【正文】 揮更多的作用。 交通燈控制器的研究意義 交通是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。汽車(chē)現(xiàn)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。汽?chē)在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一系列令人困惑的問(wèn)題，如環(huán)境污染、交通擁擠、交通事故頻繁發(fā)生，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了很大的損失。城市交通問(wèn)題困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素，人們對(duì)交通有效控制的意 識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈。 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市化的迅速發(fā)展，城市交通堵塞問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，而街道各十字路口，又是車(chē)輛通行的瓶頸所在。解決城市交叉口的交通擁擠問(wèn)題越來(lái)越緊迫。對(duì)于拓寬道路，投資甚多，且征用土地在城市中難于實(shí)現(xiàn)，因此改善道路交通設(shè)施，提高現(xiàn)有道路的利用率不失為解決道路擁塞比較好的方案。交通信號(hào)燈的出現(xiàn) ， 使交通得以有效管制 。 對(duì)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。 世界衛(wèi)生組織的報(bào)告指出，全世界每天有 3000 多人死于道路交通傷害。因道路交通傷害引起的 85%的死亡以及 90%的傷殘調(diào)整壽命年 發(fā)生在中、低收入國(guó) 8 家。研究表明， 2021 到 2020 年，道路交通事故死亡人數(shù)在高收入國(guó)家將下降 30%左右，而在中、低收入國(guó)家則會(huì)大幅度增加，如果不采取適當(dāng)措施，到 2020 年，道路交通傷害預(yù)計(jì)將成為全球疾病與傷害負(fù)擔(dān)的重要原因。 交通安全問(wèn)題不僅僅是交通領(lǐng)域的問(wèn)題，它的嚴(yán)重程度已經(jīng)成為社會(huì)問(wèn)題。根據(jù)聯(lián)合國(guó)和世界衛(wèi)生組織的有關(guān)報(bào)告，人們每天所而對(duì)的各種問(wèn)題中，道路交通傷害是最復(fù)雜也是最危險(xiǎn)的。據(jù)估計(jì)，全世界每年約有 120 萬(wàn)人死于道路交通事故，受傷者多達(dá) 5000 萬(wàn)人。如果不采取強(qiáng)有力的預(yù)防措施，今后 20 年中道路交通 事故致死和受傷人數(shù)將增加 65%左右。交通安全已經(jīng)成為一個(gè)波及社會(huì)各個(gè)部門(mén)的全球性問(wèn)題。 交通問(wèn)題是世界各國(guó)面臨的共同問(wèn)題。交通擁擠造成了巨大的時(shí)間浪費(fèi)，加大了環(huán)境污染。我國(guó)大多數(shù)城市的平均行車(chē)速度已降至 20km/h 以下，有些路段甚至只有 78km/h；由于車(chē)輛速度過(guò)慢，尾氣排放增加，使得城市的空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化。 交通問(wèn)題造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)研究報(bào)道，美國(guó)每年因交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失約 410 億美元，日木東京每年因交通擁擠造成的時(shí)間損失相當(dāng)于 1000多億美元。為了緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的交通運(yùn)輸方面的壓力，盡 量的利用現(xiàn)有的資源，使其發(fā)揮最大的作用，各國(guó)都加大了對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究和建設(shè)的力度。 交通控制和管理性能方面通常是評(píng)估一些重要的屬性，例如：成本、時(shí)間、可靠性和安全性。一個(gè)有效的和高效的流量控制和管理系統(tǒng)有利于社會(huì)的大量減少燃料消耗，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)發(fā)展，減少交通擁堵，提高安全性。交通控制燈是我們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌刂圃O(shè)施，安裝在各個(gè)交叉路口，在疏導(dǎo)車(chē)輛通行中有著很重要的意義。 交通燈控制器的發(fā)展前景 我國(guó)對(duì)城市交通燈控制系統(tǒng)的分析與研究工作起步較晚， 20 世紀(jì) 80 年代，我國(guó)一方面把城市交通燈技術(shù)的 提高放在了交通改變的核心地位；另一方面制定 9 了開(kāi)發(fā)與引進(jìn)相結(jié)合的方針政策，逐漸建立了一些簡(jiǎn)單的城市交通燈控制系統(tǒng)。 在北京和上海等大城市，采用簡(jiǎn)易單點(diǎn)的信號(hào)燈，并與國(guó)外的幾個(gè)交通燈控制系統(tǒng)相結(jié)合使用，但對(duì)于西安、成都等中小城市，主要采用的仍然是簡(jiǎn)易單點(diǎn)信號(hào)燈以及與集中協(xié)調(diào)式的信號(hào)燈。而以上系統(tǒng)的紅綠燈的時(shí)間，都是事先預(yù)設(shè)好的，在運(yùn)行期間固定不變。這些交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)暫時(shí)雖然獲得較好的效果，對(duì)其交通起到了一定的作用。 隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)的增多，這些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿(mǎn)足當(dāng)前我國(guó)交通的需求。為了解決上述問(wèn) 題，我國(guó)的交通燈控制系統(tǒng)需要進(jìn)行的改進(jìn)主要包括：完善交通燈控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 。降低成本、使其安裝及維修方便 。合理解決混合交通流問(wèn)題 :實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制 :對(duì)于小型的路口 ,應(yīng)研制并設(shè)計(jì)能夠?qū)煌髁窟M(jìn)行監(jiān)控的交通信號(hào)燈系統(tǒng)。所以 ,現(xiàn)今的交通控制系統(tǒng)不斷趨向智能化。 智能交通系統(tǒng)是指人們將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)運(yùn)輸體系中，從而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)。實(shí)施智能交通系統(tǒng)工程不僅能夠提高交通的 效益與效率，增強(qiáng)交通安全性，降低環(huán)境污染，而且有利于合理利用土地與能源，甚至對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的全而提高都是至關(guān)重要的。 10 2 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路 交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)，與人們的日常生活密切相關(guān)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市中的車(chē)輛逐漸增多，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，引起交通事故頻發(fā)、環(huán)境污染加劇等一系列問(wèn)題。交通燈控制系統(tǒng)為解決這些問(wèn)題起到重要的作用。 本設(shè)計(jì)是采用 MSC51 系列單片機(jī) STC89C52 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，發(fā)光二極管和數(shù)碼管實(shí)現(xiàn) 了設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間和顯示的功能，控制十字路口紅綠燈以及人行道紅綠燈交替亮和熄滅。通過(guò)按鍵進(jìn)行對(duì)交通控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)增減數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)時(shí)間、南北通行、東西通行和全路禁行等功能。 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。 十字路口車(chē)輛穿梭，行人熙攘，車(chē)行車(chē)道，人行人道，有條不紊?？康木褪墙煌ㄐ盘?hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào) 燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用 STC89C51單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過(guò)兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示，并能通過(guò)按鍵對(duì)定時(shí)進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。設(shè)計(jì)通過(guò) STC89C51 單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和 74HC245 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管（數(shù)碼管更亮，白天看的很清楚）以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。使其能模仿城市十字路口交通燈的能力，并滿(mǎn)足對(duì)特殊情況的控制要求。 每條道路上各配有一組紅、黃、綠交通信號(hào) 燈，其中紅燈亮，表示該道路禁止通行；黃燈亮表示該道路上未過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛禁止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼續(xù)通行；綠燈表示該道路允許通行。用數(shù)碼管顯示各燈燃亮倒計(jì)時(shí)時(shí)間。該電路 11 自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)十字路口自動(dòng)化。并設(shè)定黃燈常亮（深夜模式）、禁行、東西通行、南北通行、切換多種燃亮模式，最后實(shí)現(xiàn)燃亮?xí)r間可調(diào)的功能。用以滿(mǎn)足各時(shí)段各中路況的通行能力。 系統(tǒng)總框圖 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)。主要有以下幾個(gè)功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)模塊、驅(qū)動(dòng)顯示模塊、 LED 倒計(jì)時(shí)模塊、信 號(hào)燈狀態(tài)模塊、按鍵控制模塊、復(fù)位電路、振蕩電路和最小系統(tǒng)外圍接口組成。 圖 21 系統(tǒng)的總體框圖 單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行。接入 LED 數(shù)碼管可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行駛者，更具人性化。按鍵設(shè)置模塊可對(duì)系統(tǒng)輸入模式進(jìn)行選擇及設(shè)置具體通行時(shí)間。 系統(tǒng)工作原理 （ 1）按鍵輸入設(shè)置交通燈初始模式，并設(shè)置燃亮?xí)r間。通過(guò) 89C51 的 P3口輸入到系統(tǒng)； （ 2）通過(guò) 89C51 單片機(jī)的 P0 口向驅(qū)動(dòng)電 路的數(shù)據(jù)口傳送信息，再由驅(qū)動(dòng) 單片機(jī) 紅黃綠信號(hào)燈 8 段 LED 數(shù)碼管 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 驅(qū)動(dòng)顯示 12 電路驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間； （ 3）通過(guò) 89C51 單片機(jī)的 P2 口顯示紅、黃、綠三色燈的燃亮?xí)r間 。 13 3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)框圖，可知本系統(tǒng)主要有單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊、驅(qū)動(dòng)顯示模塊、LED 倒計(jì)時(shí)模塊、信號(hào)燈狀態(tài)模塊、按鍵控制模塊、復(fù)位電路、振蕩電路等組成。 圖 31 硬件結(jié)構(gòu)圖 按鍵主要是用來(lái)設(shè)置各信號(hào)燈燃亮的模式和時(shí)間， 74HC245 用來(lái)驅(qū)動(dòng) 8 段LED 數(shù) 碼管顯示時(shí)間，用發(fā)光二極管模擬信號(hào)燈。單片機(jī) RST 引腳上接復(fù)位電路，XTAL1 和 XTAL2 接入晶振時(shí)鐘電路。 主控模塊設(shè)計(jì) 主控模塊是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，是整個(gè)系統(tǒng)的 “大腦 ”，在本次設(shè)計(jì)中，采用 STC89C51 作為主控芯片。 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容， 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器， 1000 次擦寫(xiě)周期，全靜態(tài)操作： 0Hz~33Hz，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器， 32 個(gè)可編程 I/O 口線，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，八個(gè)中斷源，全雙工 UART 串行通道，低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷、可喚醒，雙數(shù)據(jù)指針， 掉電標(biāo)識(shí)符。其有以下主要優(yōu)點(diǎn)： 單片機(jī) 89C51 信號(hào)燈發(fā)光二極管 時(shí)間 顯示 LED 數(shù)碼管 復(fù)位電路 按鍵 74HC245 14 高速，高可靠；低功耗 ,超低價(jià)；加密性強(qiáng)，無(wú)法解密；強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾。 STC89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC89C51 是一種低功耗，高性能的 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C51 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 PC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 R A M定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 T 0 TIC PU并行 I / O 口 串行口 中斷系統(tǒng)A C CB 寄存器PSW... 振蕩器程序存儲(chǔ)器 RMX T A L 1 X T A L 2R E SE T E A A L EPS E N程序計(jì)數(shù)器特殊功能寄存器 P 1P 0 P 3P 2 串行通信 中斷輸入V ccV ss 圖 32 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 STC89C51 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， STC89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式，空閑模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作暫停，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 15 STC89C51 單片機(jī)的 I/O 口功能 4035151030251520 2180 C 51 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7RSTP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7XTAL 2XTAL 1V S SV C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EAALEP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0 圖 33 89C51 單片機(jī)引腳圖 在 STC89C51 中，有四個(gè)雙向 I/O 端口 P0~P3 口，每個(gè)端口都是由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器、輸入緩沖器組成。當(dāng) CPU 控制系統(tǒng)與外部設(shè)備交換信息時(shí)，都是通過(guò)端口鎖存器進(jìn)行的。四個(gè) I/O 端口都可作輸入輸出使用，其中 P0 和 P2 口通常用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯電平，對(duì) P0 端口寫(xiě) “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。而訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù) 用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 而在 Flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 16 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平，對(duì) P1 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用，作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體 如下所