【正文】 其次我還要感謝在一起愉快的度過大學生活的電氣工程及其自動化專業(yè)的全體老師還有同學，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，如果有需要可以設計擴充原系統來實現。本系統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)光二極管從導通到發(fā)光有一定的延時，導通時間太小，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，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數來確定 1ms 的時間，但同時由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。跳轉到時間及信號燈顯示子程序 NEXT: RET1 END 本設計中的 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，當按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知道相應的輸入信息。 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。當片選信號為低電平時，輸入和對應的輸出同相；當片選信號為高電平時，其對應的輸出截止，為高阻態(tài)。其中 口接東西路口紅外對管，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、磁感應式檢測器、超聲波檢測器、紅外對管檢測器、雷達檢測器等。 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。 在一個單片機應用系統中，所謂的“看門狗”是指在系統設計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內監(jiān)控單片機或其它 CPU的運行情況。采用共陰極連接驅動代碼，代碼見表 。單片機應用系統常采用八段 LED 數碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉動、價格低廉且壽 命長等優(yōu)點。 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，本設計應用 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，對應于引腳 PA7～ PA0、 PB7～ PB0 和 PC7～ PC0。如圖 所示，每個獨立按鍵 單獨占有一根 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。單片機的內部時鐘方式由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機內部的時鐘電路組成，頻率范圍有限，晶振的頻率越高，單片機處理數據的速度越快，系統功耗也會相應增加，穩(wěn)定性也會下降。 89C51 單片機復位電路 單片機在開機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位。采用內部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調電容的一個引腳。 INTEL 的 AT89C51 系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用 普林斯頓結構。 （ 2）數據存儲器 (RAM) AT89C51 內部有 128 個 8 位用戶數據存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 3 系統硬件設計 硬件有單片機、存儲器、若干 I/O（擴展）接口、驅動器件、保護器件、檢測器件及外圍設備等組成。 系統工作原理 （ 1）開關鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 8051 單片機 P1口輸入到系統 （ 2）由 8051 單片機的定時器每秒鐘通過 P0口向 8255 的數據口送信息，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時間。 單片機設計交通燈控制系統，可用單片機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，當然，接入 LED 數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。當然，如果片內的定時器 /計數器被占用，就需要尋求其它的設計方式了。 方案二：采用獨立式鍵盤 。 （ 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的發(fā)展情況，本設計主要進行如下方面的研究：用智能，集成，且功能強大 的 MCS51 系列單片機中的AT89C51 為控制中心，設計出一套十字路口的交通控制系統，以指揮該路口的實時通行狀態(tài)。 國內外學者對這一學科也早有研究，控制方案各種各樣，并且各有優(yōu)缺點。 by setting the gatekeeper dog circuit to prevent crashes MCU, MCU system to improve noise immunity。那么靠什么來實現這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統。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 交通運輸是城市功能活動的命脈，它直接影響社會經濟、生產與生活的各個方面。從 1868 年英國倫敦首次使用燃汽色燈信號以來，城市交通信號機由手動到自動，交通信號由固定周期到可變周期，系統控制方式由點控到面控，從無車輛檢測器到有車輛檢測器，經歷了近百年的歷史。本設計除了有紅、黃、綠信號燈狀態(tài)控制能實現基本的交通功能外，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功能，“看門狗芯片”保護功能，違規(guī)檢測及處理、鍵盤可設置等強大功能，以方便人們的生活需求。 （ 3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過。 獨立式鍵盤接口電路配置靈活，硬件結構簡單，工作可靠但每個按鍵必須占用一跟 I/O 接口線， I/O 接口線浪費較大，在單片機應用系統中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統輸入信息，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，在單片機設計中常采用串行擴展來完成。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關鍵時刻做出復雜判斷的 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）時間手動設置 除系統根據車流量自動控制調整，也可以通過鍵盤進行手動設置，增加了人為的可控性，避免 自動故障和意外發(fā)生。本系統在此基礎上，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據，單片機對此進行具體處理，及時調整控制指揮，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。 （ 3）通過 8051 的 P1 口設置各個信號燈的燃亮時間，設置綠、紅時間分別為 60 秒、 80 秒循環(huán)由 8051 的 P0 口向 8255 的數據口輸出。其中單片機是整個系統的核心部件，能運行程序和處理數據。 （ 3）存儲器 (ROM) AT89C51 共有 4KB 個 8 位掩膜 ROM，用于 存放用戶程序，原始數據或表格。 89C51 單片機的引腳 89C51 單片機內部總線是單總線結構 ,即數據總線和地址總線是公用的。 （ 2） XTAL2：片內振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調電容的另一端。復位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài) ,并從這個狀態(tài)重新開始工作。單片機系統常用的晶振頻率有 6MHz、 、 12MHz。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 線， I/O 接口線浪費較大。其內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：設定工作方式標志， 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 ,因為 P2和 P0口通常用于傳 送外部傳送地址和數據 ,P3 口也有它的第二功能。 圖 74LS373 引腳 P0 其中： 1D8D 為 8 個輸入端。因此應用比較廣泛。 表 驅動代碼表 顯示數值 dp g f e d c b a 驅動代碼（ 16 進制） 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 段數碼管的設置為每個方位上的一對雙位數碼管。如果在規(guī)定的時間內沒有收到來自單片機或其它CPU 的觸發(fā)信號，則系統會強制復位，以保證系統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，本設計中采用紅外對管 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。當東西方向有車輛經過或闖紅燈時，單片機外部中斷0 中斷，進入相應的中斷服務子程序；當南北方向有車輛經過或闖紅燈時，單片機外部中斷 1中斷，進入相應的中斷服務子程序執(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 對應的十六進制碼。綠燈時間時，當 S11 鍵按下，顯示東西方向車流量；當 S12 鍵按下，顯示南北方向車流量。它是以加法記數的，并能從全 1 到全 0 時自動產生溢出中斷請求。相反，時間計時方面卻不可能只用計數 器，因為顯然１秒鐘已經超過了計數器的最大定時間，所以我們還必須采用定時器和軟件相結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 數倒 計 時 減 1報 警 初 值 減 1調 時 間 顯 示 子 程 序返 回 斷 點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，可由用戶通過設置 TCON 中 IT0 和 IT1位的狀態(tài)來實現。本設計中的 1ms 延時子程序流程圖如圖 所示。但也不能太大，因為畢竟要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用 CPU 時間也越多。 開 始結 束保 護 斷 點車 流 量 值 自 加 1車 流 量 是 否 超 過 9 9 ？是 否 顯 示 車 流 量 ？調 時 間 顯 示 子 程 序YNNY 圖 檢測車流量與顯示子程序流程圖