【正文】 暗 3 次），其余的信號指示燈和東西向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向黃燈的點亮時間。首先南北向通行，然后東西向通行，如此循環(huán)。當南北方向為綠燈和黃燈時，東西向的紅燈點亮禁止通行；而東西方向為綠燈 和黃燈時，南北向的紅燈點亮禁止通行。并且能夠在人工監(jiān)控狀態(tài)下，干道、支道通行時間通過鍵盤修改或通過開關(guān)人為控制。 Proteus 能很好的對硬件電路進行仿真測試，采用 Proteus 仿真軟 件進行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，涉及到的實驗實習內(nèi)容全面、硬件投入少、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 硬件仿真簡介 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。 本方案的優(yōu)點是按鍵少，單片機不需要擴展接口，系統(tǒng)復雜性比較低，硬件和軟件處理起來都比較容易。設(shè)計時可利用單片機的 P1 口和 ~ 作為字段和片選信號輸出，經(jīng)驅(qū)動芯片后驅(qū)動數(shù)碼管顯示倒計時時間，數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式顯示。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；可實現(xiàn)自動控制；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 共 58 頁 二、設(shè)計論證方案 主控芯片選擇 使用以 8031 單片機芯片， 51 系列單片 機芯片的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)完整、特殊功能寄存器的規(guī)范化以及指令系統(tǒng)的控制功能出眾，含有 32 個 I/O 口，適合需要多端口控制的系統(tǒng) ,設(shè)計時無需另接程序存儲器，為設(shè)計和調(diào)試帶來極大的方便。 本設(shè)計的適用范圍是適用于城市交通燈的實現(xiàn)。 本設(shè)計的背景是當前全國大中城市普遍存在著道路擁擠、車輛堵塞、交通秩序混亂的現(xiàn)象，如何解決城市交通問題已成為全社會關(guān)注的焦點和大眾的迫切呼聲。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。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。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”。但這一技術(shù)在 19 世紀就已出現(xiàn)了。本系統(tǒng)主要采用 MSC51 系列單片機 8031 來設(shè)計交通燈控制器，利用單片機的定時器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅綠黃燈交替點亮和熄滅，并且用4 只數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時間。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用， 僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。 十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。本系統(tǒng)除了可以按照設(shè)定程序自行運行外，還可以通過按鍵設(shè)置主干道和次干道的通行時間和暫緩通行時間。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。 1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路 標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。城市交通路口實現(xiàn)交通信號控制是城市交通管理現(xiàn)代化的基本標志之一，是提高交通管理效能的重要技術(shù)手段。本設(shè)計的適用范圍是沒有考慮人行道的紅綠燈設(shè)計，也沒有考慮機動車輛拐向的紅綠燈設(shè)計，只考慮了機動車輛行駛的紅綠燈設(shè)計，而且通行時間和暫緩通行時間的范圍都是兩位數(shù)。 電源模塊選擇方案 采用變壓器控制模塊提供電源，將 220V 的電壓轉(zhuǎn)換為 12V 的低電壓，經(jīng)過電容濾波后再經(jīng)過 LM7805 穩(wěn)壓得到 5V 的直流電供系統(tǒng)工作，該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本。 數(shù)碼管顯示模塊選擇方案 數(shù)碼管顯示直接使用單片機 I/O 口輸出，該方案的優(yōu)點是硬件方便實現(xiàn)，電路簡單；缺點是顯示數(shù)碼管需要較多的引腳數(shù)碼管段選需要 8 個引腳，位選需要4 個引腳，所以顯示數(shù)碼管共需要 12 個引腳。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 共 58 頁 三、調(diào)試及仿真 調(diào)試軟件 —— Keil 簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。③提供軟件調(diào)試功能。 總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 十字交叉路口的交通燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖一所示： 圖一 十字交叉路口的交通燈控制系統(tǒng) 往南和往北的信號一致，即紅燈（綠燈或黃燈）同時亮或同時熄滅。 假設(shè)南北方向為主干道，通行時間為 40 秒，東西方向是次干道，通行時間為 25 秒，黃燈點亮的時間均為 3 秒。 通行時間的設(shè)置：當需要更改主、次干道的通行時間時，可以用“設(shè)置鍵、增加鍵、減少鍵”進行設(shè)置。 第三次按“設(shè)置鍵”時，東西向的綠燈亮 ，東西向的數(shù)碼管顯示當前東西向的通行時間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變東西向的通行時間。本系統(tǒng)包括電源模塊、時鐘、復位電路模塊，程序下載模塊，鍵盤接口模塊，數(shù)碼管和 LED 發(fā)光二極管顯示模塊。 硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 外加時鐘和復位電路 ,電路結(jié)構(gòu)簡單 ,抗干擾能力強。圖八是 4 位數(shù)碼掃描顯示電路， 4個數(shù)碼管分別由 4 個選通信號 k1~k4 來選擇。只要該 I/O 口置低，該燈就能點亮。平時工作時，只有定時器 0 工作，一但 外部中斷 0 觸發(fā)，則激活定時器 1，開始設(shè)置初始化，當進中斷 0 次數(shù)標志位 flag 滿 5 次時，退出設(shè)置模式，進入倒計時模式。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為 4 個模塊，即主程序模塊、中斷子程序模塊、鍵盤掃描模塊、顯示模塊。 數(shù)碼管顯示模塊的程序流程圖如十五所示： 圖十五 數(shù)碼管顯示程序流程圖 鍵盤掃描程序塊 在設(shè)置狀態(tài)下，啟 動鍵盤掃描模塊，判斷是否有鍵被按下，是增加鍵還是減少鍵被按下，鍵被長按還是短按，還有鍵盤消抖功能。 按鍵處理程序模塊流程圖如圖十八所示： 圖十七 閃爍顯示程序模塊圖 圖十八 按鍵處理模塊流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 26 頁 共 58 頁 定 時器 0 和定時器 1 中斷模塊 在程序初始化的時候兩個定時器均工作于定時模式，定時器 1 主要完成長按鍵加十和減十的功能，定時器 0 則只要完成數(shù)碼管動態(tài)顯示時間間隔的定時功能。由于硬件采用模塊化設(shè)計，所以調(diào)試的時候只需要調(diào)試各自的模塊即可，最后連在一起調(diào)試整個系統(tǒng)。 如果輸出的時 12V 的交流電，則檢測穩(wěn)壓芯片是否正常工作；如果得到 220V的交流電，則檢測變壓器是否正常工作；如果都正常工作，則說明電源模塊正常工作。 打開 STCISP 軟件，設(shè)置好后，先下載一個讓單片機的所有引腳均拉低的程河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 29 頁 共 58 頁 序，看是否能下載。 數(shù)碼管顯示檢測 按照原理圖焊接好元件，然后燒寫一個讓數(shù)碼管從 0 顯示到 9 的程序。 整體電路檢測 系統(tǒng)上電，燒進程序即可開始測試，觀測一個周期的顯示狀態(tài)是否正常，同時觀察倒計的計數(shù)是否正常。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 31 頁 共 58 頁 七、 結(jié)論 本次單片機課程設(shè)計的紅綠燈控制器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 33 頁 共 58 頁 九、附錄 include define uchar unsigned char define uint unsigned int //***********參數(shù)初始化 ******************** uchar count=0,count2=0。 //南北狀態(tài)轉(zhuǎn)換 標志位，東西狀態(tài)轉(zhuǎn)換標志位 uchar flag=0,flag2=0。 //南北發(fā)光二極管 sbit NS_Y=P2^3。 sbit EW_G=P2^7。 //*********函數(shù)聲明部分 ****************** void delay(uint z)。 void display_ns(uchar r)。 //*******軟件延時函數(shù) 延時 1 毫秒 ********* void delay(uint z) { uint x,y。y0。 TMOD = 0x11。 //開總中斷 ET0 = 1。 //定時器 1 低 8 位 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 35 頁 共 58 頁 ET1 = 1。 //南北發(fā)光二極管初始化 NS_G=0。 EW_Y=1。 //個位 y=w/10。 P1=0x00。 delay(5)。 P1=0x00。 delay(5)。 //十位 dula=1。 wela=1。 dula=1。 wela=1。 } // **********鍵盤掃描函數(shù) ************ void turnkey() { flag2=0。 case 1: display_ns(green_ns)。 NS_Y=0。 break。 } } while(!up)。 //定時器 1 結(jié)束 if(count2=100) { 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 38 頁 共 58 頁 flag2=1。 case 1: green_ns+=9。 case 3: green_ew+=9。 } break。 } break。 } break。 case 1: //南北綠燈加一 green_ns++。 case 2: //南北黃燈加一 yellow_ns++。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 40 頁 共 58 頁 case 3: //東西綠燈加一 green_ew++。 case 4: //東西黃燈處理加一 yellow_ew++。 } } } if(!down) { delay(10)。 NS_G=0。 break。 case 4: display_ew(yellow_ew)。 //等待按鍵結(jié)束 delay(10)。 count2=0。 if(green_ns99) green_ns=0。