【正文】 制系統(tǒng)已經(jīng) 表現(xiàn) 出明顯的缺點：紅綠燈時間相對固定，不能伴隨車流量的改變而調(diào)整 紅綠燈 的 顯示時間 。本論文以中、小城市區(qū)域交通控制為研究對象，以交通工程基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的單片機應(yīng)用技術(shù)，對智能交通 燈 控制系統(tǒng)進行了分析和研究。 Traffic lights。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 ” 。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，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。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制 。 緩解主干道 與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。該交通系統(tǒng)的設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。 （ 4）基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 。 每當(dāng)車輛通過這個微波投映區(qū)時，都會向 RTMS反射一個微波信號， RTMS接收反射的微波信號，并計算接收頻率和時間的變化參數(shù)以得出車輛的速度及長度，提供車流量、道路占有率、速度和車型等實時信息 。 RTMS的 檢測 精度高，且 是一個全天候的車輛檢測器。原理方框圖如下： 圖 磁檢測器方框圖 該方案測量精度較好，且性能穩(wěn)定。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進行探測?？垢蓴_性強， 不受惡劣氣象條件或物體顏色的影響 ， 安裝簡便 。通過譯碼器，計數(shù)器，以及 555定時器等組成一個交通燈控制系統(tǒng)，雖然易于實現(xiàn)，但由于涉及的集成數(shù)字芯片較多，且不便于實現(xiàn)車流量檢測信號的輸入，故很難完成系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。外 部存貯器尋址范圍 ROM、 RAM64K，便于系統(tǒng)擴展?；谏鲜鲈颍覀兛紤]了三種方邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 案： 方案一 ： 完全采用數(shù)碼管顯示。 方案三： 采用數(shù)碼管與點陣 LED 相結(jié)合的方法因為設(shè)計既要求倒計時數(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)實情況，用數(shù)碼管與 LED 燈分別顯示時間及狀態(tài)信息。本系統(tǒng)組網(wǎng)時需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小 ，便于組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)距離信息傳輸。最直接的作用是改善車輛的堵塞狀況，減少車輛的等待時間，增加單位時間內(nèi)的通行量，從而解決交通擁擠的問題。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 AT89C51 單片機簡介 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 的 CMOS 8位微處理器，單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 (2)數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 89C51 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，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，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，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 (6)全雙工串行口： 89C51 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，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。 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 圖 兩種復(fù)位電路 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 Pin30： AE/PROG當(dāng)訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 Pin29： PESN 當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號， PC 的16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 在編程時， EA/Vpp 腳還需加上 21V 的編程電壓 [2]。其工作原理圖如下： 圖 光電開關(guān)工作原理簡圖 發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來 于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極 管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二 極管。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。鏡面反射 式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測，也可檢測透明或半透明物體。因此，該類型采用端子臺連接方式，并可交、直流電源通用。 兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展，采用集成電路技術(shù)和 SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件，具 有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。 在本系統(tǒng)中，采用對射式紅外線光電開關(guān) HJS18M14DNK檢測車流量。它的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個 ， 在 5V的工作電壓下它能與 TTL和 CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。分段式數(shù)碼 管 由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆畫組成，如半導(dǎo)體顯示器。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。七段數(shù)碼管各段對應(yīng)代碼如圖 [7]。 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（ 正 電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V， 18V， 24V等檔次。故選擇 MC7805穩(wěn)壓器提供單片機 +5V電壓， MC7812穩(wěn)壓器提供光電開關(guān) +15V電壓。當(dāng)CAR_NUMBERS 大于 25 輛 /分，執(zhí)行狀態(tài) Ⅰ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計時 40 秒，然后東西黃燈 5 秒，南北保持紅燈 5 秒，緊接著東西紅燈，南北 方向 綠燈，倒計時 25 秒后，南北亮黃燈 5 秒，東西保持紅燈狀態(tài) 5 秒后，重新掃描。交通量是一個隨機數(shù)，不同時間、不同地點的交通量都是變化的，交通量隨時間和空間變化的現(xiàn)象，稱之為交通量的時空分布特性。具體關(guān)系如下： CAR_NUMBERS = counts/t (輛 /分 ) 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 3 章 程序設(shè)計 軟件可靠性設(shè)計 在單片機軟件程序的設(shè)計中，采用一些措施來提高單片機系統(tǒng)工作的可靠性。當(dāng) PC 受干擾出現(xiàn)錯誤，程序便脫離正常軌道 “ 亂飛 ” ，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時 刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令 NOP 的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動納入正軌。軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址 0000H 的指令。如果故障診斷程序與系統(tǒng)自恢復(fù)程序的設(shè)計可靠、完善，用 “ LJMP 0000H” 作返回指令可直接進入故障診斷程序，盡早地處理故障并恢復(fù)程序的運行 [11]。 “看門狗 ”技術(shù)可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)。 主程序流程圖 圖 主程序流程圖 開始初始化 賦車流量初值 20執(zhí)行狀態(tài) 1執(zhí)行狀態(tài) 3執(zhí)行狀態(tài) 2狀態(tài)顯示 車流量大于 25 嗎？ 車流量小于 15 嗎？NYY邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 中斷程序流程圖 圖 中斷程序流程圖 匯編程序設(shè)計 程序清單： ORG 0000H LJMP 100H ORG 000BH 中斷入口 1 分鐘 到了嗎？將 T L 1 中的值送給 C A R _ N U M B E R SM O V T H 0 , 0 0 HM O V T H 1 , 0 0 HT H 0 重裝初值R E T IYN邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 LJMP T0_INTERUPT ORG 100H EAST_GREEN DATA 70H EAST_YELLOW DATA 71H EAST_RED DATA 72H CAR_NUMBERS DATA 73H MOV 73H,20 。60MS 初值 MOV TH1,00H MOV TL1,00H MOV IE,82H 。車流量大于 25 時 ， 顯示狀態(tài) 1 MOV EAST_YELLOW,5 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 MOV EAST_RED,25 LJMP STATE STATE2: MOV EAST_GREEN,30 。顯示黃燈 MOV P1,11101110B 。BCD 轉(zhuǎn)換 MOV B,10 DIV AB MOV R1,B 。車流量檢測周期 15*4=60S SETB 。本文基于 和 KEIL uVision3 軟件。 (3)具有全速、單步、設(shè)置斷點等多種形式的調(diào)試功能。 仿真原理圖 Proteus 軟件具有仿真功能，要仿真首先要繪制原理圖。 通過在 T1 口接入一個開關(guān)，模擬光電開關(guān)信號，手動控制開關(guān)的脈沖數(shù)，即為需要模擬的車流量，從而達(dá)到仿真效果。具體仿真過程如下： ① 當(dāng)交通燈開始工作后，執(zhí)行默認(rèn)狀態(tài)，系統(tǒng)自動進入狀態(tài) Ⅱ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計時 30 秒，然后東西黃燈 5 秒，南北保持紅燈 5 秒，緊接著東西紅燈，南北方向綠燈，倒計時 25 秒后，南北亮黃燈 5 秒，東西保持紅燈狀態(tài) 5 秒后，重新掃描；仿真結(jié)果如圖所示： 圖 默認(rèn)狀態(tài)仿真圖 ② 當(dāng)手動按下開關(guān)，頻率小于 15 次 /分時，執(zhí)行狀態(tài) Ⅲ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計時 50 秒，然后東西黃燈 5 秒，南北保持紅燈 5 秒，緊接著東西紅燈，邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 南北方向綠燈，倒計時 45 秒后，南北亮黃燈 5 秒，東西 方向 保持紅燈 狀態(tài) 5 秒后， 重新 掃描；仿真結(jié)果如圖所示： 圖 狀態(tài) Ⅲ 仿真圖 ③ 當(dāng)手動按下開關(guān)，頻率大于 15 次 /分，小于或等于 25 次 /分，執(zhí)行狀態(tài) Ⅱ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計時 30 秒，然后東西黃燈 5 秒，南北保持紅燈 5秒，緊接著 東西紅燈，南北方向綠燈，倒計時 25 秒后，南北方向亮黃燈 5 秒，東西方向保持紅燈狀態(tài) 5 秒后，重新掃描；仿真結(jié)果如圖所示： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 狀態(tài) Ⅱ 仿真圖 ④ 當(dāng)手動按下開關(guān)，頻率大于 25 次 /分，執(zhí)行狀態(tài) Ⅰ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計時 40 秒，然后東西黃燈 5 秒，南北保持紅燈 5 秒，緊接著東西紅燈，南北方 向 綠燈，倒計時 25 秒后，南北亮黃燈 5 秒，東西保持紅燈狀態(tài) 5 秒后，重新掃描； 仿真結(jié)果如圖所示： 圖 狀態(tài) Ⅰ 仿真圖 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 系統(tǒng)調(diào)試 經(jīng)過 對該系統(tǒng)進行測試，遇到了如下問題，通過不斷的 調(diào)試，得出了相應(yīng)的解決方案。由于 P0 及 P2 口均外接了一個 ULN2020A 芯片，猜想問題與該芯片有關(guān)。另一方面， ULN2020A 具有提高 I/O口驅(qū)動能力的作用，去掉此芯片后， I/O 口的帶負(fù)載能力明顯減弱，從而顯示變暗。這顯然不符合實際需要。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第 5 章 PCB 制作 PCB 布局規(guī)則設(shè)置 (1)按電路模塊進行布局，實現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時數(shù)字電路和模擬電路分開。 (5)貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于 2mm。 (9)所有 IC 元件單邊對齊，有極性元件極性標(biāo)示明確，同一印制板上極性標(biāo)示不得多于兩個，出現(xiàn)兩個 方向時，兩個方向互相垂直。 (13)有極性的器件在以同一板上的極性標(biāo)示方向一致 [9]。 (4)雙列直插：焊盤 60mil；孔徑 40mil。 (2)電源線應(yīng)盡可能的寬，不應(yīng)低于 18mil；模擬信號線寬不應(yīng)低于 12mil； CPU入出線不應(yīng)低于 10mil；線間距不應(yīng)低于 10mil。 (11)貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。 (7)發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件 ， 高熱器件要均勻分布。 (3)臥裝電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短 路?？紤]從硬件電路著手很難解決問題，故從軟件著手。更改之后，數(shù)碼管倒計時顯示，且顯示明亮。 此時，已找到問題所在。數(shù)碼管采用的是共陽極七段數(shù)碼管，檢查程序中共陽極