智能PLC十字交通灯的设计毕业设计论文.doc

毕 业 设 计 （论文） 智能PLC十字交通灯的设计摘 要 目前，我国许多大中城市的交通压力都非常大。部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录不确切。所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。 本设计主要设计利用PLC来实现十字路口交通灯的控制与监控。通过交通中心的主机根据具体城市各路口的需要控制各个十字路口的PLC，从而控制十字路口交通灯的变化，以及对各个路口的安全状况进行监控，监控机动车是否违章、是否肇事，并把记录的结果存储、上传和处理。 本设计的上位机采用STEP 7 - Micro/WIN3.2进行编程。采用顺序功能图与梯形图相结合的方法设计程序。实现对城市十字路口的合理控制与监控。 【关键词】：十字路口；交通灯；智能化；PLC控制。 目录 摘要 1 第一章 概述 4 1.1 课题设计背景 4 1.2 交通灯发展现状 4 1.3 交通灯重要性 4 1.4 课题设计任务 5 第二章 设计方案分析与确定 6 2.1 单片机控制 6 2.2 继电器控制 6 2.3 可编程逻辑控制器控制 6 2.4 控制方案确定 7 第三章 交通灯硬件设计 10 3.1 硬件选型 10 3.2 交通灯控制过程 10 3.3 硬件系统框图 12 3.4 扩展模块选择 14 3.5 硬件连接图 16 3.6 监控系统 17 第四章 交通灯软件设计 18 4.1 系统控制过程 18 4.2 流程及时序图 18 4.3 控制梯形图 22 结论 30 致谢 31 参考文献 32 附录 33 第一章 概述 1.1课题设计背景 交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢？交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。 然而交通灯的控制问题是个老难题，近年来，随着车辆社会拥有量的增加，这难题日显突出，特别是在上下班的高峰期。有很多学者多年来一直探讨舒缓这个难题(谈不上解决)的方法。其中包括近来提出的在车道（红绿灯前）安装车流量传感器，统计车流量再控制绿灯的放行时间；设定定时器在上、下班高峰期增加绿灯的放行时间以及对各个路口违章、肇事的监控与记录等等问题。所以，出于这些问题本文采用合理的方案设计对十字路口交通灯进行控制以及对路口的安全状况的监控。 1.2交通灯发展现状 因此，我们有必要寻求一种具有智能的交通控制系统。这种智能交通控制系统能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤、实现交通控制系统的最优控制，大大的提高了交通控制系统的效率。随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题日益突出，可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景。 1.3交通灯重要性 随着社会的发展和进步，上路的车辆越来越多，而道路建设却往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通的问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，在这个时候，道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证。 目前，我国城市十字路口的交通灯控制系统基本上都采用定时控制方式。这样必然产生如下弊端：当某条道路的车流量很大却要等待红灯，而此时另一条空道或车流量相对少得多的道路却依然按原定时间亮着绿灯，这种现象是未对道路的实际情况进行实时监控所造成的。这样的交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤，而且也浪费人力、物力。 1.4课题设计任务 本设计采用PLC做控制器，完成自动控制，单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。采用MSC-51系列单片机1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801芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制