【正文】 ，對(duì)緩解交通阻塞，提高暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。地面道路是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，交通狀況十分復(fù)雜，使目前交通燈控制器的單一時(shí)段控制已不能滿足現(xiàn)代交通流量的多變性，特別是在交通流量高峰時(shí)，往往會(huì)造成交通路口的通過(guò)率下降，甚至出現(xiàn)交通混亂現(xiàn)象，城市的交通擁擠問(wèn)題正逐漸引起人們的注意。道路平面交叉口(簡(jiǎn)稱交叉口)是交通網(wǎng)中通行能力的“隘口”和交通事故的“多發(fā)源” ，國(guó)內(nèi)外城市的交通事故約有一半發(fā)生在交叉口。因此，交叉口這個(gè)事故多發(fā)源不能不引起人們的高度關(guān)注。隨著交通技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們?cè)O(shè)計(jì)出了適應(yīng)各種需要的交通檢測(cè)器、信號(hào)控制機(jī)和交通信號(hào)燈。交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具?，F(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車，對(duì)于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用。目前絕大部分交通燈其時(shí)間都是設(shè)定好的，采用的是單段式定時(shí)控制或多段式定時(shí)控制，其最大的缺點(diǎn)是綠燈時(shí)間和綠信比是固定的或是分時(shí)段固定的，且最佳綠燈時(shí)間和最佳綠信比的整定較為困難，需要大量的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),且很多情況下整定所得值并不是最優(yōu)的,甚至是不合理的。控制起來(lái)都不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)。這次設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一弊端進(jìn)行了改進(jìn)，較好地解決了這一問(wèn)題。根據(jù)實(shí)時(shí)車流量對(duì)各路口的綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，大大加強(qiáng)了其靈活性和實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)本著“先到先服務(wù)”的原則，在保證交通安全性不降低的條件下提高了交通效率。與傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)相比，該控制系統(tǒng)有一定的智能水平和很強(qiáng)的控制能力。 單片機(jī)概述隨著微控技術(shù)的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用在不斷走向深入。它的應(yīng)用比定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。也就是說(shuō)單片機(jī)應(yīng)用的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的革命。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)路得單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告到了廣泛應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化控制。因此單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用已成為高技術(shù)工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。因此了解單片機(jī)知識(shí)，掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)具有重大的意義。本文主要從計(jì)算機(jī)的應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理,用以控制過(guò)往車輛的正常運(yùn)作。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò) 3 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU 功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。2 項(xiàng)目概述隨著微控技術(shù)的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用在不斷走向深入。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制，數(shù)據(jù)采集，智能化儀表，機(jī)電一體化，家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化控制。本項(xiàng)目主要從單片機(jī)應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用來(lái)控制過(guò)往車輛的正常運(yùn)作。 項(xiàng)目要求基于 STC89C52 單片機(jī)的數(shù)顯交通燈的設(shè)計(jì)，主要功能有：(1)東西南北路口直行與轉(zhuǎn)彎交替通行，數(shù)碼管顯示直行通行倒計(jì)時(shí)。(2)紅黃綠燈顯示包括人行道在內(nèi)的道路交通狀態(tài)。(3)某一方向道路擁擠時(shí)，可以人工控制調(diào)節(jié)東西南北通行時(shí)間。(4)緊急情況時(shí)，各路口交通燈顯示紅燈，數(shù)碼管保持?jǐn)?shù)據(jù)不變。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和功能，將系統(tǒng)分為主控模塊、LED 顯示模塊、電源電路、復(fù)位電路、按鍵電路、晶振電路、驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖 21 所示。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告時(shí)間顯示晶振電路STC89C52單片機(jī)驅(qū)動(dòng)74ls245紅燈狀態(tài)黃燈狀態(tài)綠燈狀態(tài)按鍵電路電源電路圖 21 基于 STC89C52 單片機(jī)的數(shù)顯交通燈系統(tǒng)組成框圖3 硬件設(shè)計(jì) 方案比較、設(shè)計(jì)與論證 電源提供方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。我們考慮了兩種電源方案方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。 顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈?，我們考慮了三種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字苻，無(wú)法勝任題目要求。方案二：完全采用點(diǎn)陣式 LED 顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。方案三：采用數(shù)碼管與點(diǎn)陣 LED 相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時(shí)數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用數(shù)碼管與 LED 燈分別顯示時(shí)間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊第三種方案可互補(bǔ)一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 芯片簡(jiǎn)介 MSC51芯片簡(jiǎn)介MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8051 是 MCS51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM):8051 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖 31 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：8051 共有 4 組 8 位 I/O 口(P0 、 PP2 或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告中斷系統(tǒng)：8051 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路：8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL 的 MCS51 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。圖 32 MCS51 結(jié)構(gòu)圖MCS51 的引腳說(shuō)明：MCS51 系列單片機(jī)中的 8038051 及 8751 均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：如圖 33 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告圖 33 MCS51 的引腳說(shuō)明Pin9:RESET/Vpd 復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器