【正文】 智能交通燈的設(shè)計方案一 方案的設(shè)計（一）方案的設(shè)計與論證本設(shè)計以單片機為核心，以LED數(shù)碼管作為倒計時指示，根據(jù)設(shè)計的要求我們考慮了各功能模塊的幾種設(shè)計方案，以求最佳方案，實現(xiàn)實時顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，系統(tǒng)還增設(shè)了根據(jù)交通擁擠情況可分別設(shè)置主干道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖所示。交通燈控制的框圖如下圖所示，主要有控制電路、按鍵電路、晶振電路、復(fù)位電路、顯示電路、電源電路等電路組成。 單 片 機電源電路時鐘電路 數(shù)碼管顯示電路復(fù)位電路Led信號燈控制電路按鍵電路圖1 交通燈控制的框圖（二）電源提供方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。本次設(shè)計考慮了兩種電源方案：方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，選擇第二種方案。（三）顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成倒計時功能。基于上述原因，本次設(shè)計考慮了兩種方案：方案一：完全采用點陣式LED顯示。這種方案功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等，但實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。方案二：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，可以完成倒計時功能。缺點是功能較少，只能顯示有限的符號和數(shù)碼字符。根據(jù)本設(shè)計的要求，方案二已經(jīng)滿足了要求，所以本次設(shè)計采用方案二以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。這里同樣討論了兩種方案：方案一：采用8155擴展I/O口、鍵盤及顯示等。該方案的優(yōu)點是使用靈活可編程，并且有RAM及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O口,但操作起來稍顯復(fù)雜。方案二：直接在I/O口線上接上按鍵開關(guān)。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的端口資源還比較多。由于該系統(tǒng)是對交通燈及數(shù)碼管的控制，只需用單片機本身的I/O口就可實現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。（四） 交通燈運行狀態(tài)（五） 功能介紹1. 由單片機、按鍵、發(fā)光二極管、共陽數(shù)碼管、三極管設(shè)計而成。2. 按鍵說明：設(shè)置鍵、加鍵、減鍵、緊急模式鍵，單獨一個按鍵為復(fù)位按鍵。3. .單片機型號：STC89C52.4. 可以設(shè)置東西、南北的倒計時時間。5. 緊急模式:當(dāng)消防車、救護(hù)車等特殊車輛通行時按下；緊急模式鍵：全部亮紅燈，待緊急車輛通過后，再恢復(fù)后再退出。6. 夜間模式：4個方向黃燈閃爍。7. 可以按鍵設(shè)置交通燈東西、南北的倒計時時間，第一次按設(shè)置鍵是設(shè)置東西方向的時間，第二次按設(shè)置鍵是設(shè)置南北方向的時間，再按加減鍵就可以設(shè)置對應(yīng)的時間。8. 設(shè)定的參數(shù)具有掉電保存，保存在STC單片機的內(nèi)部，上電無需重新設(shè)置。9. 東西和南北方向各有兩個數(shù)碼管分別顯示時間、東西和南北的時間相差5秒，這5秒為黃燈閃爍的時間。10. 當(dāng)有特殊情況時，可以按緊急模式進(jìn)行調(diào)整。11. 第一次按緊急鍵4個方向全部亮紅燈（禁止通行）12. 第2次東西南北4個方向黃燈閃爍(夜間模式)13. 第3次南北綠燈亮東西紅燈亮（南北優(yōu)先通行）14. 第4次南北紅燈亮東西綠燈亮（東西優(yōu)先通行）15. 再按一次回到正常顯示，不同的模式適合不同的交通情況（如夜間模式，有交通事故的時候）16. 可以實現(xiàn)特種車輛優(yōu)先通行或交通事故應(yīng)急處理。二 系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素：①系統(tǒng)穩(wěn)定度；②器件的通用性或易選購性；③軟件編程的易實現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計至關(guān)重要。現(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進(jìn)行分析探討。（一）總體設(shè)計本設(shè)計以單片機為控制核心，采用模塊化設(shè)計，共分以下幾個功能模塊：單片機控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、倒計時模塊等。單片機作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機振蕩電路、復(fù)位電路等組成。系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。友好的人機界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)是本設(shè)計的亮點。（二） 單片機的基本結(jié)構(gòu) AT89S52單片機是一款低功耗、低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8KB（可經(jīng)受1000次擦寫周期）的FLASH可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM），器件采用CMOS工藝和ATMEL公司的高密度，非易失性存儲器（NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51兼容，片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲編程器來編程。因此，AT89C52是一種功能強，靈活性高且價格合理的單片機，可方便的應(yīng)用在各個控制領(lǐng)域[1]。AT89S52具有以下主要性能：； ：0～24HZ；；，輸出（I、O）口；引腳說明如圖22。VCC：電源電壓。圖2 單片機引腳圖圖2 單片機引腳圖（三）單片機外圍電路設(shè)計1復(fù)位電路設(shè)計MCS51的復(fù)位輸入引腳RST為MCS51提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行，在MCS51的時鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，只要RST保持高電平，則MCS51循環(huán)復(fù)位，只有單RET由高電平變成低電平以后，MCS51才從0000H地址開始執(zhí)行程序，本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。 圖3 復(fù)位電路圖2時鐘電路設(shè)計MCS51的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為外部方式，本論文根據(jù)實際需要和簡便，采用內(nèi)部振蕩方式，MCS51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器。MCS51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，所以實際構(gòu)成的振蕩時鐘電路，外接晶振以及電容C1和C2構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中，對接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。~12MHZ之間任選，電容C1和C2的典型值在20pf~10