【正文】 ....... 16 電源電路設(shè)計 ............................................................................................ 16 時鐘電路設(shè)計 ............................................................................................ 17 JTAG 電路設(shè)計 ........................................................................................... 18 xx 大學學士學位論文 IV DSP 與外圍電路的連 接 ................................................................................... 18 CPLD 及相關(guān)電路設(shè)計 ..................................................................................... 18 DSP 與 CPLD 之間的連接 ................................................................................. 19 本章小結(jié) .......................................................................................................... 19 第 5 章 軟件部分的設(shè)計 ........................................................................................... 23 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 .......................................................................................... 23 總體設(shè)計流程 圖 .............................................................................................. 24 時鐘發(fā)生器 ...................................................................................................... 25 時鐘模式寄存器 ........................................................................................ 25 時鐘工作模式 ............................................................................................ 26 時鐘模式的初始化設(shè)定 ............................................................................ 26 信號燈的控制模塊 .......................................................................................... 27 顯示陣列的數(shù)字顯示 ...................................................................................... 29 陣列數(shù)字顯示 ............................................................................................ 29 通用定時器 ...................................................................................................... 31 主程序設(shè)計 ...................................................................................................... 32 本章小結(jié) .......................................................................................................... 32 結(jié)論 ............................................................................................................................. 34 致謝 ............................................................................................................................. 35 參考文獻 ..................................................................................................................... 36 附錄 A ......................................................................................................................... 37 附錄 B ......................................................................................................................... 41 附錄 C ......................................................................................................................... 45 附錄 D ......................................................................................................................... 48 xx 大學學士學位論文 1 第 1章 緒論 本課題的研究背景 隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人 、 車 、路三者之間的協(xié)調(diào)已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)城市交通數(shù)據(jù)檢測，交通燈信號控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，他是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何采用適合的控制方法，最大限度的利用好耗費巨資 修建的城市道路，緩解主干道與匝道，市區(qū)同周邊城區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。而 DSP 是伴隨著微電子學，數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)等學科的發(fā)展而產(chǎn)生的，是體現(xiàn)這三個學科綜合科研成果的器件。由于他的特殊的 結(jié) 構(gòu)設(shè)計，可 以 把數(shù)字信號處理中的一些理論和算法實時實現(xiàn)，并逐步進入控制市場，因而在計算機應(yīng)用領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文提出了基于 DSP 的交通燈綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計。 交通燈的發(fā)展 19 世紀初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表 示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國倫敦議會大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)， 1868 年 12 月 10 日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當時英國機械師德 哈特設(shè)計、制造的燈柱高 7 米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈 煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世 23 天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷 送了性命。 從此，城市的交通信號燈被取締了。直到 1914 年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時已是 “電氣信號燈 ”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號燈。 隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈 (紅、黃、綠三種標志 )于 1918 年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 黃色信號燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著 “科學救國 ”的抱負到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天， 他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。回到宿舍，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 定。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。 中國最早的馬路紅綠燈，是于 1928 年出現(xiàn)在上海的英租界。 從最早的手牽皮帶到 20 世紀 50 年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。 交通 指揮燈是非裔美國人加萊特在 1923 年發(fā)明的。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動轉(zhuǎn)換的燈光信號有一段時間了。但是由于火車是按固定的時刻表以單列方式運行的，而且火車要停下來不是很容易，因此鐵路上使用的信號只有一種命令 ，通行。公路交通的紅綠燈則不一樣，它的職責在很大程度上是要告訴汽車司機把車輛停下來。 開車的人誰也不愿意看到停車信號。美國夏威夷大學心理學家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系的傾向。他說：駕車者看到黃燈亮時，心里便暗暗作好加速的準備。如果此時紅燈亮了，馬上就會產(chǎn)生一種失望的感覺。他把交叉路口稱作 “心理動力區(qū) ”。如果他的理論成立的話，這個區(qū)域在佛羅伊德心理學理論中應(yīng)該是屬于超我 （ supere go） 而非本能（ id）的范疇。 新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來。犯事的司機不久就會收到罰款單。有的紅綠燈還具備監(jiān)測車輛行駛速度的功能。 最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國倫敦。那時的交通燈只有紅、綠兩色，經(jīng)改良后，再增加一盞黃色的燈，紅燈表示停止，黃燈表示準備，綠燈則表示通行。 其實 ,用這三色來作交通訊號和人的視覺機能結(jié)構(gòu)和心理反應(yīng)有關(guān)。 我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細胞。桿狀細胞對黃色的光特別敏感， 三種錐狀細胞則分別對紅光、綠光及藍光最敏感。由于這種視覺結(jié)構(gòu)，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍色也容易分辨，但因為眼球，對藍光敏感的感光細胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學問的呀！ 顏色也有活動 (activity)的含意，要表達熱或劇烈的話，最強是紅色，其次是黃色。綠色則有較冷及平靜的含意。因此，人們常以紅色代表危險，黃色代表警覺，綠色代表安全。 而且，由于紅光的穿透力最強，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見度比較 低，也容易被看見，不會發(fā)生事故。所以我們用紅色表示禁止。 本課題的研究目的和意義 為了使交通燈的控制更加靈活，適合各種突發(fā)情況，實現(xiàn)最佳的交通控制 (即在有重要車輛時，改變信號燈的控制，以有利益重要車輛的快速通過 )，同時系統(tǒng)又不過于復(fù)雜，這里采用了與人們生活方式密切相關(guān)的時間作為控制依據(jù)。路口的無緊急情況時，以時間為依據(jù)控制信號燈 ，使其 按照正常順序運行，而當有緊急情況時則按照緊急處理規(guī)則改變信號燈的狀態(tài)變換。所以，路口交通燈的控 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 制規(guī)律是以是否有緊急情況而發(fā)生改變。使信號燈能按預(yù)設(shè)的規(guī)律在不同情況下按要求有不同 的配置輸出，這就是交通燈信號控制器的基于 DSP 的設(shè)計與實現(xiàn)。 DSP 是 電子信息科學與技術(shù)專業(yè)的 一門重要的專業(yè)課，該課程不但有較高的理論基礎(chǔ)要求，而且實踐性很強。通過課程設(shè)計一方面可鞏固已學過的理論知識，更重要的是給 了我 一次獨立設(shè)計的實踐機會，培養(yǎng) 了我 設(shè)計能力和實際工作能力，提高了 我 的 動手 能力。 本次畢業(yè)設(shè)計將是對我 四 年來學習的一次綜合測試。通過這次設(shè)計實踐工作，會使我學到許許多多書本上沒有的東西，讓我養(yǎng)成嚴謹、活潑的工作作風 。這將是對所學知識進行的一次實踐，使專業(yè)知識得到鞏固和加深。