交通信号灯的自动控制
PLC实训13--交通信号灯的PLC控制
图2-3-6 图2-3-3相应旳梯形图和指令表
PLC原理及应用
项目实施
模块2 基本应用模块
项目3 交通信号灯旳PLC控制
（一）拟定PLC旳I/O分配表 本项目中PLC旳I/O分配见表2-3-2。 表2-3-2 十字路口交通信号灯旳PLC控制项目I/O分配表
项目3 交通信号灯旳PLC控制
该控制系统是一种时间顺序控制系统，能够采用基本逻辑指令编程，也能够用 前面学习过旳单流程步进程序设计；同步还能够将东西方和南北方各看成一条根 本，并行同步执行，即用并行分支步进程序进行设计。所以，可画出该项目旳控 制时序图，如图2-3-2所示。
图2-3-2 十字路口交通信号灯控制旳时序图 按下开启按钮，十字路口交通信号灯控制系统开始周而复始地循环工作下去；按 下停止按钮，系统完毕目前一种循环后自动停止工作。
（1）东西方向，人通行旳“申请经过按钮”有四个，按下任何一种， 南北方向交通灯，立即为黄灯亮2秒，红灯亮10秒，同步，东西方向旳交 通灯也是黄灯亮2秒，立即为绿灯亮10秒，之后，回到重新开启开始运营。
（2）南北方向，人通行旳“申请经过按钮”也有四个，按下任何一 种，东西方向交通灯，立即为黄灯亮2秒，红灯亮10秒，同步，南北方向 旳交通灯也是黄灯亮2秒，立即为绿灯亮10秒，之后，回到重新开启开始 运营。
（三）项目所用器材 项目所用器材见表2-3-3 表2-3-3 十字路口交通信号旳PLC控制项目器材表
序号
符 号
1 PLC
2
3 SB1 4 SB2
5
6 7
PLC原理及应用
器材名称
可编程控制器 十字路口交通信
号灯控制板 按钮开关 按钮开关
交通信号灯PLC自动控制实验
一、实验目的
1.掌握十字路口交通信号灯的控制原理;
2.掌握PLC定时器﹑计数器的使用方法;
二、实验要求
1.本装置与交通信号灯控制一致,采用LE模拟信号灯,信号灯分东西﹑南北二组分别有
“红”“黄”“绿”三种颜色;其工作状态由PLC程序控制,“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止;“白天/黑夜”开关控制信号灯白天黑夜转换;
2.对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：
1)假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍,因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍;
控制时序要求如
2)图错误!未定义书签。
所示;
3)按下“启动”按钮开始工作,按下“停止”按钮停止工作,“白天/黑夜”开关按下闭合时
为黑夜工作状态,这时只有黄灯闪烁,断开时按时序控制图工作;
3.根据具体情况还可增加控制要求,如紧急控制,某一方向绿灯常亮;
图错误!未定义书签。
三、实验设备
四、PLC-2型可编程控制器实验台１台,PLC-EMO001PLC1交通信号灯自动控制演示版1
块,FX-10P-E1编程器1只,编程电缆１根,自锁式连接导线若干;
五、实验内容
接线图：
程序指令：
梯形图：
六、实验记录
程序测试过程
七、实验总结
通过交通灯PLC控制系统的设计,掌握了十字路口交通信号灯的控制原理,以及PLC定时器﹑计数器的使用方法,同时学会了PLC系统设计的步骤和方法;。
案例十一 交通信号灯的自动控制实验
案例十一交通信号灯的自动控制实验
一、问题提出
十字路口交通信号灯在日常生活中经常用到，可以用PLC对其进行控制。
十字路口两个方向交通灯自动控制时序工作波形图如图1所示。
图1交通灯时序工作波形图
从图中可以看出，东西方向和南北方向绿、黄和红灯相互亮灯时间是相等的。
如果取单位时间t＝2s，则整个一次循环时间需要40s。
二、硬件设计
1、I/O分配表如表1示。
表1 交通灯控制I/O接口地址分配表
2、连线图
略
本实验用步进顺控指令实现交通灯自动控制，其顺序功能图如图2所示。
图2 交通灯控制顺序功能图。
基于单片机的交通信号灯的控制系统设计
基于单片机的交通信号灯的控制系统设计交通信号灯是城市交通管理中非常重要的一部分，它通过灯光信号来指示道路上车辆和行人的行动。
基于单片机的交通信号灯控制系统可以实现对交通信号的自动控制，并能根据实际交通情况和时间变化进行灵活调整，提高道路交通的效率和安全性。
1.系统设计需求分析：
-实现红、黄、绿三种信号灯的循环显示，时间可设定；
-根据实际交通情况和时间变化，动态调整红、黄、绿三种信号灯的显示时间；
-配备感应器，检测行人和车辆的存在，根据情况自动调整信号灯时间。
2.系统硬件设计：
-选择合适的单片机，如AT89C52；
-使用LED灯作为信号灯显示器件；
-选择适当的传感器，如红外传感器用于检测行人，光敏电阻用于检测车辆；
-选择适当的电路板进行连接。
3.系统软件设计：
-编写单片机的控制程序，实现红、黄、绿三种信号灯的循环显示；
-设定初始的信号灯显示时间；
-利用定时器和中断控制程序，实现对信号灯显示时间的控制，可以根据设定的时间进行调整；
-设定感应器的检测程序，当检测到行人或车辆时，调整信号灯显示时间。
4.系统工作流程：
(1)初始化系统，设定初始的信号灯显示时间；
(2)通过定时器和中断控制程序实现循环显示红绿黄信号灯；
(3)检测行人和车辆的存在，根据情况调整信号灯显示时间；
(4)循环执行步骤2和步骤3，实现自动控制交通信号灯。
5.系统优化方案：
-根据实际交通数据和研究结果，优化信号灯显示时间；
-利用流量监测技术，实时监测道路交通情况，进一步优化信号灯的控制策略；
-可以加入数据通信模块，将采集到的交通数据上传到中央交通管理系统，实现更智能化的交通信号灯控制。
基于物联网的智能交通信号灯控制系统研究
基于物联网的智能交通信号灯控制系统研究智能交通信号灯是现代城市交通管理的重要组成部分，它通过物联网技术与其他交通设备进行信息交互，实现交通信号的自动控制和调节。
本文将对基于物联网的智能交通信号灯控制系统进行深入研究，探讨其原理、应用和未来发展趋势。
一、智能交通信号灯的原理智能交通信号灯控制系统基于物联网技术，主要原理如下：1. 传感器网络：通过在道路上布置传感器设备，监测交通流量、速度、方向等交通状况，收集实时数据。
2. 数据传输：通过物联网技术将传感器数据传输到信号灯控制中心，实现数据的实时传输和处理。
3. 控制算法：信号灯控制中心根据接收到的数据采用先进的控制算法，判断交通状况，制定合理的信号灯控制策略。
4. 信号灯控制：信号灯根据信号灯控制中心发送的指令进行控制，实现智能化的交通信号灯控制。
二、智能交通信号灯的应用智能交通信号灯控制系统可以应用于城市道路、高速公路等交通场景，具有以下优势：1. 交通流畅：通过实时的交通数据分析和信号灯控制策略优化，可以减少拥堵现象，提高交通的流畅性。
2. 安全性：基于物联网技术的智能交通信号灯可以根据路况实时调整信号灯周期，提高交通安全性，降低交通事故的发生率。
3. 能源节约：通过智能控制算法，合理分配车辆通过信号灯的时间，减少车辆停等时间，降低燃油消耗，实现能源的节约。
4. 环境保护：智能交通信号灯可以根据实时交通情况调整信号灯绿灯时间，减少车辆急加速、急刹车频率，降低尾气排放，改善空气质量。
三、智能交通信号灯的未来发展趋势智能交通信号灯控制系统在未来的发展中，将呈现以下趋势：1. 人工智能应用：将人工智能算法应用于智能交通信号灯控制系统中，进一步优化交通流量、减少交通事故，提高整体交通效率。
2. 多模态交通集成：智能交通信号灯与其他交通设备和系统进行深度集成，实现多模式交通的智能化调度和协同。
3. 无线通信技术应用：利用5G等无线通信技术，实现信号灯控制中心与信号灯之间的高速稳定通信，提高系统的实时性和可靠性。
智能交通信号灯控制系统原理
智能交通信号灯控制系统原理随着城市化进程的加速和车辆数量的快速增长，交通拥堵问题日益突出。
为了提高交通效率和减少交通事故的发生，智能交通信号灯控制系统应运而生。
该系统利用先进的技术手段，基于交通流量和实时道路状况，对信号灯进行智能化控制，以实现交通信号的合理分配和调节。
智能交通信号灯控制系统基本原理如下：1. 数据采集：系统通过各种传感器和监测设备，如车辆检测器、摄像头、雷达等，实时采集交通流量、车辆速度、车辆类型等数据，并将其传输到中央控制中心进行处理。
2. 数据处理：中央控制中心对采集到的数据进行实时处理和分析。
通过算法和模型，对交通流量、道路拥堵程度等进行评估，并预测未来的交通状况。
3. 决策制定：基于数据处理的结果和预测，中央控制中心制定合理的信号灯控制策略。
考虑到不同道路的车流量、车速、优先级等因素，系统能够自动地调整信号灯的时长和节奏，以最优化地分配交通流量。
4. 信号灯控制：根据中央控制中心的信号灯控制策略，各个交通信号灯进行相应的调整。
通过网络连接，中央控制中心可以实时发送控制指令到各个信号灯设备，实现信号灯的智能控制。
5. 实时监测与调整：系统不仅能够实时监测交通状况和信号灯工作情况，还可以根据实时的数据反馈进行调整。
如果发现某个路口出现拥堵，系统会立刻做出响应，通过增加该路口的绿灯时长或调整其他信号灯的策略来缓解拥堵。
智能交通信号灯控制系统的优势在于其智能化和自适应性。
相比传统的定时控制方式，智能交通信号灯控制系统能够根据实际交通状况进行动态调整，提高交通流量的利用率和道路通行能力。
同时，系统还能够根据道路负载情况合理分配交通信号，减少交通事故的发生，提高交通安全性。
智能交通信号灯控制系统还可以与其他交通管理系统进行联动。
例如，可以与智能车辆系统进行通信，实现车辆与信号灯的互动，提前调整信号灯的状态，减少车辆的停车等待时间。
还可以与交通监控系统、交通指挥中心等进行数据共享和信息交互，实现整个交通网络的协调管理。
交通信号灯的自动控制系统设计sfc
PLC的I/O分配
输
出
器件号 功能说明
Y0 东西向绿灯
Y1
东西向黄灯
Y2
东西向红灯
Y3
南北向绿灯
Y4
南北向黄灯
Y5
南北向红灯
接线图
交通信号灯的自动控制系统设计
LD M8002
SET S0
STL S0
LD X0
教学目标
1、 掌握可编程序控制器控制系统设计方法 的步骤
2、 掌握利用可编程序控制器来实现十字路 口双向交通灯自动控制的系统设计方法
交通信号灯的自动控制系统设计
交通信号灯的自动控制系统设计
信号转换关系
十字路口双向交通灯 自动控制系统动作要 求如时序图所示。
要求：
1.采用PLC控制 2.根据动作时序图画 出顺序功能图 3.进行PLC地址分配 4.完成PLC外围电路 5.完成PLC程序设计
K10 LD T6 SET S34 STL S34 OUT Y3 OUT C1
K3 OUT T7
K10 LD T7 AND C1
指令程序表
SET S35 LD T7 ANI C1 SET S33 STL S35 OUT Y4 OUT T8
K40 RST C1 STL S35 STL S25 LD T8 OUT S0 RET END
SET S21
SET S31
STL S21
OUT Y0
OUT T0
ห้องสมุดไป่ตู้K100
LD T0
SET S22
STL S22 OUT T1
K10 LD T1 SET S23 STL S23
OUT Y0 OUT C0
交通信号灯的自动控制
交通信号灯的自动控制交通信号灯是城市中相当重要的交通安全措施之一，它的存在和运行不仅可以有效地调控车辆和行人的流动，并且能够保障道路交通的安全和顺畅。
然而，在大城市的城市交通拥堵的情况下，如何优化交通信号灯的控制，增强其调控能力和效率，成为了许多交通管理者和研究人员所关心的问题。
随着计算机技术和建模仿真技术的发展，使得交通信号灯的自动控制成为了可能。
一、交通信号灯的分类交通信号灯的分类主要根据其组成结构、使用范围和控制方式等进行划分，大致可以分为以下四种类型。
1.普通有刷灯：采用传统的配电器，由操作员通过手动或遥控方式操作；2.无刷交通信号灯：使用无刷电机和摆门，具有更高的可靠性和稳定性；3.LED交通信号灯：LED灯光效果比较好，能够实现更好的晚上夜间效果，耗电量也比较小；4.智能型交通信号灯：具有自动调节功能，能够根据实时交通流量情况自动调节交通信号灯的绿灯时间。
二、交通信号灯的自动控制模式1.基于统计的控制模式：该模式基于历史交通流量数据，采用概率统计方法对绿灯时间进行分配调节。
该模式常用于交通流量相对固定的城市区域。
2.基于光学传感器的控制模式：采用光电传感器对车辆行驶速度、车身长度和车辆数量等信息进行实时监测，配合计算机数据库和控制系统进行绿灯时间的自动分配和调节。
该模式适用于高速运动车辆的控制。
3.混应控制模式：该模式结合了基于统计和光学传感器两种控制模式，能够更准确地监测交通流量信息，并通过预测模型和模糊控制算法进行绿灯时间调节。
该模式受到了广泛的关注和应用。
三、交通信号灯的自动控制优势1.更好地适应交通流量变化，实时调节绿灯时间，提高交通流通效率。
2.可持续发展，减少能源消耗，降低交通污染和噪声污染。
3.提高交通安全性，减少交通事故和人身安全事故发生的概率。
4.能够减轻交通管理者的负担，提高交通规划和管理的效率。
四、交通信号灯的自动控制应用现状目前，交通信号灯的自动控制在全球范围内得到了广泛的应用。
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交通信号灯的自动控制
1. 设要求以及要紧内容 (1)
2.总体设计 (1)
2.1．555秒脉冲模块设计 (1)
2.2．操纵单元设计 (2)
2.2.1 4秒定时电路 (2)
2.2.2 6秒定时电路 (3)
2.2.3 25秒定时电路 (4)
2.2.4 JK时序电路 (4)
2.2.5时序信号 (6)
3.设计心得 (6)
4.参考文献 (7)
5.附录 (8)
交通灯的自动操纵
1. 设要求以及要紧内容
1.通常情形下，大道绿灯亮，小道红灯亮；
2.若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再通过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯；
3. 小道变绿灯后，若大道来车不到3辆，则通过25秒钟后自动由红灯变为黄灯，再通过4秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯；
4.假如小道在绿灯亮时，小道绿灯亮的时刻还没有到25秒，只要大道检测到差不多超过3辆车在等候，那么小道应赶忙由绿灯变为黄灯，再通过4秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。
2.总体设计
第一由一个555发生产生一个秒脉冲，提供给FPGA一个时钟信号，然后通过操纵单元处理以后输出给信号灯。
总体原理框图如图1
图1 原理框图
2.1．555秒脉冲模块设计
产生秒信号的电路有多种形式，如图2 是利用555 定时器组成的秒信号发生器。
当接通电源以后，因为电容上的初始电压为零，无哦一输出为高电平，并开始经电阻R向电容C充电。
当充到输入电压为V1=Vt+时，输入跳变为低电平，电容C又通过电阻R开始放电。
当放电至V1=Vt-时，输出电位又跳变成高电平，电容C重新开始充电如此周而复始，电路便不停地振荡。
V1和Vo的电压波形如图3所示。
因为该电路输出脉冲的周期为T≈0.7（R1+2R2）C。
若T=1S，令C=10，R1=39K，则。
取固定电阻与的电位器相串联代替电阻R2。
在调试电路时，调试电位器R P，使输出脉冲为1s。
图3 秒脉冲信号图2 555秒脉冲发生器
图4 555秒信号时序
该发生器每秒发生一个高电平和低电平，周而复始的进行。
2.2．操纵单元设计
2.2.1 4秒定时电路
图5 4S定时器
在那个装置中使用同步清零法实现定时4S的发生器。
其构成原理为把QC与LDN相连ABCD同时置零，让它的预置数为零。
输入的时钟信号是由555定时电路提供。
当每来一个时钟信号时该计数器就计数一个数，直到输出为0100时该计数器赶忙清零，如此就实现了4S 计时。
图6 4S定时器时序信号
该图为4S定时发生器的时序图，从上图可知：仿真波形和上面的秒数差了0.5秒时因为，CLK_1HZ波形刚开始是半个周期就有一个高电平的缘故。
以下时序图也如此
2.2.2 6秒定时电路
图7 6秒定时器
在那个装置中使用同步清零法实现定时6S的发生器。
其构成原理为把QBQC于LDN相连ABCD同时置零，让它的预置数为零。
输入的时钟信号是由555定时电路提供。
当每来一个时钟信号时该计数器就计数一个数，直到输出为0110时该计数器赶忙清零，如此就实现了6S计时。
图8 6秒定时器时序信号
2.2.3 25秒定时电路
图9 25秒定时器
图10 25S秒定时器时序信号
该图为25定时发生器的时序图。
在第25S有一个高电平输出
2.2.4 JK时序电路
图11 JK时序电路
该时序电路确实是把当前的状态锁存起来，使同意的时钟信号在接口电路的输出端保持一段时刻锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。
在那个地点能够利用该性质使时刻发生延时，如此就能够实现使每个信号灯坚持一定的时刻等下一个时刻信号输入时才发生改变，紧接着该信号坚持所设计的时刻再等下一个信号来时才发生改变，着样周而复始的进行下去。
例如若要实现以下的功能小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再通过4秒，大道由黄灯
变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。
我们就能够让黄绿灯信号在时序电路中储备6秒，接着一个黄灯信号输入时时序电路中的绿灯信号变为黄灯信号并在时序电路中坚持4秒。
等红灯信号来时黄灯信号消逝，现在输出为红灯信号，如此就使红灯信号输出为高电平，交通灯显示为红灯，如此就能够实现以上的要去。
以下为JK锁存电路的功能表。
其中T1,T2,T3分不为4S，6秒，25秒定时器的溢出信号，S为传感器,Q2,Q1,Qo分不为3个JK触发器输出端口信号。
该时序电路的驱动方程：
J2=T3*Q1*Qo K2=0
J1=T2*Q2’Qo K=(T1*Q2’*Qo’)’
J0=S*Q2’Q1’+T1Q2’Q1 K=0
特点方程Q N+1=JQ’+K’Q
状态方程为
Q2N+1=T3Q’Q1Qo
Q1N+1=T2Q2’Q1’Qo+T1Q2’Q1Qo’
Q0N+1=S*Q2’Q1’Qo’+T1Q2’Q1Qo’=(SQ2’Q1’+T1Q2’Q1)Qo’
T1 T2 T3 M S Q2 Q1 Qo Q2N+1 Q1N+1 Q3N+1 X X X X 1 0 0 0 0 0 1
X 1 X X X 0 0 1 0 1 0
1 X X X X 0 1 0 0 1 1
X X X 1 X 0 1 1 0 0 0 .X X 1 X X 0 1 1 1 0 0
1 X X X X 1 0 0 0 0 0
2.2.5时序信号
图12 JK时序信号
1.开始的状态为：大道绿灯亮，小道红灯亮；
2.前6S时大道的绿灯输入信号为高电平，状态为亮，而红，黄灯输入信号为低电平，状态为暗；小道的红灯输入信号为高电平，状态为亮，而黄，红灯输入信号为低电平，状态为暗。
3.在后来的4S中大道的黄输入信号为高电
平，状态为亮，而绿，红输入信号为低电平，状态为暗；现在小道依旧原先的状态。
4.在后面的25S钟里大道红灯输入信号为高电平，状态为亮，而黄，绿灯输入信号为低电平，状态为暗；小道在时刻内绿灯输入信号为高电平，而黄，红灯的输入信号为低电平状态为暗。
在25终止后小道的黄灯的输入信号为高电平，状态为亮，而绿，红灯的输入信号为低电平，状态为暗，黄灯亮的时刻连续4S。
5.在29S终止后大道绿灯输入信号为高电平，状态为亮，而黄，红灯输入信号为低电平，状态为暗；小道红灯的输入信号为高电平，状态为亮，而绿，红灯的输入信号为暗，状态为暗。
3.设计心得
这次课程设计的目的要紧是为了提高我们这些在校大学生的自学能力，自己查资料的能力得到了专门大的提高，而且自己动手动脑的能力也相应的有所提高。
学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探究是不够的。
紧接着来一次电子电路课程设计是专门及时、专门必要的。
如此不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。
把自己学习的理论知识跟实践相结合，使自己所学的知识更扎实。
这次课程遇到了专门多自己可不能的咨询题，通过网上查询，询咨询同学终于也被我解决了，感受学到了专门多的东西。
不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，像刚学的EDA就用得更加灵活了，由于时刻过于仓促来不及绘制PCB依旧有点遗憾的。
令我的制造性思维得到拓展。
期望今后类似如此课程设计、类似如此的锤炼机会能更多些!同时感谢关心我的同学。
最后由于赶得冲忙，图都没好好做差不多上截图有点遗憾。
4.参考文献
【1】阎石数字电子技术基础高等教育出版社 2018.5
【2】康华光电子技术基础高等教育出版社 2007.5
【3】夏路易电路原理图于电路板设计教程兵器工业出版社 2002.6
【4】王庆 Rrotel 99SE&DXP电路设计教程电子工业出版社 2018.5
【5】谢克明. 电子电路EDA. 兵器工业出版社 2001.5
.
5.附录。