是，随着我国改革开放的逐渐深入和社会主义市场经济体制的不断建立，脱胎于计划经济时代的传统公路运输企业已经越来越不能适应新形势下社会经济发展的需要，其内在的弊端也逐渐显现出来。目前我国传统的公路运输业主要面临以下几个方面的问题：

1.在行业管理上，由于公路运输行业的市场准入门槛很低，因此公路运输行业出现了运输企业“规模小、数量多、管理混乱”的状况。这种各自为战、过度竞争的情况，使得公路运输企业通常达不到经济运营规模，形不成规模优势，这严重影响了公路运输的健康发展。

2.在经营管理理念上，传统的公路运输企业中有很大一部分还没有针对新的经济环境及时改变经营观点、转变经营方式。企业所追求的仍然是吨公里、实载率等传统指标的完成情况，仅为客户提供低层次、低水平的运输服务。在市场恶性竞争、无序经营盛行的情况下，公路运输企业的经营步履艰难。

3.在企业管理手段上，传统公路运输企业目前还停留在纸面操作的阶段，大部分的运输企业尚未应用先进的计算机管理系统，因此，所提供运输服务在及时性、准确性、可靠性及多样性等方面都处在较低水平。

四、公路运输发展趋势

1.随着高速公路及汽车专用公路建成使用，加大开展公路快速客、货运业务是趋势。

2.随着公路网的完善，按规模化要求建立集约化经营的运输企业在这过程中，行政区域的界限将趋于淡化。

3.公路运输将纳入物流服务业发展系统中，将进一步加强专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作与服务对象的合作。

4.在运输管理方面将采用车辆运行动态监控系统以及车辆运行自动记录仪。

5.运输组织方式按生产水平分层发展。在公路通行条件好、客货流量大的公路上按现代企业制度的要求建立规模化、集约化经营的运输企业。

6.逐步加强运输规划，是公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来。

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[3]曹红阳.交通运输评估与对策.2011，(02).

浅谈智能交通运输系统       一、智能交通运输系统的概念

智能交通运输系统(ITS)是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户(驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门)，出行者可时时选择交通方式和交通路线;交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理;运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而，使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。

二、智能交通系统的发展及内涵

20世纪80年代，各发达国家虽然已经基本建成了四通八达的现代化国家道路网，但是随着经济的发展，各国路网通行能力日益满足不了快速增长的交通需求，交通拥挤、交通事故、环境污染以及能源短缺等交通问题是世界各国面临的共性问题，无论是发达国家还是发展中国家，都遭遇不同程度交通问题的困扰。在发达国家工业化进程中，最初解决交通问题的传统办法是修建道路，扩大路网规模来满足人民日益增长的交通需求。但无论是发达国家还是发展中国家，由于土地资源日益紧张，用来修建道路的空间越来越小。与此同时交通在快速发展过程中带来的负效应日益显现，面对这些交通问题，能否找到一种有效途径解决以上交通问题，降低经济损失，提高交通运营的效率和安全是发达国家最先研究智能交通系统的主要动机。通讯、控制、信息技术等先进技术的产生为智能交通系统的产生提供了有力的技术支撑。用高新技术改造传统产业，提高交通运输整体效率和水平，已经成为各国共识。

1.美国。

注重ITS安全设施建设，根据本国交通基础设施特点和实际需要，已建立起相对完善的车队管理、公交出行信息、电子收费和交通需求管理四大系统及多个子系统及技术规范标准。“9.11”恐怖事件引发了美国政府和交通界人士反思，认为ITS应该而且能够有效预防恐怖袭击，加强基础设施和出行者安全并可用于评价灾难程度与加快交通恢复，实现快速疏散和隔离。因此，美国ITS今后建设趋势之一就是研究ITS在美国安全体系中维护地面交通安全作用，重点集中在安全防御、用户服务、系统性能和交通安全管理方面。

2.日本。

注重ITS诱导设施建设，建设组织以丰田公司为首的25家公司联合研发自动公路系统(AHS)。近几年，日本还投入15亿日元开发全国公路电子地图系统，打开了车辆电子导航市场，已有近400万套车内导航系统在市场上应用。日本的ITS建设主要集中在交通信息提供、电子收费、公共交通、商业车辆管理及紧急车辆优先等方面。

3.欧洲。

注重构建ITS基础平台，ITS建设进展介于日本和美国之间。目前正在全面应用开发远程信息处理技术，计划在全欧洲建立专门交通(以道路交通为主)无线数据通信网，ITS的主要功能和交通管理、导航和电子收费等都围绕远程信息处理技术及全欧洲无线数据通信网来实现。目前，开发先进的旅行信息系统(ATIS)、车辆控制系统(AVCS)、商业车辆运行系统(ACVO)、电子收费系统等方面。

从以上发达国家智能交通产生的过程，我们可以看出：智能交通系统的产生是历史发展的产物，它是经济与技术发展在交通运输领域的融合体现。它的发展离不开经济促进，离不开技术支撑体系，智能交通的最终目标是促进交通运输的高效、安全、舒适、可持续发展。

三、智能交通运输系统的应用

目前世界上应用智能交通系统最为广泛的是日本，日本的VICS系统已经达到了相当完善和成熟的阶段。美国、欧洲等地区的智能交通系统也已经广泛普及应用。

1.省际公路(高速公路)交通管理。

省际公路交通管理主要包括国道、省道等城市之间的普通公路及高速公路管理系统。目前省际公路交通管理主要应用的系统为“国家高速公路联网不停车收费和服务系统(ETC)”，简称不停车收费系统。将来，ETC系统将在区域甚至全国进行联网。

2.城市道路交通管理。

城市道路管理系统中还包括信号灯控制系统、路况指示系统、车牌识别系统、道路视频监控系统等。

信号灯控制系统和路况指示牌主要帮助管理部门和车辆更了解所处的路况条件，以便进行最合理的道路管理和道路选择，提高道路运输的效率;车牌识别系统和道路视频监控系统除提高道路运输效率外，还对城市治安监控起到一定的作用;道路视频监控系统是以上系统中只用最为广泛的系统，在众多城市的“平安城市”建设中，道路视频监控已经被纳入建设范围。

3.城市公共交通管理。

城市智能公交系统是主要针对城市内部公共交通的指挥、管理、调度、应急等方面智能系统。城市智能公交系统主要实现对城市公共交通线路、车站、车辆的全面监控。通过各种辅助设备预知并合理调度公交资源，优化公交系统，并与道路交通管理系统进行协作，实现既定的城市交通策略。如，北京奥运期间通过GPS对公交车定位和信号灯遥控系统协作，实施“公交优先”的交通策略。

4.高速铁路交通系统管理。

高速铁路信息化数字化系统，也称高速铁路智能化系统，主要包括五个系统：通信系统、信号系统、电力系统、电气化系统和信息系统。

四、小结

智能交通系统是全面应用信息技术的一个交通运输发展领域。智能交通系统的建设绝不仅仅是各种先进的电子系统的堆积，而应该大力强调信息在智能交通建设中的核心作用，紧紧围绕信息这个核心，强化对公路、城市道路、公共交通和轨道交通设施的管理，实现更安全、更便捷、更有效、与环境更协调的客货运输。

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