【正文】 .......................................................................... 18 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ....................................................................................................... 19 總 結(jié) ................................................................................................................................... 19 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................................... 20 附錄 ....................................................................................................................................... 21 致 謝 ................................................................................................................................... 29 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 1 引 言 概述 現(xiàn)在，紅黃綠燈安裝在各個道路口上，交通燈已成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在 19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的信號燈，用以指揮馬車通行。這算是世界上最早的交通信號燈了。早在 1868 年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，就安裝了煤氣紅綠燈來指揮過往車輛。它由紅、綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869 年 1 月 2日，煤氣燈爆 炸，造成警察受傷，所以就被取消了。 在美國出現(xiàn)了電氣啟動的紅綠燈，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914 年始安裝在紐約市 5 號大街的一座高塔上。紅燈表示“停止”，綠燈表示“通行”。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下喇叭，紅燈就變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事 故。 信號燈的出現(xiàn)，使交通管制變得方便有效，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非設(shè)定某一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁止通行信號，紅燈亮?xí)r，通行的車輛必須在路口的停車線前停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分越過停車線而不能安全停車時可以通過。 我們現(xiàn) 在生活中常見的是，交通燈和倒計(jì)時時間顯示，倒計(jì)時時間一般是設(shè)定后不變的?，F(xiàn)在城市車輛擁堵，當(dāng)遇到車輛擁堵和道路情況復(fù)雜的時候就顯得力不能及了。有些主干道路采用了車流量檢測器，對道路行駛的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，了解道路的通行狀況。 本文設(shè)計(jì)了可監(jiān)測車流量的十字路口交通燈，可實(shí)現(xiàn)對東西車道的車流量進(jìn)行監(jiān)測，對現(xiàn)在交通控制系統(tǒng)做一個初步的模擬 ，并探討更有效的緩解交通壓力的解決方案。 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 論文研究內(nèi)容及要求 論文要求 本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生熟練掌握單片機(jī)如 MCS52系列單片機(jī) 的構(gòu)成及工作模式，學(xué)會使用其 32個 I/O 端口以及中斷、定時器設(shè)定等功能。通過了解現(xiàn)有的交通燈控制系統(tǒng)，運(yùn)用單片機(jī)及其它一些電子元件建立一個微控制交通燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下基本功能： （ 1） 初始東西綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車。 （ 2）延時 27s，東西路口綠燈熄滅，黃燈亮 5秒。 （ 3）黃燈熄滅后，東西路口紅燈亮同時南北路口綠燈亮，南北方向開始通車。 （ 4）延時 27s，南北方向綠燈滅，黃燈亮 5 秒，然后又切換成東西方向通車，如此重復(fù)。 （ 5） 當(dāng)發(fā)生交通意外 (中斷產(chǎn)生 )時，全部亮紅燈，進(jìn)行交通事故的處理。當(dāng)事故處理完 畢（再次按中斷鍵），重新按上述方式工作。 （ 6） 設(shè)置檢測車流量模塊，當(dāng)交通燈為綠燈時，可初步檢測道路車量通行狀況，并記錄下來。 研究內(nèi)容 本課題研究的內(nèi)容有如下幾個方面： （ 1）基于 STC89C52 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理。 （ 2）基于 STC89C52 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 （ 3）基于 STC89C52 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)各組成模塊原理及其硬件電路設(shè)計(jì)。 （ 4）基于 STC89C52 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理圖 在本章中，我們將對可監(jiān) 測車流量的十字路口交通燈的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并給出它的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)的功能以及系統(tǒng)的操作。 方案的設(shè)計(jì)思路 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈 點(diǎn) 亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間，表1 為指示燈點(diǎn)亮的方案，設(shè)東西道比南北道的車流量大。 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 表 1 指示燈點(diǎn)亮的方案 時間 45S 5S 35S 5S …… 東西道 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 …… 南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 …… 表 1說明： （ 1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行；南北道為綠燈，此道車輛通過。時間為 45 秒。 （ 2）當(dāng)南北方向倒計(jì)時進(jìn)入最后五秒時，綠燈轉(zhuǎn)為黃燈，持續(xù) 5秒，警示車輛紅燈的狀態(tài)即將切換。 （ 3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過。時間為 35 秒。 東西方向車流大 通行時間長。 （ 4）當(dāng)東西方向倒計(jì)時進(jìn)入最后五秒時，綠燈轉(zhuǎn)為黃燈，持續(xù) 5秒，警示車輛紅燈的狀態(tài)即將切換。 （ 5）這樣如上表的時間和紅 、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （ 6）此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。 （ 7）南北道為綠燈時，監(jiān)測車流量電路開始工作，南北道為紅燈，監(jiān)測車流量電路不工作。 該系統(tǒng)主要由以下功能模塊組成：電源電路、復(fù)位電路、車流量監(jiān)測電路、交通燈初始值設(shè)置電路、顯示電路等。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 為使自動調(diào)整的交通燈能夠具有更好的實(shí)用性，并且具有更高的性能，我們對該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)的硬件電路按實(shí)現(xiàn)的功能來分，可分為以下幾個部分。其中， STC89C52 單片機(jī)是整個電路的 核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作。外圍電路包括復(fù)位電路，電源電路、顯示電路、監(jiān)測電路等。 交通燈的工作方式 （ 1） 開關(guān) 鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 89C52 單片機(jī) P1 輸入到系統(tǒng)。 （ 2） 由 89C52單片機(jī)的定時器每秒鐘通過 P0 口向 74HC573 的數(shù)據(jù)口送信息，由74HC573 傳遞紅、綠、黃燈的點(diǎn)亮信息；由紅黃綠發(fā)光二極管模擬交通燈點(diǎn)亮情況，有 2位 7段數(shù)碼管顯示倒計(jì)時時間。 單片機(jī)模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 （ 3） 通過 89C52 設(shè)置各個信號燈的點(diǎn)亮?xí)r間，綠、紅時間分別為 45 秒、 35秒循環(huán)由 89C52 的 P0 口向鎖存器 74HC573 的數(shù)據(jù)口輸出。 （ 4）通過 89C52 單片機(jī)的 ，模擬特殊情況下需對道路禁停。 （ 5） 增加每次南北道綠燈車流量監(jiān)測的功能，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （ 6）綠燈時間倒計(jì)時完畢，重新循環(huán)。 交通燈的系統(tǒng)總框圖 通過了對一些系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,接下來把所有的設(shè)計(jì)思路用總框圖 描述。 圖 所示 中央控制器 STC89C52 及其外圍電路的設(shè)計(jì)與分析 芯片 STC89C52 芯片簡介 STC89C52是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS52 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 STC89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸