【正文】 摘 要交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。8051單片機的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機、交通燈顯示、LED倒計時、車流量檢測及調(diào)整、違規(guī)檢測、緊急處理、時間模式手動設(shè)置等模塊組成。三是進行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，對于本系統(tǒng)，本人采用單片機匯編語言編寫，總體上完成了軟件的編寫。 錯誤!未定義書簽。第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 15 15 16 定時器原理 16 16 中斷原理 17 17 18 18 19 LED倒計時顯示 20 20 21 21 22 22 27 TKS仿真器 27 28 29結(jié) 論 錯誤!未定義書簽。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。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”。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。交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。交通對于社會的工業(yè)經(jīng)濟和人們的生活生產(chǎn)中有著十分重要的意義。早在1850年，城市交叉口處不斷增長的交通就引發(fā)了人們對安全和擁堵的關(guān)注。早期的交通信號燈使用“固定配時”方式實行自動控制，這種方式對于早期交通流量不大的情況曾起過一定的作用。車輛感應(yīng)控制的這一特點刺激了車輛檢測器技術(shù)的發(fā)展。計算機技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，更是實現(xiàn)了以一個城市或者更大地域，而非簡單的一個路口的交通總體控制系統(tǒng)。交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問題，局限于道路建設(shè)的暫時不足和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓，另外，針對整個交通線路車輛的多少實時調(diào)整和轉(zhuǎn)移多條線路的分流也十分必要。當前世界各國廣泛使用的最具代表性卻有實施的城市道路交通信號控制系統(tǒng)有英國的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系統(tǒng)。城市交通是一個高度綜合而又復(fù)雜的問題，必須從政策，機構(gòu)，體制，管理，收費價格，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各個方面同時入手解決。1994年臥軌城市機動車保有量已接近500完輛。20世紀90年代，我國部分城市道路面積率，%，%，%，巴黎為25%，普遍高于我國。在車輛，道路和交通管理系統(tǒng)，城市交通信號控制系統(tǒng)，城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，信息 采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達國家有很大差距。本設(shè)計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能，在這里，本設(shè)計除了有信號燈狀態(tài)控制能實現(xiàn)基本的交通功能，還增加了倒計時顯示提示，基于實際情況，又要求了對車流量檢測及自調(diào)整模擬功能，違規(guī)檢測及處理，緊急狀況處理和鍵盤可設(shè)置等強大功能。其具體狀態(tài)如下圖所示?！魱|西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時2秒。◆南北方向綠燈滅，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計時2秒。本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進行倒計時顯示，車流量檢測及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。 車流量檢測及調(diào)整隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市人口和機動車擁有量在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴重，交通事故時有發(fā)生。 而且，目前國內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時間，并自動切換。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。 緊急處理交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護車等急行車通過等，我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進行具體處理，及時調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號，以達到對異常狀態(tài)進行實時控制的目的。本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。若此時F鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是S鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按S若干次，J鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按F鍵確認。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲車流量的寄存器加1，然后中斷結(jié)束返回。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱。3)控制功能強。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標準MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。單片機的工作流程，就是在系統(tǒng)時鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設(shè)計復(fù)位電路。由于現(xiàn)在單片機內(nèi)部的flash容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲器讀取程序，即不需要外接ROM來存儲程序，因此，EA腳必須接高電平。 系統(tǒng)總流程圖首先是按鍵處理程序，89C51通過對IO掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。50ms已到則重新掃描。 定時器原理定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個初值是送到TH和TL中的。計算通式變?yōu)椋篢=（M－TC）T0模值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。我們設(shè)定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使T0定時50毫秒。設(shè)定定時器需要定時50毫秒，故T0必須工作于方式１。在優(yōu)先級的允許下，一旦有外部中斷信號產(chǎn)生，單片機CPU首先保護斷點，PC值進棧，然后執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行完后，用RETI指令返回，此時CPU會從堆棧中取保存的斷點地址，送回PC，程序再正常執(zhí)行。如，在一次循環(huán)過后，檢測到南北向車流量（設(shè)此時南北綠燈，東西紅燈時間為20s）為100輛，東西向車流量（設(shè)此時東西綠燈，南北紅燈時間為30s）為90輛，則單位時間車流量南北向和東西向的比例是：（100/20）/（90/30）=，顯然南北向交通嚴重，那么現(xiàn)在就可以把南北綠燈，東西紅燈時間調(diào)長。在這個過程中，S，J鍵的計數(shù)是循環(huán)的，從初值20開始，加到40則循環(huán)回到20。,。程序如下：MOV A, P2CJNZ A, 0DDH,D1MOV P2, BDHD1: CJNZ A, BDH,D2MOV P2, EDHD2: CJNZ A, EDH,D3MOV P2, E7HD3: CJNZ A, E7H,YMOV R2, DDH…… LED倒計時顯示LED計時每1秒都要刷新1次，那么計時滿1秒時就要將存儲時間的工作寄存器R4減1，然后送入LED顯示程序中顯示。INT0: SETB JB , $LCALL DELAYCLR RETI……根據(jù)紅綠燈時間調(diào)整原理，一個周期下來，R5，R6中分別存儲著南北，東西的車流量，接下來求單位時間車流量，此時南北向時間，東西向時間分別存儲在R0，R1中，則兩個方向的流量比例為（R5/R0）/（R6/R1）=(R5*R1)／(R6*R0),顯然該比例是1左右?guī)?shù)的值，然而單片機程序中只取整數(shù)，重要的數(shù)據(jù)信息就會丟失，所以本設(shè)計中首先將(R5*R1)乘以10，比例就變?yōu)?0左右的值。.南北與東西向比例0——調(diào)整南北向時間203040調(diào)整東西向時間403020 比例及調(diào)整時間由表可知，對應(yīng)的時間調(diào)整也只有三種，分別是20，40；30，30；40，但在此處，本設(shè)計只是模擬大致的調(diào)整過程，以上要求的程序如下：CJNZ A, 7 M1M2: MOV R2, 20MOV R1, 40SJMP OUTM1: JB C, M2CJNZ A, 15 N1N2: MOV R0, 30MOV R1, 30SJMP OUTN1: JB C, N2MOV R0, 40MOV R1, 20OUT: CLR R5CLR R6RET……另外，在按鍵計數(shù)的過程中，還存在機械抖動與軟件方面的矛盾，即當程序檢測到了有按鍵按下，則會計一次數(shù)，但是實際上，按鍵閉合后在微觀上還會彈起，然后閉合，一直到達穩(wěn)定，顯然后面的彈落是無效的，為了使程序避免這個問題，可以在檢測到首次閉合時，調(diào)用一定時間的延時程序。用戶不需要搭建硬件電路就可以對程序進行驗證，特別適合于偏重算法的程序。ision2 IDE包括：一個工程管理器，一個功能豐富并有交互式錯誤提示的編輯器選項設(shè)置生成工具，以及在線幫助。KEIL C51編譯器遵照ANSI C語言標準支持C語言的所有標準特性，另外還增加了幾個可以直接支持80C51結(jié)構(gòu)的特性。利用KEIL開發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)軟件流程大致如下：◆啟動Vision2，進入KEIL軟件的集成開發(fā)環(huán)境；◆利用KEIL內(nèi)置的文本編輯器進行程序源文件的編輯，因為KEIL集成的文本編輯器對中文支持不是很好，可以選擇其他的編輯器(本文使用的文本編輯器是Ultraedit—32)，Vision2能夠自動識別外部改變了的源文件；◆建立工程，指定針對哪種單片機進行開發(fā)，指定對源程序的編譯、鏈接參數(shù)，指定調(diào)試方式(本文采用外部硬件仿真器仿真調(diào)試的方式，即使TKS仿真器仿真)，然后對工程進行相關(guān)設(shè)置；◆設(shè)置好工程后即可進行編譯、鏈接。軟件調(diào)試主要分以下幾個步驟進行：◆功能子程序的調(diào)試。例如，調(diào)試PID算法子程序時，先調(diào)通其包含的各個運算子程序和參數(shù)處理子程序，然后將它們連起來進行通調(diào)。序流程的調(diào)試主要是查看程序運行的步驟是否正確，在某時刻程序運行所處的位置是否正確，是否能正確運行各個中斷服務(wù)程序。當程序在斷點處暫停時，查看PID計算的控制量與手工計算的值是否相同。包括通行方案的設(shè)計，系統(tǒng)的硬件開發(fā)、軟件編程與仿真調(diào)試等。因此，必須實施調(diào)查確定車流量少，中，多所要求的具體數(shù)量，然后經(jīng)過單片機控制器的相關(guān)算法及處理確定紅綠燈亮滅時間。馬老師對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展方向的把握，嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度，使我