自动控制-交通灯模拟系统的设计

摘要
近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。
同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。

PLC and traffic light's application
Uses in PLC to street-traffic control lights' control, is mainly considered that it has to uses the adaptability to environment strong characteristic, simultaneously its internal timer resources are very rich, may “the evolution type” the signal light carry on the accuracy control to the present universal use, specially realization which may facilitate to the multi-road fork's control. At present mostly the brand PLC interior has the real-time clock, may implement all-weather non-hominization management through the programming control to the signal light. Because PLC itself has the communication networking function, composes a local area network the identical strip path's on signal light to carry on the centralized dispatcher to manage the principle, may reduce the vehicles general waiting time, realizes the scientific management.
In road charge system's application - PLC traffic lane cybertron

LC控制交通灯的示教板，采用FX2N-48MR PC机，用于PLC教学的演示、实验、实训，需要实现的控制要求：1）纵向车行道交通灯   绿灯亮25秒     绿灯闪亮3次各1.5秒     黄灯亮2秒    红灯亮
31.5秒。   2）横向车行道交通灯  红灯亮31.5秒    绿灯亮25秒     绿灯闪亮3次各1.5秒     黄灯亮2秒。  3）人行道交通灯   人行道没有黄灯，红灯较车行道红灯增加2秒；让人行道绿灯先闪亮7次，后3次与车行道同时闪亮，随后，车行道绿灯切换为黄灯。应完全能够仿真实际的交通灯控制。

硬件的选型
系统共有4 个两位的LED数码管，分别放置在模拟交通灯控制板上的四个路口。
我选用的是常用的串并转换电路74LS164。
 模糊控制器采用三菱的fx2n型PLC，通过编程来实现交通调度过程控制。模糊控制系统数据采集及a/d转换由模拟量输入模块fx2n-2ad完成，d/a转换由模拟量输出模块fx2n-2da完成。
在十字路口的四个方向的近端和远端各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。

PLC型交通灯控制器
　　将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，             将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。
　　公路收费系统中的应用—PLC型车道控制机
　　每个公路收费站，其车道机电设备配置、型号各有不同，因此用于控制这些设备的主机—车道控制器的结构也不尽相同，通用性、可维护性较差，不利于使用及维修，以PLC作为主机开发出的新型车道控制机，不仅可使其通用性、维护性得到最大程度上的改善，还可以在使用寿命、稳定性机控制功能方面获得极大提高，具体叙述如下：
　　1. 对棚灯及雾灯的控制
　　如前所述，由于PLC本身具有时钟功能，通过软件编程，可对棚灯、雾灯进行无人化、智能控制。
　　2. 对费额显示器的控制
　　PLC本身具有上位机接口，可接收上位收费计算机下传的数据，而PLC具有各种译码指令，可将接受的数据转换成七段显示码，输出给LED数码管进行数据显示。
　　3. 对挡车器的控制
　　PLC用于对挡车器进行控制具有以下几方面的优势。
　　(1)使用寿命长：从目前反馈情况看，目前挡车器控制电路的使用寿命大部分均不足五年这与其电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素有关，是其本身无法克服的固有缺点。PLC作为工业控制单元，应用于各种控制环境，内部电路、机械结构设计极为精良，所用器件均选用标准工业级产品，其使用寿命一般可保证在十年以上。
　　(2)性能稳定可靠，抗干扰性好：PLC应用于各种工业控制现场，其硬件及软件设计均考虑到各种生产环境，其电压适用范围很宽，具有极强的抗电磁干扰、抗震动、抗高温、高湿等特性，性能极为稳定、可靠。
　　(3)功能强大，实现灵活，可扩展性好：PLC型挡车器作为老型号挡车器的升级产品，其功能得到极大增强，目前可实现的功能有：自动抬杆、自动落杆、防砸车、防砸人、各种情况的自动报警、设备保护及故障识别等。以上功能可实现各种组合，并可根据实际需要改变上述功能的控制过程及方式，并可根据使用者要求在不增加或少增加硬件的基础上开发新的控制功能。
　　(4)良好的性价比：虽然PLC型挡车器的性能及功能较现有挡车器有极大提高，但其成本的增加与其性能的提高并非成线性关系，所以无论将其作为整机用于新品开发，还是作为老设备改进均有其良好的性价比。

调研报告
在现代城市中，随着人口和汽车的急剧增长，市区交通日益拥挤，要是没有红绿灯作为指挥工具，恐怕川流不息的汽车就会由于混乱而造成严重阻塞。因此，交通灯是交管部门管理城市交通的重要工具之一。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。由于城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况,车辆的增加反映出了国家的整体进步，但是也给人民带来了其他的一些负面的影响。近几年机动车辆数字还在急剧增加，道路超负荷承载，致使交通事故逐年增加，根据统计每年因交通事故死亡的人数占所有事故死亡总人数的80%，而且这个比例还在不断的增加。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着社会经济的不断发展，同时也随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市出现了交通超负荷的现象，因此在80年代后期，这些城市纷纷修建了高速道路，然而，随着城市交通量的不断增加和缺乏对高速道路的系统研究，高速道路没有充分的起到预期的作用，如何采用合适的控制方法，使他起到最大的作用，这也是规划部门解决的主要问题。











目录
1引言 …………………………………………………………………………4
2课题背景 ……………………………………………………………………12
3第一章（设计要求）…………………………………………………………13
4第二章（系统硬件）…………………………………………………………18
5第三章（系统软件）…………………………………………………………20
6汇编语言源程序 ……………………………………………………………27
(优秀毕业设计:www.2bysj.cn)
7外型结构设计…………………………………………………………………42
8硬件的选型……………………………………………………………………43
9附录……………………………………………………………………………44
10总结…………………………………………………………………………45