【正文】 4 組 三極管 就需192mA,所以設(shè)計(jì)中采用三極管 9012。 這樣就可以大大提高車輛通過率，有效緩解交通壓力。 5 個(gè)中斷源中的一個(gè)、幾個(gè)或全部中斷源的開、關(guān)由中斷允許寄存器 (IE)完成，而每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別的高低由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 (IP)完成。它既能工作在異步方式，又能工作在同步方式。 在計(jì)數(shù)器功能中，在外部事件相應(yīng)輸入腳 (T0 或 T1)產(chǎn)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加 1。 c) 專用寄存器區(qū) 共有 21 個(gè)專用寄存器 SFR，位于 80～ FFH 地址空間。對(duì) I/O 端口操作無須特殊指令且訪問程序存儲(chǔ)器是用 P E S N——————信號(hào)選通，而訪問片外數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)，由 RD————信號(hào)（讀）和 WR————信號(hào)（寫）選通。其他地址為中斷服務(wù)程序入口地址，響應(yīng)某個(gè)中斷時(shí)，將自動(dòng)從其對(duì)應(yīng)的入口地址執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在 89C51 單片機(jī)中，程序存儲(chǔ)器采用 EEPROM，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用 RAM。圖中 PC 是程序計(jì)數(shù)器； PSW 是程序狀態(tài)字寄存器； DPTR 是數(shù)據(jù)指針寄存器。 當(dāng) VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。另外，該引腳將被略微拉高。 XTAL2(18 腳 )：它在單片機(jī)內(nèi)部是片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。 P3 口（ 10~17 腳）： ~ 統(tǒng)稱為 P3 口。 P2 口（ 21~28 腳）： ~ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般作為準(zhǔn)雙向 I/O 使用。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫 “1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。指令集中 64 條為單周期指令，支持 6 種尋址方式，共 111 條指令； 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容； 如圖 所示： 鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 4 頁 共 41 頁 圖 系統(tǒng)硬件組成總框圖 交通燈控制系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)施控制，通過直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運(yùn)行，運(yùn)用了 LED 數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。該系統(tǒng)具有電路簡單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高，耗電少，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 針對(duì)整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，本設(shè)計(jì)根據(jù)道路交通擁擠，十字路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況，運(yùn)用智能、集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制核心，設(shè)計(jì)出了十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，以改善十字路口實(shí)時(shí)通行狀況。 城市交通控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合度高而又復(fù)雜的問題，關(guān)系到政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、成本、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各方面問題。 關(guān) 鍵 詞 ： 智能 交通燈 ， AT89C51， 車輛 檢測(cè) ， 74HC244， LED 1 引言 在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們無時(shí)無刻不與交通打交道。 作為車輛通行瓶頸所在的十字路口，通過研究其車輛通行規(guī)律，找出提高其車輛通行效率，對(duì)緩解交通擁堵，提高道路暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義 [1]。城市交通發(fā)展的規(guī)劃應(yīng)在廣泛借鑒和吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 結(jié)合我國城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題， 建立并健全適合我國交通的城市交通控制系統(tǒng)。 鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 3 頁 共 41 頁 2 方案設(shè)計(jì)及論證 方案設(shè)計(jì)論證 交通燈控制方法簡介 目前，國內(nèi)的交通燈設(shè)計(jì)方案有很多，有應(yīng)用 PLC 對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用 CPLD 實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用單片機(jī)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)計(jì) [4]。主控系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器，控制通行倒計(jì)時(shí)及右拐、右拐、直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。 系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)， LED 數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中若有控制信號(hào)和實(shí)時(shí)車流量檢測(cè)信號(hào)，可對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)調(diào)用中斷，達(dá)到修正通行時(shí)間滿足不同時(shí)間不同路況的需求。2 個(gè) 16 位的計(jì)數(shù) /定時(shí)器； AT89C51 的引腳功能 AT89C51 為雙列直插（ DIP）式封裝的 51 單片機(jī)芯片，有 40 條引腳，其引腳示意及功能分類如圖 所示。 P1口（ 1~8腳）： ~ P1口，可作為準(zhǔn)雙向 I/O口使用。當(dāng)對(duì) P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。當(dāng) P3 口寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻上拉為高電平并作為輸入口。在訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，此信號(hào)可用于控制鎖存 P0 輸出地址總線的低 8 位， ALE 以每機(jī)器周期兩次進(jìn)行信號(hào)輸出；在 FLASH 編程期間，此引腳用作編程脈沖 PROG——————的輸入端。 在由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi) P S E N——————兩次 有效， P0 口讀回指令或常數(shù)。當(dāng) EA————接低電平時(shí)， 則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH)，則強(qiáng)調(diào) CPU訪問外部存儲(chǔ)器，而不管程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容是多少。它完成邏輯算術(shù)運(yùn)算并協(xié)調(diào)單片機(jī)其它各部分的工作。程序存儲(chǔ)器主要用來存放程序和常數(shù)。外部 RAM地址范圍 0000H～ FFFFH，共 64KB。工作寄存器區(qū)的選擇又由程序狀態(tài)寄存器 PSW 的第4 位和第 3 位 (RS1 和 RS0)共同指定。一部分就是單片機(jī)的 I/O 端口 P0～ P3，分別編址為 80H、90H、 A0H、 B0H，共 4 個(gè)單元， 32 位，每一位都可以獨(dú)立尋址。定時(shí) /計(jì)數(shù)器的控制由控制寄存器 (TCON)完成。 片內(nèi)含 4KB的可重復(fù)編程的 Flash程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，使用 5（ 1177。當(dāng)發(fā)光電流為 6mA 時(shí)，可按公式 R=（ 5－ ）／ 計(jì)算，限流電阻為 510Ω。如圖 所示 74HC244 用來提高 LED 顯示器的驅(qū)動(dòng)能力。設(shè)計(jì)中特種車輛可采用紅外線發(fā)生器為發(fā)信器，用實(shí)時(shí)中斷來響應(yīng)特種車的通行要求。 LM7850 內(nèi)部是由基準(zhǔn)電壓回路、恒流源、過流保護(hù)、過壓保護(hù)和短路保護(hù)回路等 8 部分組成的三端集成穩(wěn)壓電源，且其低功耗，高效率，紋波系數(shù)小，輸出電壓穩(wěn)定。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。當(dāng)記為低電平時(shí)， 1Y1～ 1Y4 的電平與 1A1～ 1A4 的電平相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當(dāng) 2G 為低電平時(shí)， 2Y1～ 2Y4 的電平與 2A1～ 2A4 的電平相同。 表 道口通行方式控制碼數(shù)據(jù)表 通行規(guī)則如下： （ 1）南北方向的行車直行，各路右拐，南北向行人通行，設(shè)置南北向通行時(shí)間為1min,且各路右拐比直行滯后 10s 放行。其原理是根據(jù)不同規(guī)則通行時(shí)各路口的紅綠燈亮滅情況轉(zhuǎn)換為單片機(jī)端口的控制碼。 圖 特種車輛自動(dòng)放行的中斷流程圖 車輛檢測(cè)中斷服務(wù)程序 車輛檢測(cè)電路主要是測(cè)量由于紅燈而導(dǎo)致的滯留車隊(duì)的長 度，因此在紅燈結(jié)束時(shí)讀入的車隊(duì)長度才是真正的滯留車隊(duì)長度。一般是對(duì)電路中可調(diào)元器件，例如電容、電感等部分進(jìn)行調(diào)整，使電路功能達(dá)到預(yù)期的效果。所謂靜態(tài)觀察法就是在電子線路通電前通過目視檢查找出某些故障。 調(diào)試及性能分析 紅綠燈控制程序 不通過定時(shí)器 T0，直接可按照表 算好的數(shù)據(jù)嗎送出控制燈，再觀察其邏輯狀態(tài)是否符合要求。該系統(tǒng)的控制功能與效果同真實(shí)道口管理紅綠燈是完全一致的。 （ 4）運(yùn)用匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增減，系統(tǒng)軟件的編寫采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。此時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的交通狀況實(shí)時(shí)改變通行時(shí)間的智能交通將可起到疏導(dǎo)交通，提高運(yùn)輸效率，改善城市交通環(huán)境，推動(dòng)城市化日益完善。 車輛檢測(cè)電路的調(diào)試 可在 將示波器輸入端端接在交通控制燈的車輛檢測(cè)模塊的輸出引腳上，給 CCD 一個(gè) 一定距離里的車隊(duì) 信號(hào)， 可檢測(cè)車隊(duì)長度是否能被檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)異常立刻斷開電源。經(jīng)測(cè)試、調(diào)整、再測(cè)試、再調(diào)整，直到實(shí)現(xiàn)電路要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)為止。 LED 顯示電路有關(guān)編程 LED 顯 示電路中最重要的是十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表，如表 所示： 表 十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表 字型 共陽極代碼 共陰極代碼 字型 共陽極代碼 共陰極代碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F BEH 71H 7 F8H 07H 滅 FFH 00H 8 80H 7FH 5 交通燈控制系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試方法 以電子線路為基礎(chǔ)的各種電子產(chǎn)品在安裝完成后一般都要進(jìn)行調(diào)試，才能正常地進(jìn)行工作。控制碼分為 120s～ 110s、 110s～ 70s、 70s～ 60s、 60s～ 10s、 10s～ 0s 這 5 個(gè)時(shí)間段。東西方向通行時(shí)間為 1min，且各路右拐比直行要滯后 20s 放行。 主程序 主程序主要是負(fù)責(zé)總體程序的管理功能，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的交互設(shè)定。因此提供給 LED 顯示器的字形代碼正好一個(gè)字節(jié)。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： (1) 共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。 圖 紅外接收原理框圖 信號(hào)接收 信號(hào)放大 電源驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)控制 紅外接收裝置 信號(hào)解調(diào) 鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 15 頁 共 41 頁 盲人提示音電路 為方便盲人通過行人道，在道口自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了聲音提示電路，該聲音控制電路與人行道控制燈的綠燈是同步的，當(dāng)綠燈亮?xí)r響一次，在結(jié)束通行前 10s 綠燈閃爍 ,期間盲人提示音會(huì)間隔響 5 次，每次 1s。為了顯示 LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，不僅要給顯示器提供段（字形代碼）的輸入之外，還要對(duì)顯示器加位控制，這就是通常所說的段控和位控。通行剩余時(shí)間采用高亮 7段 LED 發(fā)光數(shù)碼管，采用共陽數(shù)碼管。鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 13 頁 共 41 頁 實(shí)現(xiàn)對(duì)路口紅綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié) 。 3 個(gè)內(nèi)部中斷源為 T0、 Tl 溢出中斷源及片內(nèi)串行發(fā)送或接收中斷源， T0、 Tl 中斷請(qǐng)求標(biāo)志 TF0 和 TF1 分別設(shè)在 TCON 寄存器的 、 ，串鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 12 頁 共 41 頁 行發(fā)送或接收中斷標(biāo)志 TI 或 RI設(shè)在 SCON 寄存器的第 、 。 串行口也就是 和 的第二功能。在定時(shí)功能中，每個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1，由于 l 個(gè)機(jī)器周期包含 12 個(gè)振蕩周期，因而它的計(jì)數(shù)頻率為 1/12，即由定時(shí)器計(jì)數(shù)到的脈沖為振蕩周期頻率的 1/12。此外，在專用寄存器 SFR 中還有一部分是可以位尋址的 (有些位可能無定義 )。擴(kuò)展的 I/O 地址也占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。復(fù)位后， CPU從 0000H 地址鹽城師范學(xué)院畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 第 10 頁 共 41 頁 開始執(zhí)行程序。存儲(chǔ)器 MCS51 系列單片機(jī)存儲(chǔ)器組成是所謂的哈佛結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器的組織方式與通用單片機(jī)系統(tǒng)不同，包含程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址空間是相互獨(dú)立的，而不是程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所 示。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù) 10ms 以上才能保證有效復(fù)位。此時(shí)， ALE 執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令使 ALE 起作用。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)， HMOS 單片機(jī)的該引腳應(yīng)接地； CHMOS 單片機(jī)的該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P0 口 是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口 ,分時(shí)復(fù)用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。最高時(shí)鐘振蕩頻率可 達(dá) 12MHz； 內(nèi)含 4Kb 可重編程的 FPEROM； 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖 該 交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：車輛 檢測(cè)、緊急控制、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)和顯示電路 [6]。由于 AT89C51 單片機(jī)自身帶有 2 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 5 個(gè)中斷源，端口剛好滿足要求。由于交通控制系統(tǒng)不健全等原因，我國交通道口的交通事故率居高不下，且隨著城市交通運(yùn)量逐年的增長，城市車流行駛速度逐年下降，這些都是由于交通通行不佳。傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)存在的這些缺點(diǎn)，說明傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前城市交通發(fā)展的要求，不能最高效地利用城市的交通道路資源。本設(shè)計(jì)是以軟件和硬件 相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn) ， 文中給出了具體的硬件電路圖和軟件流程圖 及程序源碼 。國內(nèi)的在十字路口的交通燈，一般用紅 、綠 、黃三種顏色的指示燈和一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車。 近年來，國家雖然不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上城市機(jī)動(dòng)車的增長速度，我國城市仍普遍存在道路面積偏低的問題，這也是制約著我國大城市發(fā)展的一個(gè)重要原因。交通燈一般設(shè)置在十字路口，用紅、綠兩種顏色的指示燈，并加上顯示倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器來控制車輛通行。系統(tǒng)電源采用獨(dú)立的 +