【正文】 ............................................. 3 城市道路平面交叉路口的類型 ................................................................ 4 交通信號的控制類型 ................................................................................. 4 交通流信息的檢測方法 ............................................................................. 4 2． 6 單交叉路口多相位交通信號的控制方案 .............................................. 5 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................................. 7 本系統(tǒng)電路 的組成和原理 ......................................................................... 7 信號轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì) ................................................................................. 8 控制部分的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 11 3． 4 顯示部分的設(shè)計(jì) .................................................................................... 17 3． 5 電源部分的設(shè)計(jì) .................................................................................... 19 3． 6 控制器的延時(shí)設(shè)計(jì) ................................................................................ 20 3． 7 看門狗技術(shù)和掉電保護(hù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用 ............................................ 23 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 26 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) ................................................................................... 26 車流量采樣程序設(shè)計(jì) ............................................................................... 26 單元程序塊的設(shè)計(jì) ................................................................................... 28 第五章 總 結(jié) ......................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 36 致 謝 ....................................................................................................................... 37 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 選題依據(jù)和背景 隨著城市化速度的加快，機(jī)動車日益普及，人們在賺取由機(jī)動車輛所帶來的巨額利潤以及充分享受汽車巨大便利的同時(shí)，也越來越受到交通擁堵、交通事故頻發(fā)、環(huán)境污染加劇和燃油損耗上升所帶來的困擾。因此，在有限的道路條件下，提高 交通控制和管理水平合理使用現(xiàn)有的交通設(shè)施，充分發(fā)揮其能力 i 是解決交通問題有效方法 智能交通燈是智能交通領(lǐng)域的一個(gè)分支。 城市交通信號控制是通過對交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo) 以達(dá)到改善人和貨物的安全運(yùn)輸，提高運(yùn)營效率。世界各國對交通信號燈的各種燈色含義都有明確規(guī)定，其規(guī)則基本相同。 (2)周期 用于指揮交通的信號總是一步 一 步循環(huán)變化的，一個(gè)循環(huán)由有限個(gè)步構(gòu)成。 各類交叉口中， T 形路口和 Y 形路口的通行效率不高，多交叉形路口交通組織復(fù)雜，所以應(yīng)盡量避免使用。感應(yīng)控制是某相位的綠時(shí)根據(jù)車流量的變化而改變，其車流量由安裝在平面交叉口的各種車輛監(jiān)測器測量。 目前己有不少視頻檢測產(chǎn)品，按工作原理可分為虛擬線圈法和車輛跟蹤法，可根據(jù)對交通流參數(shù)的不同要求選擇適當(dāng)?shù)臋z測手段。攝像機(jī)獲取交通流圖像，傳輸?shù)接?jì)算中心后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將圖像輸入計(jì)算機(jī)，采集軟件實(shí)時(shí)處理圖像并輸出結(jié)果。數(shù)據(jù)采集采用模糊的方法。但信號周期一般不應(yīng)超過 200s，這是因?yàn)檫€需考慮其他相位上的車輛，周期過長容易使司機(jī)心理上變得急躁，發(fā)生不遵守交通規(guī)則強(qiáng)行并線或闖紅燈等情況。復(fù)雜的大系統(tǒng)中，通常采用任務(wù)分塊 ， 控制分散方式。 (5)智能控制具有總體自尋優(yōu)特點(diǎn)。 信息采集主要是對路口各方向的車流量進(jìn)行采集。反之，進(jìn)入 b 方向綠燈時(shí)長程序。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 l 的模擬開關(guān)，由 C、 B、 A 引腳的編碼來決定的通道。中斷控制方式效率高，所以特別適合變換時(shí)間較長的 ADC0809。將 P2． 7 引腳信號控制 ADC 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動，由于 ALE 和 STRAT 連在一起，因此 ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動并進(jìn)行轉(zhuǎn) 換。因些，單片機(jī)只需要和適當(dāng) 軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 MCS． 5l 單片機(jī)具有以下特點(diǎn)，使其在工業(yè)控制中可得到可廣泛的應(yīng)用。 803l 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個(gè)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，而不能用于存放結(jié)果或用戶定義的字型表。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu) ，另一種采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 3． 3 8031 引腳結(jié)構(gòu) 803l 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位也可是以手動復(fù)位 。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。引腳狀態(tài)如表 3． 1 所示。其引腳說明如下： D7～ DO： 8 位數(shù)據(jù)線輸入 Q7Q0： 8 位數(shù)據(jù)線輸出 C：數(shù)據(jù)輸入鎖存引腳，高電平有效。最常用的譯碼器芯片有： 74LS373(3— 線 8 線譯碼器 )， 74LSl39(雙 2線一線譯碼器 )， 74LS37154(4 線一 16 線譯碼器 )。擴(kuò)展的方法有兩種， (1)借用外部 RAM 地址來擴(kuò)展 I／ O 端口； (2)采用 I／ O 接口芯片來擴(kuò)充，我們用 8255 并行接口芯片來擴(kuò)展 I／ O 端口。 D D5： A 口方式選擇 0 0： 方式 0 0 1： 方式 1 1 X： 方式 2 D4： A 口功能 (1=輸入， 0=輸出 ) D3： C 口高 4 位功能 (1=輸入， 0=輸出 ) D2： B 口方式選擇 (0=方式 0， 1=方式 1) D1： B 口功能 (1=輸入， 0=輸出 ) D0： C 口低 4 位功能 (1=輸入， 0=輸出 ) 8255 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。 當(dāng)定時(shí)器定時(shí)為 1 秒時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到時(shí)間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時(shí)間，同時(shí)一直顯示信號燈的顏色，這是在返回定時(shí)子程序定時(shí)一秒，在顯示黃燈的下一個(gè)時(shí)間，這樣依次把所有的燈色的時(shí)間顯示完后再重新給時(shí)間計(jì)數(shù)器賦初值，重新進(jìn)入循環(huán)。 在本系統(tǒng)中我們采用三端固定集成穩(wěn)壓器，該集成穩(wěn)壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是： (1)穩(wěn)壓性能好，集成度高； (2)Pt圍元件少，設(shè)計(jì)組裝和調(diào)試方便，可靠性高；． (3)體積小、重量輕、成本低； (4)輸出電壓固定 我們需要的是輸出正 、負(fù)電壓的雙向直流穩(wěn)壓電源，只需用兩個(gè)變壓器及兩個(gè) W7800 來實(shí)現(xiàn)，只需將其兩個(gè)輸出端一起接地，即可得正負(fù)電壓。因此 C C C C8 均采用 0． 1μ F 的電容。 MCS． 51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有兩個(gè)可編程的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 Tl、 TO。 (2)M M 卜工作方式選擇位 M1 M0 工作方式 0 0 方式 0， 13 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。為 0 時(shí)電子開關(guān)打 在上面，為定時(shí)器工作模式。方式 1 時(shí) M M0 為 01， 16位的計(jì)數(shù)器。 方式 3 將定時(shí)計(jì)數(shù)器分成兩個(gè) 8 位的單獨(dú)的定時(shí)計(jì)數(shù)器。 表示 1 秒一道可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。而 “ 看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。 軟件看門狗的最大特點(diǎn)是無需外加硬件電路，經(jīng)濟(jì)性好?？撮T狗電路是指看門狗的硬件電路包含在單片機(jī)內(nèi)部，如 Microchip 的 16C5X 系列， MOTOROLA 的 68C05 系列，5l 內(nèi)核中比較典型的有 Atmel 公司的 AT89S8252， Winbond．公司的 W77E58，SST 公司的 SST89C58 以及 Philip 公司 87 系列的多種型號的單片機(jī)等。 RESET 是復(fù)位信號輸出腳 MAX692 的 WDI 定時(shí)周期是 1． 6s，復(fù)位脈沖寬度是 200ms。共 11 個(gè)狀態(tài)。為 時(shí)， a 路口綠燈時(shí) 間增加 12 秒，紅燈時(shí)間減少 12 秒。只是狀態(tài)量變?yōu)?、 、 、 和小于 。為 時(shí)， a 路口綠燈時(shí)間增加 6 秒，紅燈時(shí)間減少 6 秒。根據(jù)車流量的大小分成三個(gè)檔：相等、 a路口大于 b 路口， b 路口大于 a 路口。 VOUT 為電源輸出引腳， VCC 位接電源引腳， 電源供電 3． 0． 5． 5V， GND 為接地點(diǎn)， PFI 為電池故障輸入端， PFO 為電池故障輸出端， WDI 位監(jiān)視器輸入引腳， REST 為復(fù)位輸出引腳，的電平有效。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX705． 70 MAX8 13L、X5043/5045 等。根據(jù)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，在主程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時(shí)器的 指令，兩條指令間的時(shí)間間隔應(yīng)該小于定時(shí)時(shí)間，否則看門狗將發(fā)生錯(cuò)誤動作。這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯(cuò)，重者將嚴(yán)重印象程序的運(yùn)行。 3． 6． 2 計(jì)數(shù)器硬件延時(shí) 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)初值，這個(gè)值是送到 TH 和 TL 中的。省去用戶軟件中重裝初值的程序。為 1 時(shí) B 點(diǎn)電位由 INTX+的輸入電平和 TRX 的狀態(tài)這兩個(gè)條件來確定。 (1)TFl、 TF 卜計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 (2)TRl、 TR 卜計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位 1：啟動定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作 0：停止定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作方式 0 中 M M 為 00，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的方式 0。 (1)GATE—— 門控位 0：以運(yùn)行控制位 TRX(X=0， 1)來啟動定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器運(yùn)行。 5V電源圖 圖 3． 7 177。因此 Cl、 C C C7 均為 1000μ F，耐壓 50v 的電容。當(dāng)門極為低電平時(shí)晶閘管關(guān)斷，該支路指示燈滅 。 方式 2：雙向總線方式。 輸入端 輸出端 允許 選擇 E B A Q0 Q1 Q2 Q3 1 X X 1 1 1 1