【正文】 其次我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的電氣工程及其自動化專業(yè)的全體老師還有同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。這是由于本身地理位置以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴(kuò)充原系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)的檢測車流量與顯示子程序流程圖如圖 。不能 太小，因而發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，導(dǎo)通時間太小，發(fā)光太弱人眼無法看清。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定 1ms 的時間，但同時由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 NEXT: RET1 END 本設(shè)計中的 T0 中斷子程序 流程圖如圖 所示。 MOV IE,82H 。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。 （ 1）定時器工作原理 定時器工作的基本原理 其實(shí)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。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機(jī)捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。 共有 3 鐘狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（ EEH）；東西黃燈亮，南北黃燈亮（ DBH）；東西綠燈亮，南北紅燈亮（ F5H）。 圖 74LS04 引腳 紅外線接收放大電路由紅外線接收管和非門電路 74LS04 組成的電壓放大器組成，如圖 所示。當(dāng)片選信號為低電平時，輸入和對應(yīng)的輸出同相；當(dāng)片選信號為高電平時，其對應(yīng)的輸出截止，為高阻態(tài)。其中 口接?xùn)|西路口紅外對管，用來檢測東西方向車輛情況； 口接南北路口紅外對管，用來檢測南北方向車輛情況。單只紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率約 100mW。 紅外對管檢測電路 車輛檢測傳感器的類型主要有壓力檢測器、磁感應(yīng)式檢測器、超聲波檢測器、紅外對管檢測器、雷達(dá)檢測器等。 PFO ：電池故障輸出。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX705~70 MAX813L、 X5043/5045 等。 在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其它 CPU的運(yùn)行情況。采用共陰極連接驅(qū)動代碼，代碼見表 。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常采用八段 LED 數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動、價格低廉且壽 命長等優(yōu)點(diǎn)。 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，本設(shè)計應(yīng)用 74LS373作為 89C51 的 P0 口地址鎖存器，其管腳示意圖如圖 所示。 （ 2） 8255A 常用于 8051 并行口的擴(kuò)展。 8255A 可編程并行接口芯片工作方式 說明： 方式 0：基本輸入／輸出方式。 方式控制字格式說明見表 。 8255A 與 74LS373簡介 8255A 簡介 （ 1） 8255A 可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即 A口、 B口和 C口，對應(yīng)于引腳 PA7～ PA0、 PB7～ PB0 和 PC7～ PC0。如圖 所示，每個獨(dú)立按鍵 單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每根 I/O 接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他 I/O接口線。單片機(jī)的內(nèi)部時鐘方式由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機(jī)內(nèi)部的時鐘電路組成，頻率范圍有限，晶振的頻率越高，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會相應(yīng)增加，穩(wěn)定性也會下降。 89C51 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)在開機(jī)時或在工作中因干擾而使程序失控， 或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。 INTEL 的 AT89C51 系列單片機(jī)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(jī)則采用 普林斯頓結(jié)構(gòu)。 （ 2）數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) AT89C51 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(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件有單片機(jī)、存儲器、若干 I/O（擴(kuò)展）接口、驅(qū)動器件、保護(hù)器件、檢測器件及外圍設(shè)備等組成。 系統(tǒng)工作原理 （ 1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 8051 單片機(jī) P1口輸入到系統(tǒng) （ 2）由 8051 單片機(jī)的定時器每秒鐘通過 P0口向 8255 的數(shù)據(jù)口送信息，由 8255 的 PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由8255 的 PC 口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。 單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。交通警察不斷觀察十字路口的兩個方向，根據(jù)車輛密度和流速決定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。 顯示控制方案 這里同樣討論了兩種方案： 方案一：采用靜態(tài)顯示。當(dāng)然，如果片內(nèi)的定時器 /計數(shù)器被占用，就需要尋求其它的設(shè)計方式了。 方案二：采用獨(dú)立式鍵盤 。 （ 2）黃燈 閃爍 5 秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 基于整個交通控制系統(tǒng)的發(fā)展情況，本設(shè)計主要進(jìn)行如下方面的研究：用智能，集成，且功能強(qiáng)大 的 MCS51 系列單片機(jī)中的AT89C51 為控制中心，設(shè)計出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實(shí)時通行狀態(tài)。 國內(nèi)外學(xué)者對這一學(xué)科也早有研究，控制方案各種各樣，并且各有優(yōu)缺點(diǎn)。 by setting the gatekeeper dog circuit to prevent crashes MCU, MCU system to improve noise immunity。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。 green time of traffic flow can be detected by doubledigit digital display. This system is practical, simple and strong extensions. Keywords: Single chip microputer Raffic light Running a red light Detection of traffic 前 言 交通運(yùn)輸是城市功能活動的命脈，它直接影響社會經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)與生活的各個方面。從 1868 年英國倫敦首次使用燃汽色燈信號以來，城市交通信號機(jī)由手動到自動，交通信號由固定周期到可變周期，系統(tǒng)控制方式由點(diǎn)控到面控，從無車輛檢測器到有車輛檢測器，經(jīng)歷了近百年的歷史。本設(shè)計除了有紅、黃、綠信號燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能外，還增加了倒計時顯示提示，基于實(shí)際情況，又要求了對車流量檢測功能，“看門狗芯片”保護(hù)功能，違規(guī)檢測及處理、鍵盤可設(shè)置等強(qiáng)大功能，以方便人們的生活需求。 （ 3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過。 獨(dú)立式鍵盤接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠但每個按鍵必須占用一跟 I/O 接口線， I/O 接口線浪費(fèi)較大，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息，可將按鍵直接在一根 I/O 接口線上，故只在按鍵數(shù)量不多時采用。 方案二：采用硬件看門狗。 靜態(tài)顯示由于占用較多的接口，在單片機(jī)設(shè)計中常采用串行擴(kuò)展來完成。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。 （ 3）時間手動設(shè)置 除系統(tǒng)根據(jù)車流量自動控制調(diào)整，也可以通過鍵盤進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免 自動故障和意外發(fā)生。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(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對此進(jìn)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(qiáng)了指揮提醒作用。 （ 3）通過 8051 的 P1 口設(shè)置各個信號燈的燃亮?xí)r間，設(shè)置綠、紅時間分別為 60 秒、 80 秒循環(huán)由 8051 的 P0 口向 8255 的數(shù)據(jù)口輸出。其中單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心部件，能運(yùn)行程序和處理數(shù)據(jù)。 （ 3）存儲器 (ROM) AT89C51 共有 4KB 個 8 位掩膜 ROM，用于 存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 89C51 單片機(jī)的引腳 89C51 單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu) ,即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài) ,并從這個狀態(tài)重新開始工作。單片機(jī)系統(tǒng)常用的晶振頻率有 6MHz、 、 12MHz。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 線， I/O 接口線浪費(fèi)較大。其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。 表 方式控制字格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志， 1 有效。適用于三個端口中的任何一個。 8051 雖然有 4 個 8位 I/O端口 ,但真正能提供借用的只有 P1口 ,因?yàn)?P2和 P0口通常用于傳 送外部傳送地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也有它的第二功能。 圖 74LS373 引腳 P0 其中： 1D8D 為 8 個輸入端。因此應(yīng)用比較廣泛。 表 驅(qū)動代碼表 顯示數(shù)值 dp g f e d c b a 驅(qū)動代碼（ 16 進(jìn)制） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 0 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 0 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH LED8 段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對雙位數(shù)碼管。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其它CPU 的觸發(fā)信號，則系統(tǒng)會強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài) 。 這里，以專用芯片 MAX692 作為外部看門狗的電路。 WDI：監(jiān)視器輸入引腳。每種傳感器都各有優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計中采用紅外對管 檢測器作為檢測車流量和闖紅燈車輛的檢測器件。 （ 2）紅外接收管是接收電路的一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。當(dāng)東西方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時，單片機(jī)外部中斷0 中斷，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序；當(dāng)南北方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時，單片機(jī)外部中斷 1中斷，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序執(zhí)行，記錄車流量或報警。 74LS244 真值表見表 。用 3 個非門組成電壓放大器， R22 是其反饋偏置電阻器。 括號中是 PA 端口 8 個 引 腳 值PA0,PA1,PA2,PA3,PA4,PA5,PA6,PA7 對應(yīng)的十六進(jìn)制碼。綠燈時間時，當(dāng) S11 鍵按下，顯示東西方向車流量；當(dāng) S12 鍵按下，顯示南北方向車流量。它是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。相反，時間計時方面卻不可能只用計數(shù) 器，因?yàn)轱@然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們還必須采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題。開 T0 中斷 SETB TR0 。 開 始黃 燈 閃 爍 初 值 加 1是 否 夠 1 s ？ 重 賦 5 0 m s 初 值重 賦 5 0 m s 初 值重 賦 1 s 循 環(huán) 次 數(shù)倒 計 時 減 1報 警 初 值 減 1調(diào) 時 間 顯 示 子 程 序返 回 斷 點(diǎn)T 0 賦 5 0 m s 初 值NY 圖 T0 中斷子程序流程圖 東西、南北路口紅外檢測中斷子程序 本系統(tǒng)主要使用了外部中斷，中斷信號有引腳 INT0 和 INT1輸入，低電平有效， CPU 每個時鐘周期都會檢測 INT0 和 INT1 上的信號， 89C51 允許外部中斷以電平方式或負(fù)邊沿方式兩種中斷方式輸入中斷請求信號，可由用戶通過設(shè)置 TCON 中 IT0 和 IT1位的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計中的 1ms 延時子程序流程圖如圖 所示。但也不能太大，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時間越長，占用 CPU 時間也越多。 開 始結(jié) 束保 護(hù) 斷 點(diǎn)車 流 量 值 自 加 1車 流 量 是 否 超 過 9 9 ？是 否 顯 示 車 流 量 ？調(diào) 時 間 顯 示 子 程 序YNNY 圖 檢測車流量與顯示子程序流程圖