作为一位优秀的人民教师，就不得不需要编写教案，教案有助于顺利而有效地开展教学活动。优秀的教案都具备一些什么特点呢？下面是小编为大家收集的《智能交通系统教案》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
如何编写系统的幼儿科学活动设计教案
摘 要：幼儿科学教育是科学的启蒙教育，我们应以科学素质早期培养为宗旨，保护幼儿的好奇心、激发幼儿的兴趣，鼓励和培养幼儿对科学的求知欲和探索欲望。因此，教师要在使用幼教教材时，强调系统的教学内容的选择、教学导入、教学环节设计等方面，并善于捕捉幼儿科学教育的契机。从幼儿的兴趣出发，更系统、更有效地开展科学教育活动。
关键词：幼儿科学活动;设计教案;教学内容;教学导入;教学设计
多样的幼儿教师指导图书在幼儿园科学教育活动的有效开展中起着巨大的作用。正确剖析适宜的幼儿园科学教育活动教师指导教材，能够在理论上丰富幼儿园科学教育的教师指导行为研究，在实践上为幼儿园教师更加有效地指导幼儿科学教育活动提供借鉴。在参与河北省重点课题《系统性玩教具对幼儿科学素养和能力培养的研究》的过程中，我们对《蒙诺幼儿科学探究乐园·教师指导手册》(以下简称《手册》)从理论和实践上展开了系统的研究。
幼教指导教材既是幼儿园教学活动的关键点，也是教学活动的难点，无论对于教师自身的发展还是幼儿的发展，幼教教材都具有非常重要的意义。本文主要采用文本解读的方法从“幼儿科学教育内容选择的合理性”、“幼儿教师导入设计的科学性”、“幼儿科学教育活动步骤安排的有序性”几个方面来研究《手册》的实用价值。
一、幼儿科学教育内容选择的合理性
科学教育的内容是实现幼儿科学教育的载体，内容的选择直接影响教育方法、手段及教育结果。在当前幼儿园科学教育内容的选择上，存在内容涵盖过多，缺乏重点;强调预成性，忽视生成性等问题。因此，教师应注意幼儿园科学教育内容选择的范围，注意内容选择的科学性与启蒙性、可接受性与趣味性;注意预成性和生成性的结合。
(一)幼儿科学教育内容的重要性分析
教育内容反映教育价值观：在过去很长一段历史时期，我国幼儿园课程体系中并没有以“科学教育”为名称的课程存在，只有“常识课”涉及部分科学知识。这种情况正是当时教育价值观在幼儿园教学实践中的表现。这种教育价值观导致幼儿园课程体系沿袭了小学课程模式，课程教学(特别是知识类课程)的目的是要让幼儿学习科学知识，而科学体系的复杂程度又是幼儿所无法企及的，所以，只有在常识课中选择一些浅显易懂的内容让幼儿理解。
当代学前教育理念下的幼儿园科学教育目标开始转向帮助幼儿建构自身的认知体系，教学的目的不再是为了追求科学知识的数量，而是要激发幼儿探索的兴趣，鼓励幼儿主动求知，培养其基本的科学素养。科学教育内容的选择取向因而有了巨大转变：科学教育内容的选择并不是某个教师或幼儿园随意选择的结果，而是在某种教育价值观变革中发生的整体变化。因此，教育内容是教育价值观的重要体现。
(二)《手册》内容的合理性分析
合理选择教学内容是教师指导行为的先导，《手册》所选择的教学内容从大世界入手，带领幼儿由自然界的动植物以及自然现象，逐渐走近自身，从探索世界的神奇到探索自身的奥秘，从观察能力逐步提升到动手能力，从是什么到为什么……内容简单易学，符合幼儿的兴趣点和接受过程，避免了传统幼儿教育过分追求内容的繁复、新颖与有趣，而忽视了内容选择的依据及对教育对象的研究。
幼儿生活在信息化、网络化时代，科学内容遍布幼儿生活的方方面面，生活中也充满可供探索和学习的内容。但这并不意味着幼儿感兴趣、想探索的内容都适合选作幼儿园科学教育活动，尤其是正规性科学教育活动的内容。应注意选择幼儿生活中熟悉的内容，引导其发现日常生活中的科学;选择幼儿可以理解的内容，将难以理解的科学知识融入科学现象的探究之中;选择幼儿可以直接探索的内容，让幼儿在力所能及的范围内学科学。《手册》将日常生活中的内容加以趣味性编排，并通过科学的教学方法演示，能够使幼儿在看似平常而又普通的日常事物中产生有益学习。
科学性和启蒙性是幼儿园科学教育内容选择的基本要求。科学性是指幼儿科学教育的内容应符合科学原理，不违背科学事实，《手册》中所选内容都有科学的依据，对幼儿能够起到正确引导作用;启蒙性是指幼儿科学教育的内容是粗浅的而不是系统的知识，不能超越幼儿的发展水平和理解能力，《手册》特别注意从外界和自身两方面让幼儿从世界中了解自己，又让自己认识世界。科学性和启蒙性都是根据幼儿年龄特点提出来的，幼儿园小班、中班、大班三个年龄班的特点是不同的，每一个年龄段科学探究的程度值得考虑，《手册》分为三级，由浅入深，由观察到动手，循序渐进，让幼儿从自然的接受过程中得到教育。《手册》强调不一定非要给幼儿一个所谓正确的结论，而是应更多地创设问题情境，让孩子从中尝试解决问题，同时体验发现的快乐，重在科学探究，重在科学启蒙。
二、幼儿教师导入设计的科学性
美纽斯认为：“开头虽显得无关紧要，但是却具有巨大的亲力量。”在15～20分钟的幼儿园教学活动中，开头几分钟尤为重要。对于幼儿而言，导入环节可以吸引幼儿的注意力，使幼儿对教学内容产生兴趣，为整个教学活动的顺利进行提供可能，可以说导入环节为整个教学活动的成功奠定了基石。但在实际的教学中，很多幼儿园教师由于缺乏对导入环节功能的认识，固守旧的教学思维定势，急于求成地加快教学进程等原因导致了幼儿园教学活动导入环节问题丛生。
幼儿园小班教学活动教学导入时所使用的常用方法有：日常话题导入法、直接导入法、衔接导入法、材料导入法、演示导入法、故事导入法、音乐导入法、多媒体导入法、问题导入法、幽默导入法、猜谜导入法、悬念导入法、游戏导入法、情景导入法、表演导入法等。但是在日常教学活动中：悬念导入和衔接导入两种导入方法的使用频率几乎占所有导入方法的一半，而其他13种导入方法却使用得很少，尤其是演示导入法、表演导入法这两种方法没有被使用到，而情境导入法、问题导入法、故事导入法等这些本该常用的方法却用得很少。
《手册》中，将各种导入方法清晰地介绍给各位幼儿教师，甚至直接将导入内容作介绍，每个课程都设计两种导入方式供教师选择。例如一级的第一课《快乐的水娃娃》中采用了两种导入的方式，一是谜语导入：“教师：小朋友们，现在我们来猜一个谜语好不好?老师念谜语，大家猜一下谜底是什么。‘不洗倒干净，洗了不干净。不洗有人喝，洗了没人喝’(教师可边说边通过模仿水流动力的动作来表示，引导幼儿思考并猜出谜底是水。)”。二是采用单元动画导入：“教师：(播放动画)小朋友们，你们渴了要干嘛呢?你们都在哪里见过谁呢?仔细想一想?(组织幼儿讨论，引导幼儿积极发言。)”
《手册》中有意引导教师使用多种导入方法，在实际教学活动中，导入环节组织策略的选择与恰当的使用是教师专业素质的综合体现，是幼儿园教师创造性地将教育性、科学性、艺术性及个人风格等因素与具体教育情境相结合的产物。因此，根据教育活动内容的不同，导入时使用的组织策略就可能会不同。
导入环节是幼儿园小班教学活动中不可或缺的一个重要环节，在整个教学活动中占有极其重要的位置。也许有人认为，幼儿园教学活动导入环节就那么短的时间有什么可研究的，但笔者却并不这么想，对于幼儿来说，他们容易被新奇的事物所吸引，由于他们是以无意注意占主导，自我控制能力又不强，教学活动导入环节就成为幼儿园教师吸引幼儿注意力的一项重要的武器。教师作为引导者，应该根据幼儿的特点和需求，使幼儿从教学活动伊始就积极地参与到其中。那么，在整个教学活动的过程中，就可以从一开始抓住幼儿的注意力，让幼儿更加有效地学习。而《手册》正是利用了幼儿心理特点，从导入抓住幼儿的兴趣点，从而达到幼儿教学的科学性。
《手册》以幼儿园课堂的导入环节为重点，从实践环节对幼儿园教学活动导入环节的具体功能进行阐述，为进一步探究幼儿园不同年级类型导入环节的组织策略提供了一些有益参考。
三、幼儿科学教育活动步骤安排的有序性
(一)遵循幼儿课程内容组织原则
幼儿园课程内容的组织原则有顺序性、连续性、整合性。所以，安排幼儿科学教育活动的环节时，必须遵循以上三个原则，以符合维果斯基提出的最近发展区理论为出发点，达到的思维水平和加以努力能达到的思维水平之间的差距。
(二)把握非正规活动契机，进一步延伸正规活动
《幼儿园教育指导纲要(试行)》指出，“教师应成为幼儿学习的支持者、合作者、引导者”。“因为一次有限的集体教学时间，是难以照顾到孩子发展水平和发展特点的千差万别的。”教师也要立足于幼儿日常生活，把握好科学教育的契机，挖掘幼儿内在潜力资源，有意识地引导幼儿在已知的基础上提出新问题，在正规活动开展前或结束后，适当安排非正规活动作为正规活动的延伸，采用个别、小组、自由结伴、集体相结合的方式，引导幼儿在日常生活中去观察、思考、动手做实验等，给幼儿以充分的时间，强调幼儿积极参与操作，转变教师组织者、传授者的角色。
如《手册》二级第八课《热空气向上升》中导入方法选择已有经验导入，引导学生把一个塑料袋充满空气，并松开手引导学生发现松开手后塑料袋落下去。就此已有经验，教师马上组织学生动手活动，用吹风机吹满冷热空气，引导学生发现冷热空气充满塑料袋的不同效果，从而引导学生发现温度对气球的影响。幼儿的发现和探索能力也启发了教师，因此，教师正好反过来引导幼儿互相交流互相启发，从而活跃了幼儿的思维，使幼儿能发挥较大的积极性，在原有水平上得到普遍提高。这样既充分发挥了教师的主导作用，又充分发挥了幼儿的主体作用，并遵循了幼儿科学教育的客观规律，达到“教”与“学”的统一。
(三)关注幼儿兴趣，抓住偶发性活动时机
偶发性活动是针对偶然发生的事进行科学教育。如，幼儿都喜欢的玩具易坏，遇到这种情况，以往教师就把它扔了，而现在教师会耐心地关注幼儿的兴趣，抓住教育时机，启发幼儿想办法自己修理，看能提出几种修理方案，并让幼儿尝试实施自己设计的修理方案，或拆卸一些带有机器的玩具，并使它发出声响，改变形状，这样就将以往的消极教育行为转化为积极的教育行为。
又如，夏天雨过天晴，有时小朋友会高兴叫起来“快看，天上有座彩色的桥。”按传统的教学方式，“上课”才是学习的时间，以前教师会忽略幼儿偶发事件中提出的问题和想法，现在教师能及时抓住偶发性活动的契机，不嫌麻烦，立足幼儿日常生活，重视随机引导，及时果断地处理偶发事件，告诉小朋友“那不是桥，是彩虹。因为太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色组成，太阳光照到这些水雾里，小水滴会把太阳的七种颜色折射出来。下雨后，空气中有无数细小的水滴，太阳光照到这些小水滴上，就出现了彩虹。”并且当场做实验，使幼儿能越来越多地提出问题，解决问题，为幼儿提供了主动学习与发展的机会。幼儿潜力很大，把握时机，“教”得适时，比课堂上言语教授效果好得多。
无论是正规科学活动，还是非正规科学活动或者偶发性科学活动，三者的教育目的是共同的，教师的指导平衡点都是要落到幼儿身上，都是为了幼儿科学素质的培养和身心的健康发展。但三者又有区别，三者中正规科学活动的可控性较强，开放性较弱，而非正规科学活动及偶发性科学活动的开放性较强，可控性相对较弱。可控性和开放性两者缺一不可、相辅相成、互相促进、互相结合。
我们应“从幼儿的发展规律中了解‘怎么学’，在引导幼儿的发展中把握‘教’。”什么时候教师介入是指导?什么时候介入是干扰?这都需要教师学会把握一个度，在深入开展幼儿科学教育的过程中正确处理“教”与“学”的矛盾。
这点正是笔者认为《手册》中应该完善之处，应多设定几种儿童可能出现的情况，从而计划多种教学模式，更好地做到让学生自然而非刻意获得知识。
总之，幼儿园中的科学教育活动是以幼儿为中心开展活动，要求为幼儿提供可变化的情形以激发他们的探索精神。在应用教材探索的同时，教师要及时鼓励幼儿对事物进行细致耐心的观察。对未来情况作出预见，帮助幼儿验证预见，并提出问题彼此交流。同时还应让幼儿回过头来反复比较、思考、研究他们已经完成的活动。
在参与课题的研究中，我们充分地意识到一份系统优质的科学教案会给教师和幼儿带来极大的帮助，正是在这一系列活动中，幼儿加深了科学活动的体验，奠定了未来一代人的科学素养的基础，是培养新时代科学家和技术人才的有力保障。
作者：刘丽娜 杨杰
摘要：为提高当前变电站运维操作技能培训与考核的规范性和易用性，设计并开发了变电站仿真培训系统的三维实操教案功能。该功能基于变电站三维仿真培训平台开发，以变电站运维的典型操作和作业指导书为依据，提供包含案例生成、管理和运行的实操教案管理，可依据变电站实际运维操作规范生成教案，提高实操教案的规范性和可维护性，可基于案例给予学习引导，提高实操培训与考核的易用性。对本系统与现有的几种实操培训方式进行比较性论述，无论在教案维护方便性、教案规范性、教案定制能力和实际培训效果上，都有明显优势。
关键词：三维;仿真培训;交互式;变电站;实操教案
作者简介：黄曙(1979-)，男，广东汕头人，广东电网公司电力科学研究院，高级工程师;曹丽娟(1984-)，女，湖北黄石人，广东电网公司电力科学研究院，工程师。(广东 广州 510080)
变电站运行值班人员的安全技能水平是电网安全生产的重要因素。当前各电网公司对运行值班人员的实操培训和考核主要还是在变电站一次现场开展，需要在生产管理中做出相应的计划安排，影响了电网的正常运行，无法做到随时随地开展。而基于虚拟现实的仿真培训系统解决了该矛盾，它以虚拟变电站代替实际一次现场，既能保证培训和考核的要求，又对实际电网无影响，是目前电力运行人员安全生产培训的重要手段之一。基于虚拟现实的变电站仿真培训产品总结起来主要包括两种类型：教材式和交互式。前者主要是各培训机构根据需要，以一些实操规范过程为剧本，采用三维技术进行编排，形成带有简单交互的媒体教材，[1，2，4]其特点是流程清晰、学习使用简单，但真实感和扩展性差;后者则以虚拟变电站环境漫游控制、设备交互操作仿真为核心，提供一个虚拟的变电站运行场景，[5，6]其特点是真实感和实操交互能力强，但由于无实操过程引导，学习使用较困难。
本系统结合两者特点，在交互变电站三维仿真平台基础上开发实操教案管理系统，既提供交互式的操作环境，又以案例为主线给予提示和引导，降低了使用难度。提供教案维护可依据变电站运维的实际操典和作业指导书，通过在仿真平台中实际操作来自动生成教案，使得无需开发就可以增、删、改教案库，不断丰富教案库，拓宽了培训内容的覆盖面。
一、系统架构设计
实操教案是在变电站三维仿真平台的基础上开发，如图1所示。变电站三维仿真平台提供电网的数据仿真、网络拓扑分析、三维场景制作、漫游控制和交互操作的基础技术支持;三维实操教案系统包括案例引擎、案例维护、案例学习和案例考核，提供一套从案例制作、管理到执行的完整过程。平台与教案相结合，使得仿真培训按照案例的方式进行，减少了三维仿真的盲目性和使用难度，又使得案例学习具有实用性。
二、变电站三维仿真平台
变电站三维仿真平台是基于OSG开源三维开发包开发的，[9，10]可以提供一套变电站三维交互式仿真环境，将真实的变电站虚拟化，实现包括设备管理、场景渲染、漫游、定位、导航等功能模块，支持变电站运维所有交互式操作，并提供仿真培训服务程序来记录和处理操作、执行仿真拓扑计算以保证设备状态和操作的合理性，如图2所示。
三、三维实操教案设计
三维教案管理系统主要包括教案数据结构、教案引擎、教案维护以及学习和考核工作台等模块。
1.教案数据结构
教案是实操学习与考核的核心内容，包括教案管理设计和案例结构设计，如图3所示。教案管理按专业分层管理所有案例，实现案例的添加、删除、修改和存储，以及监视当前案例的执行状态;案例结构包括案例基本属性(如名称、专业、任务说明等)、变电站初始状态数据(即断面数据)、行进路线、工作间隔和操作步骤列表;变电站初始状态数据包括变电站及其所有设备的断面数据、设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息，用来保证案例执行时都具有正确的一致的环境;行进路线是教案中引导学员进入正确工作位置的指示信息，将在地面上以箭头方式显示，包括出发位置、路径线和终点;工作间隔是记录工作必须在哪个间隔，以判断是否误入间隔;操作步骤列表是一组按照执行先后顺序排列的步骤表。操作步骤包括名称、序号、类型、操作对象、结果、关键字、提示信息等内容，提示信息用于学习模式下给学员的提示信息，关键字是用于操作步骤比较，以判断实际操作与案例的操作步骤是否吻合，由操作对象、操作输入参数连接组成。教案管理和案例结构组成了教案系统的实体数据集。
2.教案定制
三维仿真平台提供满足变电站运维要求的操作和设备状态、故障、缺陷的表现。教案制作就是要将表现和操作按照变电站实操规范的要求，组织成一个具有正确变电站初始状态和正确的操作流程的案例，制作流程如图4所示。
教员进入三维仿真环境中案例维护工作台，创建或打开一个案例，有了这个案例后，教员在变电站场景中的各种操作都会自动记录在案例数据结构中。教员可以在场景中设置故障点，设置设备位置状态和缺陷来制作初始现场环境;教员可以编辑案例基本属性如名称、专业类型、任务说明;可以在场景中按照变电站运行操作规范的具体操作步骤要求将整个过程做一遍，包括受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板、操作开关刀闸等，每个操作都会在案例的步骤列表中按执行的先后顺序自动生成一个操作步骤。操作完成后，还可以对案例的内容进行修改和编辑，比如修改步骤提示信息、修改工作路径等。案例完成后保存在教案管理中，教员可以根据需要调出案例，并测试案例是否达到预期要求。测试完成后，即可将该案例发布到案例数据库中。
3.教案运行
教案运行模块实现教案在学习和考核两种模式下的运行。学习模式是以信息提示引导学员自我学习和掌握案例，考核模式则在学员操作中不给予提示，以考核学员对案例的熟悉程度。教案运行模块根据入口不同而进入学习或考核模式。对于这两种模式，教案运行模块的执行流程完全一样，区别是学习模式提供教案选择与教案任务说明提示，并在执行过程中每一个步骤均有操作提示和错误提示。而考核模式教案被教员指定，并且除了开始的任务说明和最终的完成提示外，不提供任何提示信息。
在学习模式下，教案引擎启动并下载最新的教案库，根据教案库生成教案管理对象，并以UI界面分层显示案例列表，以供学员选择。
从案例载入开始，教案运行模块的执行主要是通过教案引擎实现，具体步骤如下：一是创建教案引擎，设置当前教案，教案引擎自动清除场景，并下载该案例的数据。二是场景渲染。教案引擎通知三维仿真平台的渲染模块，根据当前案例信息渲染新的变电站场景，并用当前案例的数据来初始化场景的设备位置、状态、缺陷和故障，将视角定位在工作路径的出发点，激活本案例的第一个操作步骤，等待过户的操作。三是交互操作。学员在场景内根据案例的步骤要求进行操作，教案运行模块捕捉每一次操作，并通过消息传递给案例引擎进行操作信息与当前步骤的比较。如果正确，则允许操作执行，并激活下一步骤;如果不正确，则取消本次操作，直到学员执行了正确的操作才会激活下一步骤。该过程不断循环，直到所有步骤都激活并完成。四是记录和汇总。教案运行模块记录学员的所有操作步骤，包括正确操作和错误操作，最后汇总，形成完整的考核报告。
四、关键实现技术
1.三维模型与设备数据的关联
变电站场景三维模型建模完成后，需要对其中设备模型的表现和行为进行定义，为模型中每个辅助节点配置相应的信息，包括设备信息、操作定义和显示定义。
设备信息是用来记录模型与仿真数据库中设备对象的关系，一般包括设备名、设备ID、设备别名、设备类型、设备说明等内容。
显示定义是定义如何根据仿真库中设备状态数据、缺陷数据改变相应的显示。通过总结和技术条件，采用五种方式来实现：一是切换模型方式;二是粒子效果;三是切换纹理图片;四是DOF变换;五是动画路径。显示定义主要定义设备的状态和缺陷对应的显示方式，以及需要的参数。表1是一项显示定义的结构，一个辅助节点对应多项显示定义。
表1 显示定义结构示例
编号 条件 显示方式 参数
1 状态=分 切换图片 open.png
2 状态=合 切换图片 close.png
3 缺陷F3=1 粒子效果 冒烟效果
4 缺陷F4=1 例子效果 电弧效果
操作定义是在交互式环境中用户点击三维模型时应该产生的效果，包括操作的类型和目标。操作的类型是指当鼠标点击该模型时触发的变化类型，经过调查分析，主要包括四种类型：一是简单发送命令，模型本身无变化。二是DOF旋转方式。三是切换方式。它是一种通过几个模型的简单切换来达到“动”的效果。四是动画路径。它是一种较复杂的动作方式。操作的目标和仿真系统息息相关，指示该操作的执行要实现何种目的，包括普通动作(门操作)、就地操作、空开操作、压板操作、场景切换、调二维图形等，当执行时这些目标将作为操作命令发送到仿真培训服务程序，以改变变电站的状态或网络结构。因此，操作定义的人机界面需要定义包括操作参数(DOF参数、是否连续动作等)和操作目标参数(操作类型、操作命令参数、是否五防校验等)。表2是操作定义的结构，一个节点只对应一项动作决策。
表2 操作定义结构
节点操作 参数 值示例
操作参数 操作类型 DOF变换
DOF参数 MP="2"
MR="2"
MH="2"
是否重复 否
操作命令 类型 压板操作
命令参数 空开类型=远方就地
是否五防 否
整个场景的定义信息以场景为单位存储在对应的配置文件中，记录每个辅助节点的标识和定义信息，在运行环境中将加载这些信息到辅助节点对象中，在场景渲染和操作时根据这些定义来实现设备状态显示和执行鼠标键盘的操作。
2.案例引擎设计
案例引擎是一个控制类，提供案例运行的准备工作、案例状态管理、操作步骤、实际操作判断等接口，来协助案例运行模块完成整个案例的执行过程。其主要接口设计如下：
class M3dCaseEngine
{
M3dCase* CurCase();//当前案例
void InitCase(M3dCase* ca); //设置当前案例并初始化
void Start();//执行案例
void Stop();//终止案例执行
void NextStep();//执行下一步骤
bool IsNextStepValid();//判断下一步骤是否有效
int GetStatus ();/获取当前案例的执行状态
bool CheckStep(congest MOperation& op ); //检查当前操作是否正确
bool CheckBayErr( float x，float y，float z ); //检查移动位置是否误入间隔
};
根据现场工作安全规范要求，施工人员必须在允许的间隔内施工，误入其他间隔属于操作错误。案例引擎载入案例信息，包括所在变电站所有间隔及其坐标范围数据。当角色在场景中漫游时，案例运行模块实时获取角色坐标并调用案例引擎的CheckBayErr方法，在该方法里计算角色坐标是否落在非案例操作所允许的间隔，从而检查出角色是否误入间隔。
3.分布式场景协同技术
在三维仿真培训场景中存在多学员在同一场景操作的情况，同时教员也会随时加入到场景中观察学员的操作过程，因此本系统采用分布式场景协同技术，设计了“行为标识码—角色描述表—行为信息报文”的同步信息组织与描述方式，并采用发布—订购机制加以传输。
报文头包括消息类型、行为标识、发送者、接受者、信息数据等内容，如下设计：
struct RtiPackageHead
{
int16 byMsgType;//消息类型
int16 byOperType;//行为标识
char[64] sender;//发送者
char{64} receiver;//接收者
uint32 nDataLen;//信息体长度
char[1] dataBuf;//信息体数据
}
以教员订阅某个学员场景为例描述场景协同过程，如图5所示。
4.案例引导路径自动生成
模拟现场施工人员进入现场施工，必须按照指定路线行进，因此在学习模式下三维仿真平台在变电站场景的地面渲染显示出操作人员的正确行进路线，以便于学员熟悉行进路线。本系统采用的方法是案例制作时记录行进路线数据(路径)，包括起点、若干个中间点和终点坐标。场景渲染时，根据教案的路径数据自动生成巡视路径的指示箭头。绘制过程如下：一是设置路径的颜色、路径宽度宽等参数。二是创建osg：：Group对象pnode。三是绘制起点osg：：Geode对象并加入pnode，以起点为圆心在地面圆盘对象;绘制沿线osg：：Geode对象并加入pnode，按照路径点和路径宽度，自动生成绘制本路径的多边形顶点，最后绘制出路径多边形，并以路径颜色来指定形体的材质颜色。四是绘制终点指示箭头的osg：：Geode对象并加入pnode。以终点和倒数第二点的线段为方向，以终点为顶点计算箭头三角形的顶点坐标，然后绘制该三角形，形成箭头。五是将pnode加入场景根节点。至此引导路径完成。
5.用具姿态自动调整
为了真实模拟学员使用某些用具(如操作杆、验电杆)的情形，必须调整该用具模型在场景中使用时的位置，使用具姿态保持在视点和操作点之间。经过分析，“用具”初始创建为沿X轴正向，并在原点。当其沿z轴中心旋转α，再沿y轴旋转角度β，并平移到T点位置，刚好放置在视点O和目标点T的对角线上，姿态刚好近似真实情况，如图6所示。
旋转角度α、β计算公式如下：
工具上信号灯的状态更新，以验电杆为例，其顶端有指示灯，辅助指示有电无电状态，因此需要获取验电杆的OSG三维模型中指示灯节点，并更新其颜色显示。
//创建工具节点ganNode后，对其进行检索。
MNodeVisitor finder( "SW_LIGHT" );
ganNode->accept(finder);
std：：vector> lights = NodeFinder.getNodeList();
std：：vector>：：iterator it;
for( it = lights.begin();it!=lights.end();++it)
{
osg：：Switch* sl =dynamic_cast( (*it).get() );
if (sl)
{
sl ->setUpdateCallback( new MSignalCallback() );
}
}
在信号回调对象MSignalCallback中，获取当前验电结果数据，并根据数据对指示灯节点切换显示“灰”“红”子节点，就实现了验电杆信号指示灯效果。同理也可用于其他的工具指示。
五、结语
以实操案例管理的思路开发变电站三维仿真培训系统，通过变电站三维仿真平台提供模拟变电站运行和操作的完整环境支持，结合可定制维护的教案系统，有效地解决了培训系统使用不易、教案与实际操作规程不符、教案制作维护困难等问题，使得变电站运维培训系统更加实用化，并在广东电网公司电力科学研究院的实际应用中得到验证。
参考文献：
[1]邓见光，潘晓衡，袁华强.一种虚拟场景的动态建模与实时仿真方法[J].计算机应用与软件，2012，(4)：20-25.
[2]张荻.基于虚拟现实技术的远程教育在电力系统仿真培训中应用[J].武汉电力职业技术学院学报，2012，(3).
[3]胡世东，赵翠莲，等.面向虚拟训练的DirectX可视化仿真系统开发[J].计算机应用与软件，2012，(9)：126-131.
[4]代文章.电力企业职工技能培训研究[J].中国电力教育，2013，
(14).
[5]杜言.基于网络三维技术的电力安全工作规程仿真培训考核系统[J].广东科技，2012，(21)：113-115.
[6]乔卉，龚庆武，江传文，等.面向电力培训的三维交互仿真平台的设计与实现[J].电力自动化设备，2013，(6)：157-162.
[7]尹福荣，李红军，张志生.220kV变电站三维仿真系统的应用[J].云南电力技术，2011，(1).
[8]张洪波，李秋燕.220kV智能变电站仿真培训系统的研究与开发[J].云南电力技术，2012，(23)：30-34.
[9]肖鹏，刘更代，徐明亮.OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南[M].北京：清华大学出版社，2009.
[10]王锐，钱学雷.OpenSceneGraph三维渲染引擎设计与实现[M].北京：清华大学出版社，2009.
(责任编辑：孙晴)
作者：黄曙?曹丽娟?胡剑
八角学区
“畅言智能语音教具系统”
培训教案
八角学区“畅言智能语音教具系统”培训教案
学情分析：
参加培训的老师对“畅言智能语音教具系统”了解甚少，甚至从未接触过，因而在培训中要从最基本的发面开始介绍，并做到具体，生动。从而为各位教师更加熟练地运用“畅言智能语音教具系统”打下良好的基础。 教学目标：
1.了解“畅言智能语音教具系统”的构成和主要功能;
2.认识“畅言智能语音教具系统”的核心技术并学会运用;
3.通过培训基本能掌握“畅言智能语音教具系统”在教学中的运用;
4.让老师通过运用“畅言智能语音教具系统”意识到信息技术对教学的巨大辅助作用，并提升各位老师的业务水平。、 教学重难点：
“畅言智能语音教具系统”的构成和主要功能以及在教学活动中具体的运用。 教学课时：
六课时 教学类型：
讲授课 教学过程：
第一课时“畅言智能语音教具系统”的构成
一.导入
各位老师，大家好，欢迎大家来此参加“畅言智能语音教具系统”的培训。在下面的上课当中，我讲为大家具体介绍有关“畅言智能语音教具系统”的构成，功能以及使用中的注意事项，下面请大家看我演示，我们先来看看我们的“畅言智能语音教具系统”的到底能干什么。
二.认识“畅言智能语音教具系统”。
1.教师拿起自己制作的有声教具，并给学员们师范，从而激起学员们的兴趣和对“畅言智能语音教具系统”的好感。
2.刚才大家所看到的那一幕，就是我用“畅言智能语音教具系统”制作的有声课件，大家觉得怎么样?
学员发表个人观点。 3.培训老师总结
大家说的都很好，在下手面的讲解中我会为大家具体说明如何使用“畅言智能语音教具系统”来制作刚才那样的有声课件。接下来，我们先来认识下“畅言智能语音教具系统”。
4.实物展示“畅言智能语音教具系统”设备，并做介绍： (1). 畅言智能语音教具系统增强版，是针对中小学英语、语文教学需求开发的新型智能教学工具。该系统可以帮助您提高教学质量和教学效率。
(2).教师依次展示系统组成硬件，并作相关解答。 识别笔，内存卡，配套教材，主机，系统软件。
(3).让学员自己近距离认识“畅言智能语音教具系统”。培训老师做相关指导。 三.小结
本节课我们具体熟悉了一下“畅言智能语音教具系统”，下节课我们来看看“畅言智能语音教具系统”的五大功能。各位老师，现在下课。
第二课时 系统详解
主机
一.导入
各位老师，这节课我们在上节课的基础上来更加具体的认识一下“畅言智能语音教具系统”的细节部分，请各位老师做必要的记录并牢记相关操作。
二.展示“畅言智能语音教具系统”的主机，并做详细操作解说。 展示主机实物，并详细介绍每一个键，开关的作用，使用方法和注意事项。例如：
<功能转换开关> 旋转此旋钮进行功能选择 <开关/音量键> ① 长按此键进行开关机
② 左右旋转可调节主机音量大小 ① 放碟后，必须关闭仓门才可进行光盘的播放 ② 关闭仓门后，光盘自动播放 <停止键> 可在光盘、U盘两种模式下停止播放 <播放/暂停键> 可在光盘、U盘、收音机三种模式下进行播放、暂停操作 <上一首/下一首键> ① 光盘、U盘两种模式下：按一下可以进行上一首/下一首选曲操作
② 光盘、U盘两种模式下：长按此键可进行2/4/8/20倍速的快进和快退播放 ③ 收音机模式下：按一下手动调台，长按1S自动搜台 <循环模式键> 可在光盘、U盘两种模式下选择音、视频循环播放的模式：全部循环、目录循环、单个循环 <音/视/图键> 可在光盘、U盘两种模式下进行音频、视频、图片这三种类型文件的播放切换 <点读功能设置按键> <视频输出接口> 在光盘、U盘模式下、可连接电视机、投影仪等播放设备，输出音、视频和图片的图像
<麦克风插口> 可接家用的有线或无线麦克风实现扩音，通过右侧黑色旋钮可调节麦克风增益
注意：只可用于点读模式，U盘模式下无法播放SD卡中的文件 <电源开关键> 三.教师展示完毕，让学员上台自己动手操作。 四.小结
各位老师，主机我们就认识到这里，下节课我们来认识一下其它的硬件。下课。
第三课时
系统详解
识别笔
一.导入
各位老师，这节课我们在上节课的基础上来继续认识一下“畅言智能语音教具系统”的识别笔，请各位老师做必要的记录并牢记相关操作。
二.内容讲解。
1.实物展示，并作相关介绍。
2.具体操作说明。
三.教师展示完毕，让学员上台自己动手操作。 四.小结
各位老师，识别笔我们就认识到这里，下节课我们来认识一下其它的硬件。下课。
第四课时 系统五大功能介绍
一.导入
各位老师，上节课我们一起认识了“畅言智能语音教具系统”的主要组成，这节课我们来看看它的五大功能。 二.功能介绍
各位老师，我们属于偏远的山区，普通话的使用程度不高，也不标准。普通话教学成为了我们教学中的一大难题。而今后，随着“畅言智能语音教具系统”的使用，将最大限度的让我们的老师运用普通话进行教学。因为我们的“畅言智能语音教具系统”能支持课文内容普通话标准带读。
三.多媒体展示“畅言智能语音教具系统”的五大功能坑。 • 课堂上教学内容的标准带读 • 任意中、英文章的语音合成朗读 • 中、英文口语发音评测 • 有声教具的制作工具 • 多媒体教学支持
1.教师具体介绍相关内容并依次进行操作演示。 2.学员尝试动手操作比较容易出错的地方。 3.培训教师做最后的简单说明。 四.小结
“畅言智能语音教具系统”具有很强大的功能，我们今天做了具
体的认识和操作，今后希望各位老师能积极使用，提高课堂教学效率。 五.下课
第五课时
功能介绍
一.导入
各位老师，上节课我们一起认识了“畅言智能语音教具系统”的硬件及相关操作，这节课我们来看看它的最具特色的功能。 二.讲解 1. 任意中、英文文章的合成朗读。
教师展示任意中、英文文章的合成朗读，并把朗读方法交给学员。
注意事项
– 将任意中、英文字输入或导入软件后，软件可以自动以清晰、流畅的语音朗读出来
– 老师可以通过键盘录入、拷贝编辑文本和直接导入电子文档(支持的格式有doc、txt、pdf等通用格式)的方式获取标准语音
– 软件会对中文文本自动标注拼音，英文文本自动标注英文释义
– 可以选取重点单词或句子进行标准带读
– 还可以将合成后的声音文件保存在计算机中用于有声教具的制作
2. 有声教具自主制作工具
教师示范有声教具自主制作流程，并让学员依次尝试运用，达到熟练地目的。 注意事项
– 软件提供有可视化的有声教具制作工具，操作简单易用
– 教师可以根据教学需要，通过工具建立语音文件与隐形识别码的一一对应关系，制作出有声的卡片、挂图和实物等课堂辅助教具，丰富课堂教学内容
– 用于制作有声教具的声音文件可以通过多种方式获得：如本系统语音合成模块合成产生的声音文件、教师自己录音的结果、SD卡中的课文音频文件以及互联网上和多媒体库中的声音文件
– 软件还提供了多种音频编辑的高级功能，方便老师对音频文件进行处理
三.指导学员掌握不理解的地方并单独操作运用。 四.下课
第六课时 注意事项
一.导入
各位老师，我们一起认识了“畅言智能语音教具系统”的硬件及相关操作，为了让大家更好的使用“畅言智能语音教具系统”，我们这节课来看看它的在使用过程中要注意的相关事项。 二.教师罗列相关使用注意事项，并给学员做必要的解读。 例如：
1.关于匹配操作
① 首次使用系统，需将识别笔和主机进行匹配操作 ② 首次设置即可，无须反复设置
③ 但更换了新的识别笔或主机后，须将识别笔和主机重新进行匹配操作
2. 关于配套专用点读书点读方法
① 仅能使用统一配发的专用点读书进行点读
② 使用某本点读书时，须先用识别笔点触该书的封面，以选定这本书
③ 点读书本内容时，尽可能保持识别笔垂直点触要带读的内容
④ 系统的识别非常灵敏，使用识别笔只需轻轻一点即可，无须将识别头一直停放在内容上方或用识别头扫描 3. 关于识别笔
① 识别笔在开机状态时，如果绿色指示灯变红，表示
电池电量低，请及时更换电池
② 识别笔在开机状态下，如果持续一个小时未使用，将自动关机 4. 关于系统保养
① 注意配套点读书日常维护，保持其洁净、完整，不要在点读书上(特别是用黑色笔)随意涂写
② 请勿将主机等硬件设备靠近火源、高温，插拔电源插头，注意用电安全
三.总结
各位老师，我们的“畅言智能语音教具系统”培训就到此结束，为了更好的让大家掌握“畅言智能语音教具系统”，请各位老师记住下列联系方式，以备不时之需。感谢各位的配合，再见。 公司网址：http:// 产品网站：http://
2014年9月14日-15日
“课件制作工具”是畅言智能语音教具系统自带的工具，用户可使用随机附赠的“隐形识别标签”制作自己的读书笔卡片，帮助用户制作适合自己学习的有声卡片和挂图，和畅言智能语音教具系统配合使用，进行个性化学习。
点击主窗口“工具与设置”中的“课件制作工具”，打开界面如下图所示。在这个模块中，用户可以通过此工具，制作与畅言智能语音教具系统配套存储卡中格式相似的声音文件，并可以将文件保存到存储卡中，配合赠送的隐形识别标签，进行点读。
图2-36
课件制作工具操作流程示意
一、课件制作的操作流程
如图2-36所示，课件制作工具的操作流程如下：
① 获取声音。可以通过“打开声音文件”、“打开课本文件”、“生词表”和“自己录音”等多种方法来获取声音。
② 声音处理。课件制作工具提供了一系列声音编辑处理功能，如调整语速、插入静音和剪切、复制、粘贴、删除声音等。
③ 试听声音。可以通过“播放声音”和“停止”按钮来试听声音。
④ 设置隐形识别码。声音文件和隐形识别码的对应关系通过软件建立，点击“设置隐形识别码”后在弹出的对话框中输入识别码即可(范围是16384—18431之间整数)。如果需要更改识别码，可以通过“重设隐形识别码”来实现。
识别码是数字格式的，印刷在随读书笔赠送的隐形识别标签上。注意，在输入隐形识别码时，请使用半角字符(如 16399)，不可以使用全角字符(如16399)。 ⑤ 保存声音文件到存储卡。设置好隐形识别码后，可以将设置好的文件(tcr格式)保存到存储卡上。
⑥ 查看存储卡文件。用户还可以通过“存储卡管理”打开存储卡，对存储卡的内容进行管理。
二、如何获取声音
可以通过“打开声音文件”、“打开课本声音”、“生词表”和“自己录音”这4种方式来获取声音。 1. 打开声音文件
点击课件制作工具界面左上方的“打开声音文件”按钮，可以看到其中包含“添加声音文件”和“新建声音文件”两种方法进行声音文件获取。
点击“添加声音文件”按钮，可以将计算机上的声音文件添加到课件制作工具，声音文件包括wav、mp
3、由本工具制作的tcr文件以及通过中英文朗读保存的tcr格式的声音。在弹出的“打开”对话框中选中要添加到文件后，点击“打开”按钮即可。如下图所示：
图2-37
添加声音文件
点击“新建声音文件”，在课件制作工具中新建一个声音文件，可以对其进行声音编辑。如下图所示：
图2-38
新建声音文件
2. 打开课本声音
本工具可以同步打开使用教具点读的课本声音，制作有声课件。首先，将SD存储卡通过读卡器插入到计算机的USB接口中，其次，在“打开课本声音”状态，点击“更新课本资源”按钮，在弹出的窗口中选择要更新的课本资源后，点击“确定”按钮即可。
图2-39
更新课本资源 如果要将所有课本资源一次全部更新到软件中，可以在“选择要更新的课本”窗口中，在“全选”前的方框内打勾后，点击“确定”按钮。注意，所有课本的资源需要占用较多的计算机硬盘空间。 另外，还可以对已更新的课本资源进行管理。点击“打开课本声音”下的“管理课本资源”按钮，弹出“管理课本资源”对话框，如下图所示：
图2-40
管理课本资源
在管理课本资源窗口中，在课本名称前的方框内打勾，即可选中该课本资源;在“全选”前的方框内打勾，可以选择窗口内显示的所有课本资源。点击“删除”按钮，弹出确认删除的温馨提示，如下图所示：
图2-
41 课本资源删除提示
在提示窗口中点击“确定”，删除选中的课本资源。
3. 生词表 生词表中包含了单词发音的声音文件，可以用来制作有声课件。点击“生词表”后，弹出生词表界面如下图所示：
图2-4
2 生词表
在生词表界面中：
①
点击“英文”，可以切换到相应的英文生词表进行选择。 ②
点击“语文”，可以切换到相应的语文生词表进行选择。 ③
输入单词后点击“搜索”按钮，可以查找单词，具体方法是：
*1. 搜索功能，只支持从单词第一个字符进行搜索，比如输入“da”，只能搜索到像 dad，date等这些以“da”开头的词语或短语，而像birthday这样的单词是不能被搜索到的。
*2. 如果想搜索所有包含“da”的单词，可以输入“%da”即可，其中“%”是搜索语句中的通配符。
*3. 在“语文”的“汉语拼音音节表”中搜索时，请使用数字表示声调，如“zhang3”表示搜索zhǎnɡ。用数字1表示阴平(一声)，数字2表示阳平(二声)，数字3表示上声(三声)，数字4表示去声(四声)，数字0表示轻声。
同样，也可以借助“%”通配符进行高级一点的搜索。如“%an”表示搜索所有包含an的音节，“%an3”表示搜索所有韵母包含an的声调为上声(三声)的音节。
④
点击字母，显示该字母开头的生词。 ⑤
点击“选择”按钮，添加该生词到声音到课件制作工具界面中，以供进行声音处理。 ⑥
点击“试听”按钮，可以听取该单词的发音。 ⑦
“上一页”按钮，点击显示上一页的单词。 ⑧
“下一页”按钮，点击显示下一页的单词。
4. 自己录音
除了上述几种方法外，还可以通过自己录音制作有声课件。既可以在一段声音中插入自己的录音，也可以单独新建一个声音文件进行录音。
点击课件制作工具界面上的“自己录音”按钮后，弹出录音窗口如下图所示：
图2-4
3 自己录音窗口
点击“录音”按钮，通过电脑的麦克风等外置录音设备输入语音，完成输入后点击“确定”按钮，录音就成功了。在录音过程中，可以暂停录音，也可以继续录音。
三、声音处理
通过课件制作工具，可以对获取的声音进行处理，以更好地满足教学需要。工具提供的处理方法包括调整声音的速度、在声音中插入一段静音，对声音进行剪切、复制、粘贴、删除和撤销等编辑操作。其中剪切、复制、粘贴、删除和撤销等操作，支持通过键盘快捷键操作。
1. 调整语速
如果想将获取的声音播放速度调快或调慢，可以点击课件制作工具界面上的“调整语速”按钮进行调节。
方法：点击“调整语速”按钮，弹出速度调节提示框，如下图所示：
图2-4
4 速度调节提示框
用鼠标拖拽滑块到合适语速时，点击“确定”按钮即可。每次可以调整的语速是原来速度的 0.5 - 2 倍。此操作可以连续使用，但是建议不要调整太多次，否则声音可能有较大变化，而不适合使用。
2. 插入静音
可以在一段声音的任意位置插入静音，做成有适当停顿的有声课件，在制作听力点读时，非常实用。
方法：用鼠标点击选择要插入静音的位置后，在课件制作工具的界面点击“插入静音”按钮，弹出静音长度设置的提示框，如下图所示：
图2-4
5 插入静音 输入所插入静音的长度后，点击“确定”按钮，即可将静音插放在声音文件中的指定位置。如果需要，此操作可以连续使用。
3. 剪切
方法：选中一段声音后，点击课件制作工具界面上的“剪切”按钮，或者按“Ctrl+X”组合快捷键，可以对选择的声音进行剪切操作。
4. 复制
方法：选中一段声音后，点击课件制作工具界面上的“复制”按钮，或者按“Ctrl+C”组合快捷键，可以复制选中的声音。
5. 粘贴
方法：用鼠标点击确定要粘贴声音的位置后，点击课件制作工具界面上的“粘贴”按钮，或者按“Ctrl+V”组合快捷键，可以在指定位置粘贴已经复制的声音。
6. 删除
方法：选中一段声音后，点击课件制作工具界面上的“删除”按钮，或者按“Delete”快捷键，可以删除选中的声音。
7. 撤销
方法：点击课件制作工具界面上的“撤销”按钮，或者按“Ctrl+Z”组合快捷键，可以撤销上一步操作。本工具只可对上一步操作进行撤销，不可连续撤销多次操作。
四、试听声音
方法：点击课件制作工具界面“播放声音”、“暂停播放”、“停止”按钮听取声音。
五、设置隐形识别码
声音文件和隐形识别码的对应关系通过软件建立，点击“设置隐形识别码”后，在弹出的对话框中输入识别码即可(范围是16384—18431之间整数)，识别码数字印制在识别标签上。如果需要更改识别码的设置，可以通过“重设隐形识别码”来实现。
方法：点击课件制作工具界面上的“设置隐形识别码”按钮，输入识别码后点击“确定”按钮即可。如下图所示：
图2-46
设置隐形识别码
六、保存
课件制作工具支持三种声音保存形式：保存到存储卡、保存到计算机和保存为提示音。 1. 保存到存储卡
设置好隐形识别码后，可以将设置好的文件(tcr格式)保存到存储卡上。请先将存储卡通过读卡器插在计算机的USB插槽中，或者将读书笔通过USB线连接到电脑上。保存的文件形式为：cy19366.tcr，其中数字“19366”是设置的隐形码数字。
方法：点击课件制作工具界面“保存”旁的下拉按钮，选择“保存到存储卡”后，在保存成功提示框中点击“确定”按钮即可。
图2-47
保存到存储卡
2. 保存到计算机
设置好隐形识别码后，也可以将声音保存在电脑上的指定位置。 方法：点击课件制作工具界面“保存”旁的下拉按钮，选择“保存到计算机”后，指定保存位置，在保存成功提示框中点击“确定”按钮即可。
图2-48
保存到计算机 3. 保存为提示音
获取声音以后，可以将声音保存为可在读书笔上使用的提示音文件：a.tip或者b.tip。
方法：点击课件制作工具界面“保存”旁的下拉按钮，选择“保存为提示音”后，选择保存为“提示音a”或“提示音b”，指定保存位置后在保存成功提示框中点击“确定”按钮即可。
七、存储卡管理
点击课件制作工具界面上的“存储卡管理”按钮，可以打开存储卡，对存储卡的内容进行管理。
注意：请谨慎删除存储卡上的文件。
在研究开发智能交通系统的初级阶段，开展系统体系框架的研究工作是系统全面发展必不可少的基础研究。它是发展智能交通系统的指导性框架，主要用于明确智能交通系统的开发目标，为标准研究工作提供参考，避免重复研究和无计划开发，便于研究成果的大范围应用和ITS技术的发展以及产业化实现。ITS体系框架为政府机关制定智能交通系统的发展规划提供基本原则，为ITS的建设实施者提供可供参考的实施依据，在规划和准备ITS项目的时候，体系框架可以为其提供支持，并且可以为一个综合的ITS项目提供基本原理。体系框架的主要功能如下：1.保证通过各类媒体提供给终端用户的信息的兼容性和一致性;2.保证不同交通基础设施的兼容性，从而可以保证在大范围内的无缝出行;
3.为地区、国家政府机关制定ITS发展规划提供基本原则;4.为服务和设备制造提供一个开放的市场，从而可以提供兼容的子系统;5.确保设备制造商的规模经济，保证他们的各具竞争力的价格和更廉价的投资。
ITS体系框架的组成部分主要有以下几点：用户服务(主要用来明确用户及用户需求，划分子系统用户及需求，并合理指导实施顺序)、逻辑体系结构(用来定义和描述一个系统为了满足一系列用户需求所不许的功能)、物理体系结构(描述了在逻辑体系结构中定义的功能如何被集成起来形成系统，这些系统将由硬件或软件或硬软件来集成)、通信体系结构(主要描述支持在不同系统部分间进行信息交换的机制)、标准化工作(提出智能型综合交通运输系统所需关键技术的标准需求)、费用效益评价(对项目的技术可行性、经济效益、社会和环境影响作出评价，为ITS项目的可行性研究、方案比选、实施效果分析以及对已有的系统运作优化提供科学依据)、实施措施等几部分。
环形线圈感应式检测技术是指由环形线圈作为检测探头的一套能检测到车辆通过或存在于检测区域的技术。通常用于奸恶交通流量、占有率等交通更参数，为交通控制系统提供控制区域内的各种实时交通细心，其可靠性、准确性和灵敏度直接影响交通控制系统运行的有效性。其工作原理为：当车辆进入环形线圈形成的磁场时，引起电路调谐的频率上升。检测处理单位就是通过对频率改变或者相位便宜的相应，得出一个检测到车辆的输出信号。考虑因素：检测点位置、检测目的的相应时间、检测数据的准确性和有效性。
交通微波检测器是一种工作在微波频段的雷达探测器，它向行驶的车辆发射调频微波，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据种种偏移检测出有车辆通过。其主要特点：1.可精确检测各车道的交通量、道路占有率、平均速度和长车流量及排队状况等信息;2.检测器输出信号与常见的检测器兼容，可通过数据接口与控制系统相联或代替传统的多个感应线圈，可存储;3.可方便、安全地安装在现有路侧电线杆上，易维护，操作简便。应用领域：1.高速公路路段多车道监测与管理;2.高速公路匝道或T型路口信号管理;3.远程交通量管理;4.侧向安装应用于多车道十字路口;5.违章自动监测系统。
视频检测，以视频图像为分析对象，通过对设定区域的图像进行分析，可以得到交通信息，包括车流量、平均车速、占有率、车型等。优势：1.具有图像监视和数据采集双重功能;2.灵活性大，容易重新定位，可满足不断变化的数据采集要求;3.设置方便，无需破坏地面。
GPS是一个由24颗卫星组成的、提供24h全天候服务的定位和导航系统。此种采集法是在车辆上配备GPS接收装置，以每2S的采样间隔记录日期、时间、车辆位置和车辆速度，再将数据传入计算机并与GIS的电子地图重叠分析。可采集到行程时间和行程速度。
ATIS：交通信息服务系统，通过有线通信、无线通信等手段以语音、图形、文字等形式实时向出行者提供出行相关信息，使出行者从出发前、出行过程中直至到达目的地的整个过程中随时能够获得有关道路交通状况、所需时间、最佳换乘方式、所需费用以及目的地各种相关信息等，从而指导出行者选择合适的交通方式和路径，以最高的效率和最佳方式完成出行过车。使人类交通行为更科学性、计划性和合理性，是实现智能交通的重要标志。按出行时机可分为：出行前信息系统、在途驾驶员信息系统、在途出行者换乘信息系统。按信息内容可分为：路径诱导系统、交通流诱导系统;停车场信息诱导系统、个性化信息服务系统。ATIS由交通信息中心、通信网络和用户信息终端组成。关键技术：交通预测、交通信息显示、动态交通分配、路径选择和优化(行驶距离最短和行驶时间最短或路阻最小)。
城市智能交通管理系统是通过先进的交通信息采集技术、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等，把采集到的各种道路交通信息和各种道路交通相关的服务信息传输到城市交通指挥中心，通过对信息进行分析、处理，并通过优化模块进行优化，再通过数据通信传输设备分别传输到各类用户，实现对城市交通的全方位管理和控制，提供服务。主要的子系统：交通监视子系统、交通控制子系统、电子警务与办公自动化子系统、公共交通管理子系统、紧急事件管理子系统、交通组织优化方案生成子系统。交通组织原则：交通分离、交通;连续、交通负荷均分、交通总量削减、置右、优先原则。
TDM：交通需求管理系统。广义上是指通过经济的、行政的、政策等导向作用，促进交通参与者的交通选择行为的变更，以减少机动车出行量，提供公共交通分担率，解决交通拥堵等问题。策略和目的：1.出行产生阶段，主要目的是尽量减少出行的产生。2.出行分布阶段，主要是对城市土地利用类型的分布加以控制，通过改变某些活动的地点，从而使得出行有交通拥挤的终点向非拥挤终点转移。3.出行方式选择，是对某些交通方式实施刺激或抑制政策，将出行方式由低容量向高容量转移;4.路径选择阶段，从空间和时间上分散交通量。实效：合乘管理、HOV(高利用率)车道、可变收费、实时路径诱导。
智能交通系统(Intelligent Transport System ,简称ITS)智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成 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、高效的综合运输和管理系统。
一、国内外研究开发现状
从国际上智能交通系统的发展历史来看，各国普遍认为起步于60-70年代的交通管理计算机化就是智能交通系统的萌芽。随着社会的发展和技术的进步，交通管理和交通工程逐步发展成为智能交通系统，但是智能交通系统与原来意义上的交通管理和交通该有着本质的区别，智能交通系统强调的是系统性、信息的交互性以及服务的广泛性，其核心技术是交通流理论、信息技术、通信技术、智能控制技术和系统工程等。
我国的ITS研究和实施起步较晚，90年带中期以来，在交通部的组织下，我国交通运输界的科学家和工程技术人员开始跟踪ITS技术，并取得了长足进步。我国政府在继续加快基础建设的同时，已提出将智能交通作为我国未来交通运输领域发展的重要方向和有限领域予以重点支持。
1998年1月交通部扑住成立了国家智能交通系统工程研究中心，依托单位为交通部公路科学研究所。在交通部的组织下，该中心承担了部重点科研项目“智能交通系统发展战略研究“。通过开项目的研究，提出我国智能交通系统发展的整体框架，为交通运输界提供指导性意见。在”十五“期间，由科学技术部牵头，国家智能交通系统工程技术研究中心承担、全国20余所高校和研究所参与的国家重大攻关项目”ITS体系框架“和”ITS标准体系及关键标准制定“已经通过国家坚定。这将为我国顺利实施ITS 打下良好的基础。由于ITS能取得巨大的社会效益和经济效益，国家政府部门的重视，已经产业化所带来的巨大利润，国内一些公司也纷纷介入其中。这些公司大致可以分为两类，一类是新兴的IT 公司，一类是一直从事交通工程的公司。国内在ITS 领域的总体水平是处于初级发展阶段，由于缺乏在交通领域和信息领域的交流与合作，以及没有实际ITS的经验，还没有成熟完善的系统可以应用于实际。总的来说，我国的ITS尚处在起步阶段，实际应应用的硬件设备大都采用国外的进口设备，以欧、美、日的产品为主，国内自主开发的系统仍出在使用阶段。
二、智能交通的应用
北京市智能交通系统建设一直处于国内城市智能交通系统发展的前列，但与国际先进水平相比还有相当的距离。尤其是将在北京举行的2007年ITS世界大会和2008年奥运会，对北京市智能交通系统提出了更高的要求和更大的挑战，这促使北京需要进一步全面推进智能交通系统建设。北京在智能交通方面建立几大应用系统。
1、交通综合信息平台与服务系统
交通综合信息平台是北京市智能交通系统的支撑层，是连接其它9个应用系统的枢纽，负责全市综合交通运输系统信息的存贮、处理和发布，是北京市智能交通系统的核心建设内容。该平台将于2007年之前完成一期工程建设，可以实现向政府交通管理部门提供决策支持，向社会公众提供多方式、全方位的交通信息服务，为2008年奥运会的成功举办创造条件。
2、客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统
北京动物园公共汽车枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统示范工程已于2004年7月正式启用，实现了枢纽站内运营车辆的实时优化调度，是国内公共交通行业第一个拥有智能调度系统的大型综合性枢纽站。它的启用，能实现乘客的集中、立体化换乘，有效缓解周围一带的交通拥堵状况。
3、公共电汽车区域运营组织与调度系统
公共电汽车区域运营组织调度将根本改变"一线一调"的传统调度方式。通过对区域内公交车进行统一组织和调度，提高公交线路的调配和服务能力，实现区域人员集中管理、车辆
集中停放、计划统一编制、调度统一指挥，人力、运力资源在更大范围内的动态优化配置，降低公交运营成本，提高调度应变能力和乘客服务水平。
4、南中轴路大容量快速公交智能调度系统
目前，大容量快速公交系统运量大、服务效率高，较之轨道交通建设周期短、投资省而受到了普遍关注。北京市南中轴大容量快速公交系统于2004年年底试运营。通过智能化的调度和信号优先手段保证车辆的快速、准点运行，通过方便的售检票系统和完善的乘客信息服务保证服务质量。
5、出租车智能指挥调度系统
北京市出租车智能指挥调度系统是以GPS为基础，乘客可以通过电话或者网络叫车，通过智能调度平台实现预约服务和快速派车，实现出租行业的品牌竞争。由此乘客可以得到更加安全、舒适的乘车环境和高水平服务，空驶率的降低可以释放宝贵的道路资源，缓解交通拥堵。
6、高速公路不停车收费(ETC)系统
通过安装在汽车上的电子标识卡与安装在收费道旁的读写收发器，进行快速数据交换，实现车辆的不停车收费，不仅可以解决收费站的排队问题，而且还可以进行交通需求管理，进行交通监视、事件检测、驾驶员信息采集和各种费用的自动收取等。
三、我国智能交通系统发展的重点方向之一——信息化公交系统
信息化公共交通系统的目的是通过以信息技术等对传统公共交通系统进行技术改造，从技术上落实公共交通优先发展的战略，提高公共交通系统的服务水平和管理水平，争取实现在城市客运交通中占有较大的运量分担比例，达到城市土地空间资源、能源的高效使用，保证系统的安全运行，提供高品质的客运服务。
为实现这一目标，信息化公共交通系统需要具备如下功能特征：
● 具有公交运行基础数据的采集能力和手段，保证系统的数据源基础。这些基础数据包括：以公交站点上下客人数为主的交通需求数据、公交车辆运行车速及站点停靠时间数据、车辆驾驶状态数据等。考虑到公交运行的特殊性，这些数据的采集主要由公交车辆车载设备承担。
● 有效的数据管理和分析能力，包括操作型数据管理和分析型数据管理。其目的是保障日常运营的高效管理、规划和调度的科学决策分析，以及对公众提供高质量的信息咨询服务。
● 对用户友好、高效的信息发布能力，包括为公众提供公交信息服务(例如车辆到站时间预测，车辆满载状态情况通报，根据起迄位置和服务要求的出行路线查询等)，对管理者提供的实时系统状态查询、历史数据分析服务，支持决策者制定交通发展政策及规划的宏观信息分析等。
● 为支持科学管理和决策所必需的系统仿真分析和系统状态预测能力。
与上述功能要求相适应的软硬件技术中，许多单项技术已经相对成熟(例如利用GPS的车辆定位技术、测定车辆操作状态的黑匣子技术、根据站点上下客人数的公交站点OD反推技术等)，部分技术则是在成熟技术基础上展开应用开发(例如利用IC卡设备采集各站点上客人数)。
需要注意的是这些技术的简单堆砌并不能构成真正有效的系统，需要通过技术集成才能构成真正的信息化公共交通系统。系统技术集成的核心问题，是在建立行业性系统规范的基础上，建立合理的系统信息组织结构，沟通子系统之间的信息联系，最后形成支持公交发展战略确定、公交系统规划、公交系统运营管理和对公众提供信息服务的系统“神经网络”。
四、智能交通系统在高速公路的应用
(一)智能交通高速公路的研究背景与意义：
随着我国高速公路的不断发展，目前已形成了规模庞大、结构复杂的高速公路交通网。随着高速公路路网快速形成的同时，机动车数量也在迅猛增加，人和物的流动也非常频繁，人们对公路交通的需求与日俱增，因此时常会发生道路拥挤、交通事故，救援不及时和人、
车和路之间的不和谐等现象。随着上述矛盾越来越突出，单靠道路建设不能从根本上解决问题，而高速公路有高速、安全和舒适等特点，因此高速公路得到了人们的广泛认可，而这些特点离不开高速公路信息管理系统的建设。高速公路信息管理系统是以高速公路运营管理为核心，以计算机信息网络与通信系统为基础。是高速公路及交通基础设施重要的支持系统，是交通信息化发展、提高管理水平和运营效益的重要手段。高速公路信息管理系统是通过运用先进设备和现代化管理技术，实现高速公路的舒适、安全、高效、畅通。因此，高速公路信息管理系统在交通运输安全方面有着非常重要作用。但是，当前道路交通存在的主要问题。
(1)交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁;(2)交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大;(3)空气污染和噪声污染程度日益加深。交通控制的目和意义的表现：(1)减少交通事故，增加交通安全;(2)缓和交通拥挤，提高交通效益;(3)提高公交效率，减少交通负荷;(4)降低污染程度，节省能源对比。
(二)提出智能高速公路设计方案的主要内容：
国内现在已经拥有的技术含量包括监控系统、收费系统和通信系统。但是随着现在的车流量增多，只停留在这些技术层面上还远远不够。
1).不停车自动收费系统。
不停车收费系统(又称电子收费系统Electronic Toll Collection System，简称ETC系统)利用车辆自动识别(Automatic Vehicle Identification 简称 AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。
2). 雷达测速联动大屏显示智能卡口子系统
雷达测速联动大屏显示智能卡口系统主要由前端采集模块、数据传输模块、信息发送模块和中心管理等模块组成。 系统主要功能为：通过对高速公路通行车辆速度的智能分析判断，将车辆进行抓拍同时将捕获到的超速车辆信息实时发布到附近的可变情报板上对违章司机起到警示作用，减少高速超速带来的危害。
3). 监控系统自动化
智能监控自动化是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务，说白了就是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化,更加安全、节能、高效率。
4).汽车与自动驾驶系统
自动驾驶汽车就是无人驾驶汽车，也称为智能汽车。它是仿人驾驶的，分三步进行：首先由装在驾驶室的摄像机和图像识别系统辨别驾驶环境。其次，车载主控计算机和相应的路径规划软件决定是沿车道前进还是换道准备超车。最后，自动驾驶系统向方向盘，油门和刹车控制器发出指令。
5). 智能交通信息系统
智能交通信息系统通过各种信息系统装置通讯、可变信息板、调频广播牌、车载装置、路侧通讯设备、电子图文等媒体实时向旅行者(司机和乘客)提供旅行相关信息，为旅行者从出发前、途中直到目的地的整个旅行过程中随时获得有关道路状况等信息。高速公路信息系统智能化将更能充分利用道路，使驾驶更加舒适、快捷。
五、结束语
随着社会的发展，智能交通将会越来越多的得到应用，我国对智能交通系统的发展也抱有极大的热情。根据中国的国情、技术基础及发展阶段，发展智能交通系统需要突出如下原则：
● 中国城市目前正面临机动化的关键时刻，应确立可持续发展的战略指导思想，建立良性发展的交通系统基础。
● 为尽快实现产业化，中国智能交通系统发展应该首先在较为成熟的技术基础上，通过技术集成，形成新的系统概念和系统功能。
● 智能交通系统的建设，应该有利于提高交通企业和管理部门的管理水平，向管理要效益，要资源。
最后，希望我国的智能交通发展的越来越好!
德国：电动汽车有望成为智能交通系统的一部分
从具体目标来看，技术竞赛聚焦于“智能汽车”、“智能电网”、“智能交通”三大板块。
1、智能汽车(开发基于新信息通信技术的智能汽车)
电力、电子和软件等信息通信技术对于提升德国汽车工业的国际竞争力至关重要。现代客车中的信息通信产品在汽车制造价值链中占到30-40%，是汽车改革的推动力。车辆工程中90%的革新是通过信息通信系统完成的。在今天，ABS、电子燃油喷射、电除尘器、自适应巡航控制、停车助手、紧急制动辅助系统等汽车基本功能都是由信息通信技术完成的。作为现代新型汽车的“神经系统”，信息通信技术对汽车起到了整合和优化的作用。
对未来的电动汽车来说，新的信息通信技术必不可少，原因主要体现在以下几个方面：*减轻车重和增加续驶里程
当前，汽车的安全性能大部分是依靠被动的安全措施(如安全气囊、溃缩区)来实现的，而不是依靠信息通信技术。主动性的、前瞻性的、智能的安全措施(如紧急制动辅助系统、自动间距)通过预防意外事故，能够更好的取代被动性保护措施，并且能够减轻电动汽车的重量，增加车辆的续驶里程。
*降低成本与复杂程度
通过设置几个集中或分散的联网型计算设备，减少车辆中分散的专用控制装置的数量。这些设备通过与智能执行器和传感器之间的通信接口实现联网。借助简便、灵活的信息通信系统，整个过程变得简单易控。
*实现汽车的新功能，增强适应性
电动汽车的电池成本较高，在与传统汽车进行抗衡时必须能够体现它的增值之处，而其增值点主要体现在改善舒适度和安全性、提供全新的娱乐功能等方面。所以，要重点加强软件的模块化。
总之，“智能汽车”的研发目标是为“智能”汽车开发、试验更简单的信息通信系统，使之与电动汽车的新型驱动系统实现一致。
2、智能电网(实现电动汽车与能源供应系统的智能联网)
将来，智能汽车必须实现与能源网络之间的密切互动，以提高电网稳定性，充分利用可再生能源的潜力。该技术竞赛的目标之一就是合理调控电动汽车的充电，避免分支电网出现电力负荷。另外，借助智能调控系统，电动汽车将来可以用作备用电源和移动存储器，在用电较少的时段进行充电，在用电高峰时将电力反哺到电网，起到削峰填谷的作用。
“智能电网”研发行动的目标是，通过发展基于ICT的能源设施与电动汽车，实现可再生能源发电的分散性与电动汽车(用作移动电能存储器)的集成性之间的互补。
3、智能交通(发展智能交通设施，提高效率、行驶里程和安全性)
电动汽车与未来的交通设施也存在紧密联系。电动汽车与传统车辆相比，虽然有节省能源方面的优势，但在续驶里程、充电循环次数、充电时间长短等方面存在劣势。所以，在电动汽车续驶里程有限的情况下，需要发展新型的交通模式。另外，未来的电动汽车将比传统内燃机汽车具备更为先进的远程信息处理技术和导航技术，以优化行驶路径，促进交通参与者之间的联系与交流。这样，交通拥堵的情况减少，交通安全情况好转，整个交通状况得到改善。总之，“智能交通”将重点实现基础设施、交通管理、汽车以及汽车行驶过程的智能连接。利用基于ICT的导航功能，可以使电动汽车与交通基础设施实现完全融合。
该信息出自中国智能交通网| 链接：
智能交通系统毕业论文 摘 要 随着现代社会的快速发展，各种各样的交通工具成为了代步工具，特别是近年来小汽车的普及，加重了现有交通资源的压力。优化交通网络可以缓解交通压力，但是投入成本较高，还要受很多环境因素的影响，对于道路交通的控制方法和控制技术的优化显得更容易实现，而交通灯是整个交通网的指挥系统。
本文研究的是以STC89C52RC单片机为控制器的智能交通灯控制系统，该系统在基础交通灯系统的基础上增加了如下功能：(1)自动实时监测车流量并将传回的数据进行处理，动态分配不同方向的通车时间，最大程度优化交通道路资源;
(2)紧急情况强制转换通车;
(3)根据车流量自动进入夜间模式等功能。本设计进行软硬件整体设计，并利用PROTEUS软件进行软件仿真，并进行了硬件板卡实现。
关键词：智能交通灯;
STC89C52;
智能控制;
74HC573 ABSTRACT With the rapid developments of modern society, all kinds of traffic tools has become the transport, especially the popularity of the car in recent years, which increased the pressure of the existing transport resources, Although optimizing the transportation networks can ease traffic pressure, the cost is higher,and which is influenced by many environment factors also.Optimizing the control methods and control technologies are more easy to implement, and the traffic light is the core command system for entire transportation network.This paper has researched the controller of the intelligent traffic light control system based on STC89C52RC single-chip microcomputer.The system of traffic lights on based system increased automatic real-time monitoring on the basis of the number of cars and will be back to the data, the dynamic distribution of different directions of traffic time, maximum optimization of traffic resources; Emergency coercion; According to the number of cars and the time, the control system can enter the night mode automatically.This design carries on the overall design flow of software and hardware, using the PROTEUS software for simulation, and the circuit board was implemented at last. KeyWords：Intelligent traffic lights; STC89C52; Intelligent control; 74 hc573 目 录 第一章 绪论 1 1.1 智能交通系统发展史 1 1.2 智能交通系统的发展现状 1 1.3 智能交通灯研究的意义 2 第二章 系统总体方案设计 3 2.1 通行状态设计 3 2.2 交通灯系统的功能设计 4 2.3 系统总体框图 5 第三章 硬件电路设计 6 3.1 STC89C52RC单片机简介 6 3.1.1 STC89C52RC主要特性 6 3.1.2 STC89C52RC单片机的工作模式 7 3.1.3 STC89C52RC引脚功能说明 7 3.2 各模块电路设计 12 3.2.1 时钟电路 12 3.2.2 复位电路 13 3.2.3 强制转换电路 13 3.2.4 车流量检测电路 13 3.2.5 数码管显示电路 14 3.2.6 红绿灯显示电路 14 第四章 软件设计 16 4.1 程序主体设计 16 4.2 模块化程序设计 17 4.2.1 主程序 17 4.2.2 初始化函数 17 4.2.3 定时函数 18 4.2.4 毫秒延时函数 18 4.2.5 交通灯函数 18 4.2.6 数码管显示函数 19 4.2.7 强制转换函数 20 第五章 仿真测试 21 5.1 软件仿真 21 5.2 硬件仿真 23 5.3 功能测试 26 第六章 总结 27 参考文献 28 致 谢 29 附录：
源程序 30 第一章 绪论 1.1 智能交通系统发展史 随着社会的快速发展和人口数量的急剧上升，有限的道路资源已经无法满足时代的需要，交通控制也就应运而生。交通控制在人类社会生产和生活中起着越来越重要的作用，没有有序的交通控制，我们的交通网将陷入瘫痪状态。同样，交通控制也在随着我们社会和科学的进步而发展，由最初的人工手动控制发展到机械控制，再发展到电气控制，到现在发展为今天的智能交通系统(ITS，Intelligent Transportation Systems)。
交通灯是交通控制的重要手段，早在19世纪就出现了最原始的交通灯。19世纪初，在英国约克城女性穿着不同颜色的衣服代表不同的身份。在交通灯出现之前，马车压人事件时常在英国会议大厦前上演。直到1868年12月，英国著名机械设计师德· 哈特由红绿色的服装代表不同身份这件人们习以为常的事情中受到了启发，于是他设计了英国也是世界上第一盏交通灯，它是在7米高的灯柱上挂着两盏红绿颜色的煤气灯，通过牵动皮带将不同颜色的灯提上来来告诉是通行还是禁行，最初的交通灯是煤气交通灯，不幸的是第一盏煤气交通灯仅面世23天就因为煤气爆炸炸死人而被迫停止。
爆炸噩梦一直影响着人们，销声匿迹几十年后终于在1914年，通过不断的实验研究，世界上第一台电气信号灯在美国克利夫兰市诞生了。但是到1918年为止，世界上各种各样的交通灯都还是只有红绿两种颜色。伴随着交通的发展和需要，第一盏名副其实的交通信号灯在1918年诞生了，它有红黄绿三种颜色组成，一直延续到今天，我们还是在使用三色交通信号灯。虽然三色信号灯诞生在美国，但是黄色信号灯的发明者是我国当时在美国深造的胡汝鼎。他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，当时他在美国通用电器公司工作，某天，他在十字路口看到变为红灯时准备走过去，正好一辆转弯的汽车呼啸而过，差点撞到他，于是他反复思考，终于想到在绿色和红色之间加一个黄色灯提醒人们。他把这一想法反映给有关部门，很快这个建议得到了肯定，并应用到实际中。
1928年在上海的英租界出现的红绿灯是中国最早的交通灯。
1.2 智能交通系统的发展现状 纵观国际上的智能交通系统，在20世纪六七十年代智能交通系统开始萌芽。随着现代社会的快速发展和技术的进步，智能化系统逐步发展到交通系统，智能交通系统包括车辆控制系统、车辆监控系统、车辆高度管理系统。通过监控系统实时监测各路段的实时路况，然后通过卫星联网，实现管理中心与驾驶员的双向通讯，及时告知该路段中驾驶员附近路段的实时路况，避免走拥堵线路，通过这样进行高度管理，然后是汽车本身的智能化，可以根据卫星定位第一时间了解目前所在地和目的地之间的路况，智能提供最优路线给驾驶员。因此，实时性、系统性和交互性是智能交通系统的主要特点。
首先，实时性至关重要，如果监控、采集的数据不是实时的将没有任何意义，就不能有效的做到预防交通拥堵，因此，采集的交通数据要第一时间通过网络发送到交通管理中心，再通过管理中心针对性的将数据发送到相关区域中的驾驶员。
其次是系统性，交通网相互交织，非常复杂，但是必须由点到面，将各个路段的信息收集到一起，再由交通管理中心统一调度，系统管理，这样的交通才能井然有序。
最后是交互性，是智能交通系统中最难的，它不再是单纯的某种技术，而是将各种最先进的技术进行交互式组合形成的。涉及电子、通信、信息、交通工程和系统工程等诸多学科，就是将信息、计算机、数据通信、传感器、自动控制、运筹学、互联网进行有效的组合形成最终的智能交通系统。
智能交通系统通过传播实时的交通信息使出行者对自己所处的实时交通环境有一个全面的了解，进而选择最适合自己出行的路线，最大程度地缓和了道路堵塞、减少了环境污染和交通事故，提高了交通利用者的方便、舒适度。
1.3 智能交通灯研究的意义 现代社会交通拥堵严重，不仅浪费了很多时间，还加重环境的污染和交通事故率的增加，交通问题会造成巨大的经济损失。交通运输关系到国家经济的兴衰，是经济建设的重要组成部分。同时，交通问题也是一个世界性难题。作为智能交通系统的核心部分，智能交通灯的发展对智能交通系统有着决定性的作用。
第二章 系统总体方案设计 2.1 通行状态设计 十字路口车辆通行状态有四种，假设为东西方向和南北方向，四种状态如图2.1：
南北向绿灯、东西向红灯 南北向黄灯、东西向红灯 南北向红灯、东西向绿灯 南北向红灯、东西向黄灯 图2.1 四种通行状态 系统工作时按照上面四个状态依次循环工作，任何时刻只能有一个方向的车通行，四个状态的工作流程如下：
(1)南北向通行，东西向禁行，南北向绿灯55秒(初始值，工作一个周期后会根据车流量变化);
(2)南北向和东西向都禁行，南北向黄灯5秒(值不变);
(3)南北向禁行，东西向通行，东西向绿灯55秒(初始值，工作一个周期后会根据车流量变化);
(4)南北向和东西向都禁行，东西向黄灯5秒(值不变);
状态(4)完成后又变换到状态(1)，反复循环。
红绿灯的状态表如下表2.1所示：
表2.1 红绿灯状态表 状态1 状态3 状态4 状态6 东西红灯 0 0 1 1 东西黄灯 1 1 1 0 东西绿灯 1 1 0 1 南北红灯 1 1 0 0 南北黄灯 1 0 1 1 南北绿灯 0 1 1 1 说明：1表示灭，0表示亮 2.2 交通灯系统的功能设计 除了常见的基本功能外还增加了车流量检测及自动控制红绿灯时间的功能，提高车辆行驶效率;
为了让特殊车辆快速通行，增加了强制转换功能;通过对车流量的统计，当某段时间内通过的车辆数量总和小于某数时将自动进入闲时模式。
(1)车辆检测技术 随着车辆拥有率的不断升高，道路拥堵特别是十字路口的堵塞变得尤为严重，因此，提高十字路口的通行效率也变得尤为重要，这就需要实时的按照车流量的多少智能调整两个方向的红绿灯时间，最大程度的保证车辆的通行。现今的检测技术主要有红外线检测器、地磁检测器、机械压电检测器、磁频检测器、波频检测器、视频检测器等。红外检测车流量是通过使用红外对接管，一个发射，一个接收，能接收到红外是一个电平(有高有低，看硬件参数的)，有车的时候会挡住红外的接收，这样接收不到红外，没有车的时候一直可以接收到红外，这样一高一低电平通过单片机计数器可以实现车流量统计，本设计以120秒为一个检测周期，对采集到的数据进行运算，再分配两个方向的绿灯时间，例如南北方向的车流量为SN，东西方向的车流量为WE，那么南北方向下一个周期的绿灯时间为Tsn=(120-10)*SN/(SN+WE),舍去小数部分取整数，东西方向的绿灯时间为Twe=120-10-Tsn,公式中减去的10秒为两次5秒黄灯时间。一个周期是固定，但是不能让一边的时间太短或者太长，所以当任何一边的绿灯时间大于90秒时都取90秒，当任何一边的时间小于20秒时都取20秒。由于没有红外对接管，这里使用按键代替。
(2)强制转换功能 每次看到路上的急救车或者消防车被红绿堵在车流中，都是既焦急又无奈，因此设计了强制转换功能，当某个方向有特殊车辆只需按下该方向的强制转换按钮即可立即让该方向的车辆优先通过，这样就为消防和医院的急救争取了时间。
(3)闲时模式 当车流量很少时，特别是夜间，每个方向的车流量都很少，有时甚至没有，这样如果时间设置的很长很容易让司机产生焦虑，因而不顾交通规则强行通过，车流量很少的时候车速往往很快，这样很容易产生交通事故。通过车流量检测，当两个方向的车辆总数少于一定数量时将自动进入闲时模式，即每个方向都是15秒绿灯时间，一旦车流量超过设置的数值时会自动恢复到正常工作状态。
2.3 系统总体框图 系统外接5V直流电源，并和内部时钟电路、复位电路构成单片机最小系统。在最小系统的基础上，由按键电路和检测电路组成输入电路，按键控制特殊情况强制转换，检测电路实时车流量检测，单片机对输入的信号进行运算和处理，产生输出信号，用来控制交通灯模块和数码管驱动，再通过数码管驱动控制数码管显示剩余时间。
电源 交通灯模块 单片机(MCU) STC89C52 时钟电路 数码管驱动模块 (74HC573) 复位电路 按键电路 检测电路 数码管显示 图2.2 系统总体框图 第三章 硬件电路设计 此设计以STC89C52单片机为主控制器，搭载按键、红外对管、发光二极管、数码管驱动及数码管，构成一个完整的智能交通灯系统。总电路图如图3.1所示：
图3.1 总体硬件电路图 通过单片机控制红外对管，当车辆通过时会不停的阻断红外信号，就会产生不断变化的高低电平，计数器T0和T1分别对东西和南北向的车流量进行计数，然后通过单片机计算东西向和南北向下一个周期的绿灯时间分别是多少，再将数据传给数码管驱动和交通灯，最后通过数码管驱动控制数码管显示剩余时间。本设计的硬件核心是单片机(MCU)，型号是STC89C52RC。
3.1 STC89C52RC单片机简介 STC89C52RC单片机是深圳宏晶公司设计的一款高速、低功耗的单片机，并且兼容传统8051单片机。
3.1.1 STC89C52RC主要特性 (1)增强型8051单片机，有6和12两个时钟/机器周期可以任意选择，完全兼容传统8051 (2)工作电压：5V单片机(5.5V～3.3V)/3V单片机(3.8V～2.0V) (3)频率范围：0～40MHz，实际工作频率可达48MHz (4)用户应用程序空间ROM为8K字节 (5)片上集成512字节数据存储空间RAM (6)通用I/O口(32个) (7)支持ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器和仿真 器，可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序 (8)具有EEPROM功能 (9)具有看门狗功能 (10)共3个16位定时器/计数器 (11)PDIP40封装 3.1.2 STC89C52RC单片机的工作模式 (1)正常工作模式：典型功耗4mA～7mA (2)空闲模式：典型功耗2mA (3)掉电模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 3.1.3 STC89C52RC引脚功能说明 STC89C52RC引脚图如图3.2所示 VCC(40引脚)：电源电压 GND(20引脚)：接地 P0端口(39～32引脚)：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。P0口可以作为普通的I/O口使用，但需加上拉电阻构成准双向口。当作为普通I/O口输入 时，应先向端口的输出锁存器写入1。在访问外部程序和数据存储器时，P0口可 以作为地址总线(低8位)和8位数据的分时复用总线。
P1端口(1～8引脚)：8位准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P1口是专为用户使用的准双向I/O口，当作为普通I/O口输入时，应先向端口的输出锁存器 写入1。
此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)，这是和89C51的区别。具体参见下表3.1：
在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。
表3.1 P1.0和P1.1引脚复用功能 引脚号 功能特性 P1.0 T2(定时器/计数器2外部计数输入)，时钟输出 P1.1 T2EX(定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制) 图3.2 STC89C52RC引脚图 P2端口(P2.0～P2.7，21～28引脚)：P2口是一个带内部上拉电阻的8位向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2口可以作为地址总线(高8位)。
P3端口(P3.0～P3.7，10～17引脚)：8位准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P1口是专为用户使用的准双向I/O口，当作为普通I/O口输入时，应先向端口的输出锁存器写入1。
P3口除作为一般I/O口外，还有第二种复用功能，如下表所示：
表3.2 P3口引脚复用功能 引脚号 复用功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 (外部中断0) P3.3 (外部中断1) P3.4 T0(定时器0的外部输入) P3.5 T1(定时器1的外部输入) P3.6 (外部数据存储器写选通) P3.7 (外部数据存储器读选通) RST(9引脚)：复位信号输入端，高电平有效。当单片机运行时，该引脚维持大于两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，单片机将进行复位。在单片机正常工作时，该引脚电压低于0.5V。
ALE/(30引脚)：ALE为低8位地址锁存允许信号。在系统扩展时，ALE的负跳沿将P0口发出低8位地址锁存在外接地址锁存器中，然后P0口再作为数据端口，以实现P0口的低8位地址和数据分时传送。
此外，单片机运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率的1/6，该正脉冲信号可以作为时钟源或者定时信号使用。但是要注意的是，每次单片机访问外部RAM时要丢失一个ALE脉冲。因此，严格的说用户不宜用ALE作为精确的时钟源或者定时信号。
为该引脚的第二功能，在对片内Flash存储器编程时，此引脚作为编 程脉冲输入端。
(29引脚)：片外程序存储器的读选通信号。在单片机读外部程序存储器时，此引脚输出脉冲的负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。此引脚接外部存储器的端，在访问外部RAM时，信号无效。
/VPP(31引脚)：外部程序存储器访问允许控制端。为低电平时，单片机访问从0000H到FFFFH的外部程序存储器，内部程序存储器不起作用。当为高电平时，单片机读取内部程序存储器。VPP为该引脚第二功能，是编程电压输入端。在对片内Flash固化编程时应加+5V或+12V电压。
XTAL1(19引脚)：片内振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2(18引脚)：片内振荡器反相放大器的输出端。
3.1.4 特殊功能寄存器(SFR) 在STC89C52RC片内存储器中，80H～FFH共128个单元位特殊功能寄存器(SFR)，SFR的地址空间如下表3.3所示：
表3.3 STC89C52RC的特殊功能寄存器 特殊功能寄存器符号 名称 字节地址 位地址 B B寄存器 F0H F7H～F0H A(Acc) 累加器 E0H E7H～E0H PSW 程序状态字 D0H D7H～D0H TH2 定时器/计数器2(高字节) CDH — TL2 定时器/计数器2(低字节) CCH — RCAP2H 定时器2 16位扑捉/自动重载(高字节) CBH — RCAP2L 定时器2 16位扑捉/自动重载(低字节) CAH — T2MOD 定时器/计数器2方式控制 C9H — T2CON 定时器/计数器2控制 C8H CFH～C8H IP 中断优先级控制 B8H BFH～B8H P3 P3口 B0H B7H～B0H IE 中断允许控制 A8H AFH～A8H P2 P2口 A0H A7H～A0H SBUF 串行数据缓冲器 99H — SCON 串行控制 98H 9FH～98H P1 P1口 90H 97H～90H TH1 定时器/计数器1(高字节) 8DH — TH0 定时器/计数器0(高字节) 8CH — TL1 定时器/计数器1(低字节) 8BH — TL0 定时器/计数器0(低字节) 8AH — TMOD 定时器/计数器方式控制 89H — TCON 定时器/计数器控制 88H 8FH～88F PCON 电源控制 87H — DPH 数据指针高字节 83H — DPL 数据指针低字节 82H — SP 堆栈指针 81H — P0 P0口 80H 87H～80H 并非所有的地址都被定义，从80H～FFH共128个字节只有一部分被定义。还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。
不应将“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。
STC89C52RC和其他89C51一样都有T0、T1两个定时器/计数器，都具有四种工作方式，通过工作方式控制寄存器TMOD进行模式和工作方式的选择，TMOD格式如表3.4所示：
表3.4 TMOD格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/ M1 M0 GATE C/ M1 M0 T0方式字段 T1方式字段 TMOD各位功能如下：
(1)GATE——门控位 GATE=0时，仅用运行控制位TRx(x=0,1)来控制定时器/计数器计数;
GATE=1时，需用外中断引脚上的高电平与运行控制位TRx共同控制定时器/计数器计数。
(2)M1、M0——工作方式选择位 M1、M0有四种编码，分别代表四种工作方式，如表3.5所示 表3.5 M1、M0工作方式选择 M1 M0 工作方式 0 0 方式0: 13为定时器/计数器 0 1 方式1: 16位定时器/计数器 1 0 方式2：
8位的常数自动重新装载的定时器/计数器 1 1 方式3：
仅适用于T0，此时T0分成两个8位的计数器，T1停止计数 (3)C/——计数器模式和定时器模式选择位 C/=0，为定时器模式，对晶振12分频后的脉冲进行计数。
C/=1，为计数器模式，计数器对外部引脚T0或T1的外部脉冲(负跳变) 计数。
TCON 有八位，可按位寻址，该设计中只需用到高四位，故只对高四位进行说明：
(1)TF1/TF0——计数溢出标志位 当计数器溢出时，该位置“1”，应软件清“0”。
(2)TR1/TR0——计数运行控制位 该位置“1”时启动定时器/计数器工作;
该位清“0”时停止定时器/计数器工作。
STC89C52RC除了有定时器/计数器0和定时器/计数器1之外，还增加了一个定时器/计数器2。控制和状态位分别位于T2CON(见表3.6)和T2MOD(见表3.7)。
定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择。定时器2有三种工作模式：捕捉方式、自动重载和波特率发生器。工作模式由T2CON中的相关位选择(如表3.8所列)。定时器2 有2 个8位寄存器：TH2和TL2。
表3.6 特殊功能寄存器T2CON CFH CEH CDH CCH CBH CAH C9H C8H TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/ CP/ 表3.7 定时器2模式控制寄存器(T2MOD) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 - - - - - - T2OE DCEN 表3.8 定时器2工作方式 RCLK+TCLK CP/ TR2 模式 0 0 1 16位自动重装 0 1 1 16位捕获 1 X 1 波特率发生器 X X 0 (关闭) 自动重装模式该模定时器2递增计数到0FFFFH，并在溢出后将TF2置位，然后将RCAP2L 和RCAP2H中的16位值作为重新装载值装入定时器2。RCAP2L和RCAP2H的值是通过软件预设的。
3.2 各模块电路设计 3.2.1 时钟电路 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图3.3(a) 所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用晶振和两个30pF电容组成的并联谐振回路。
外部方式的时钟电路如图3.3(b)所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。
(a)内部方式时钟电路 (b)外部方式时钟电路 图3.3 时钟电路 3.2.2 复位电路 复位就是对单片机的进行初始化操作。其主要功能就是将PC值初始化，使单片机从0000H单元开始执行程序。复位除了进入系统的正常初始化之外，当系统处于死循环状态时，为正常工作，可以按复位键重新启动。此设计采用的是按键电平复位，如图3.4所示：
图3.4 复位电路 3.2.3 强制转换电路 强制转换电路是在有特殊车辆或者紧急情况需要一边马上通行的情况下，按下相应的按键，该方向就会一直保持绿灯，紧急情况解除时只需要按复位键即可进入正常模式。
如图3.5所示，正常模式下P3.0和P3.1脚都是高电平，当按下南北向按键时P3.1脚会检测到低电平，通过程序控制使南北向绿灯常亮，东西向保持红灯亮;
反之，当按下东西向按键时，P3.0脚会检测到低电平，此时，东西向绿灯常亮，南北向保持红灯亮。
图3.5 强制转换电路 3.2.4 车流量检测电路 如图3.6所示，东西向检测按键接单片机P3.4脚，南北向接P3.5脚，初始状态两引脚都是高电平，当有车辆通过时，按键将被压下闭合，使得对应引脚变为低电平，计数器接收到该信号将自动加1，计数以120秒为一个周期，当到达120秒时计数器将自动置零重新计数。通过对计数器的数据进行运算，分配南北向和东西向的绿灯时间。
图3.6 车流量检测电路 3.2.5 数码管显示电路 如图3.7所示，两个74HC573锁存器，U2是位选锁存器，U3是段选锁存器，当锁存引脚为高电平时为直通状态，当为低电平时为锁存状态，锁定后数据将不再变化，直到解除锁定，通过一定的延时可以实现数码管的动态显示，但是由于延时时间很短，肉眼无法分辨，所以我们看到的是静态的。
图3.7 数码管显示电路 3.2.6 红绿灯显示电路 如图3.8所示，所有发光二极管正极接正5V电压，通过控制负 极的电平来决定是否点亮，例如，当P0.0脚为低电平时，南北方向的 红灯将被点亮，当P0.0为高电平时，南北方向的红灯将熄灭。
图3.8 红绿灯显示电路 特别需要注意的是，因为P0口内部是漏极开路型，所以在做I/O口使用时需要加上上拉电阻，否则电流不足以驱动发光二极管。如图3.9所示：
图3.9 P0口接上拉电阻 第四章 软件设计 4.1 程序主体设计 本设计采用keil软件进行软件设计，编译后生成hex文件可供proteus进行软件仿真和硬件下载到单片机仿真。软件系统由很多模块组成：主程序、初始化程序、延时函数、定时函数、交通灯函数、数码管动态显示函数、东西向和南北向强制转换函数等。对它们进行有序的组合才能让系统正常工作。程序流程图如图4.1所示：
开始 初始化 设定初值 P3.0和P3.1电平检测 东西向红灯 P3.0为低电平 P3.1为低电平 南北向绿灯 东西向绿灯 南北向黄灯5秒 南北向车流量 东西向车流量 南北向红灯 东西向绿灯 南北向红灯 南北向绿灯 东西向红灯 东西向黄灯5秒 图4.1 程序流程总图 4.2 模块化程序设计 4.2.1 主程序 在C语言中有且必须有一个主函数main，都是从main函数开始执行，又是以main函数结束。
void main(void) { init(); //初始化函数 k1=1; k2=1; for(;;) { light(); led(); changewe(); changesn(); } } 首先调用初始化函数，然后将强制转换按钮置高电平，最后进入一个for循环这是一个死循环，循环中调用了很多子程序，如交通灯函数、数码管显示函数、东西向和南北向的强制转换函数。
4.2.2 初始化函数 初始化函数是对计数器和定时器的一些模式和工作方式进行选择、赋初值以及启动计数器和定时器。我们需要对计数器T0、T1和定时器T2赋初值，因为计数器都是从0开始计数，故将计数器的初值都赋值为0，因为工作在方式1，所以，最大计数65536次，对于定时器T2，工作在16位自动重装模式，晶振频率为12MHz,故计数周期为T=12/12MHz=1us，最多计时65.5ms就会溢出，因此采用50ms计时，初值为X=65536-50000，所以RCAP2H = (65536-50000)/256，RCAP2L = (65536-50000)%256。
void init(void) { T2CON=0x01; //16位自动重装 TMOD = 0x55; //计数器T0、T1，工作方式1 TH0=0; //计数初值清0 TL0=0; //计数初值清0 ET0=1; //使T0中断可以溢出 EA =1; //开启总中断 IT0=1; TR0=1; //计数器0启动 TH1=0; //计数初值清0 TL1=0; //计数初值清0 ET1=1; //使T1中断可以溢出 IT1=1; TR1=1; //计数器1启动 RCAP2H = (65536-50000)/256;//晶振12M 60ms 16bit 自动重载 RCAP2L = (65536-50000)%256; ET2=1; //打开定时器中断 TR2=1; //打开定时器开关 } 4.2.3 定时函数 定时函数是通过定时器T2进行定时，主要有两个定时，一个是1秒定时，当一秒到了数码管显示时间将进行减1操作;
另外一个是120秒定时，本设计以120秒为一个周期通过计数器T1和T0分别对南北向和东西向车流量进行计数，然后对数据进行运算，求出两个方向的绿灯时间，最后对计数器清零，重新开始计数。
4.2.4 毫秒延时函数 void delay(uchar t) { uchar i; for(t;t>0;t--) { for(i=120;i>0;i--); } } 单片机的晶振是12M时，通过keil仿真该延时函数接近1ms(0.986us)的时间。其他函数中有很多地方需要用到延时函数，比如数码管动态显示、按键的消抖都需要很短暂的延时。
4.2.5 交通灯函数 void light() { P0=c[k]; } 交通灯由12个发光二极管组成，正极都接在正5V电压上，因为通过P0口控制发光二极管负极的高低电平来点亮或者熄灭发光二极管，该函数中通过在不同时间把数组c[4]={0x33,0x35,0x1E,0x2E}的某个元素赋值给P0口来控制交通灯。
4.2.6 数码管显示函数 void led() { P2=b[0]; //南北向个位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[SN%10]; //南北向个位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[1]; //南北向十位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[SN/10]; //南北向十位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[2]; //东西向个位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[WE%10]; //东西向个位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[3]; //东西向十位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[WE/10]; //东西向十位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); } 通过锁存器74HC573可以动态的显示四位数码管，因为延时时间极短，人眼不能分辨，所以我们看起来是静态的，实际上是数码管在不停的动态扫描。这样做主要是为了节省I/O口。
4.2.7 强制转换函数 强制转换函数主要是不停的扫描按键电平，当相应方向按键为低电平时将会使该方向的绿灯点亮，另外一个方向的红灯点亮。该函数中要注意按键的消抖，本设计中采用软件消抖，就是检测到低电平时进行一个很短的延时，然后看按键是否还为低电平，如果是则确定是按键按下，然后执行后面的程序。
第五章 仿真测试 5.1 软件仿真 本设计通过使用Proteus进行软件仿真，将系统电路图绘制完成，在单片机上将Keil软件编译生成的hex输出文件载入就可以进行仿真。仿真结果如下：
图5.1 Proteus仿真(南北向绿灯、东西向红灯) 图5.2 Proteus仿真(南北向黄灯、东西向红灯) 图5.3 Proteus仿真(南北向红灯、东西向绿灯) 图5.4 Proteus仿真(南北向红灯、东西向黄灯) 图5.5 Proteus仿真(南北向、东西向强制转换电路) 5.2 硬件仿真 根据电路图使用万能板做成成品，将程序下载到单片机进行硬件仿真，仿真结果如下图：
图5.6 硬件仿真(南北向绿灯、东西向红灯) 图5.7 硬件仿真(南北向黄灯、东西向红灯) 图5.8 硬件仿真(南北向红灯、东西向绿灯) 图5.9 硬件仿真(南北向红灯、东西向黄灯) 图5.10 硬件仿真(南北向强制通行) 图5.11 硬件仿真(东西向强制通行) 5.3 功能测试 经过对设计所包括的功能进行一一测试，均测试通过。车流量检测电路正常工作，计数正确。当计数总数少于20时将进入闲时模式，每个方向15秒绿灯，5秒黄灯，总共40秒一个小周期，三个小周期构成一个大周期120秒，一个大周期内计数器总数大于20将自动进入正常模式。强制转换为单向通行时将不会自动恢复到正常模式，只有按复位键才能恢复正常。
第六章 总结 经过一个月的努力，查看各种书记、资料，通过网络搜索，认真学习了单片机的基础相关知识，对以前所学的知识进行了巩固，圆满完成了毕业设计。
首先是对交通信号灯的功能进行构思，通过不同的方案的比较，主要是车流量检测方案的选择，最终选择红外对管检测，原因是红外检测灵敏度高，操作方便，寿命长，维护方便，成本低。其次是对元器件的选择，设计中需要两个计数器和一个定时器，89C51只有两个定时器/计数器无法满足需要，因此选择STC89C52,它具有三个定时器/计数器，数码管驱动选择74HC573锁存器，编程简单，选择完成后就是对电路图的绘制，然后进行软件编程，编译后生成hex文件，通过proteus软件进行软件仿真，在仿真中不断的修改源程序，直至程序和仿真满足自己的目标。最后按照电路图在万能板上用电烙铁进行焊接，连接好电路。硬件电路连接好后将程序下载到单片机，连接电源线进行硬件仿真。
在整个过程中遇到各种问题，不过通过反复检查修改，问题逐渐减少，最后完全达到了自己最初的目标，软硬件都能正常仿真运行。通过本次设计学会了很多，也将大学四年所学的知识进行了整合运用，在实践中对知识的理解更透彻。
参考文献 [1]方俊锋.嵌入式8位MCU内核的设计研究[D].陕西：西安电子科技大学，2003.[2]孙玉芳.基于单片机的智能交通灯控制系统的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2009.[3]周蔚吾.道路交通信号灯控制设置技术手册[M].北京：知识产权出版社,2009.[4]迈尔斯(英).智能交通系统手册[M].北京，人民交通出版社，2007.[5]邹力.物联网与智能交通[M].北京,电子工业出版社，2012.[6]余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社,2000.[7]李学海.标准80C51单片机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社,2006.[8]雷丽文 .微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.[9]张靖武,周灵彬.单片机原理、应用与PROTEUS仿真[M].北京：电子工业出版社，2008。
[10]张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计[M].北京：电子工业出版社,2008. 致 谢 在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师XX老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意!从论文的开题到完成，XX老师给了我很多意见和帮助，还给了很多参考资料，从旁引导我完成这篇论文。XX老师严谨的治学态度加上丰富的专业知识使我受益匪浅，在此，再次向佘老师表示衷心的感谢。
此外还要感谢一起生活四年的室友们，感谢那些一起努力的日子，在论文完成过程中给我的帮助，包括资料的收集，图书的借阅，还有论文的排版，没有你们的帮助，我的论文不可能完成的如此顺利。
最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的老师。
附录：
源程序 #include #define uchar unsigned char sbit k1=P3^0; //东西向强制通行按键 sbit k2=P3^1; //南北向强制通行按键 sbit L2=P3^7; //位选锁存器使能端 sbit L1=P3^6; //段选锁存器使能端 uchar code a[10]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}; uchar code b[4]={0x40,0x80,0x10,0x20}; //P1口低有效 uchar code c[4]={0x33,0x35,0x1E,0x2E}; //P0口 低电平有效 int SN=55,WE=60,SN_G=55,WE_G=55; //SN表示南北方向 WE表示东西方向 int n=0,p; uchar i,k=0,count=0,count1=0,count2,num=0; void delay(uchar t); void light(); void led(); void changesn(); void changewe(); /*******程序初始化**********/ void init(void) { T2CON=0x01; //16位自动重装 TMOD = 0x55; //计数器T0、T1，工作方式1 TH0=0; //计数初值清0 TL0=0; //计数初值清0 ET0=1; //使T0中断可以溢出 EA =1; //开启总中断 IT0=1; TR0=1; //计数器0启动 TH1=0; //计数初值清0 TL1=0; //计数初值清0 ET1=1; //使T1中断可以溢出 IT1=1; TR1=1; //计数器1启动 RCAP2H = (65536-50000)/256;//晶振12M 60ms 16bit 自动重载 RCAP2L = (65536-50000)%256; ET2=1; //打开定时器中断 TR2=1; //打开定时器开关 } /********定时函数*********/ void timer(void) interrupt 5 { TF2=0; //TF2清0 count++; n++; if(count>=20) //定时满1秒， { if(n>=2400) //定时满120秒 { n=0; count2=256*TH0+TL0; //东西向车流量 count1=256*TH1+TL1; //南北向车流量 p=count1+count2; TH0=0; TL0=0; TH1=0; TL1=0; if(p<=20) { SN_G=15; WE_G=15; } else { SN_G=110*count1/p; if(SN_G>20) { if(SN_G>90) { SN_G=90; WE_G=20; } else WE_G=110-SN_G; } else { SN_G=20; WE_G=90; } } } SN--; WE--; led(); count=0; if(SN==0||WE==0) { k++; if(k>3) //当k》3执行switch程序 k=0; switch(k) { case 0: SN=SN_G,WE=SN_G+5;break; case 1: SN=5,WE=5;break; case 2: SN=WE_G+5,WE=WE_G;break; case 3: SN=5,WE=5;break; } } } } /******延时T毫秒*********/ void delay(uchar t) { uchar i; for(t;t>0;t--) { for(i=120;i>0;i--); } } /*********交通灯函数*******/ void light() { P0=c[k]; } /*******数码管时间显示********/ void led() { P2=b[0]; //南北向个位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[SN%10]; //南北向个位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[1]; //南北向十位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[SN/10]; //南北向十位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[2]; //东西向个位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[WE%10]; //东西向个位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); P2=b[3]; //东西向十位数码管位选 L2=1; L2=0; P2=a[WE/10]; //东西向十位数码管段选 L1=1; L1=0; delay(20); } /*******东西向强制转换函数*******/ void changewe() { if(!k1) { delay(20); //按键防抖延时 if(!k1) { P0=0X1E; while(1) { for(i=0;i<=3;i++) { P2=b[i]; L2=1; L2=0; P2=0X00; //将所有数码管显示“88“ L1=1; L1=0; delay(20); } } } } } /******南北向强制转换函数*********/ void changesn() { if(!k2) { delay(20); //按键防抖延时 if(!k2) { P0=0X33; while(1) { for(i=0;i<=3;i++) { P2=b[i]; L2=1; L2=0; P2=0X00; //将所有数码管显示“88“ L1=1; L1=0; delay(20); } } } } } /********主函数********/ void main(void) { init(); //初始化函数 k1=1; k2=1; for(;;) { light(); led(); changewe(); changesn(); } } led(); changewe(); changesn(); } }
推荐阅读：
城市智能交通系统研究论文提纲11-15
基于大数据的城市智能交通系统设计研究02-10
我国智能交通系统研究论文（共3篇）04-28
城市智能交通系统研究论文（精选3篇）04-28
智能交通系统中道路标识线自动提取方法09-23
智能交通系统中的车辆跟踪与识别研究09-10
交通基础设施群智能监控预警系统建设方案05-12
基于流量大数据的智能交通信号控制系统分析02-02
