【正文】 強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大。 事實(shí)證明，智能的交通燈能有效地緩解城市的交通壓力，減少交通事故；智能的交通燈能為人們節(jié)省大量出行時(shí)間；智能的交通燈為交通順暢提供了保障，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著一定不可估量的作用。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈 ，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。 1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。但是這兩個(gè)辦法都有其局限性。 由于缺乏能提高交通狀況、特別是缺乏擁塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況的實(shí)時(shí)控制策略，幾乎可以說(shuō)真正成熟的控制策略仍然不存在。 traffic light； nixie tube 1 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì)研究背景及意義 交通燈是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。交通信號(hào)燈控制方式有很多。交通燈控制系統(tǒng)通常要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，本系統(tǒng)采用 MCS51 系列單片機(jī) AT89S52 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器， 以共陽(yáng)極雙位數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)間， 實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量 設(shè)置 紅 綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩 2 秒時(shí) 綠燈 閃爍示警（交通燈 位選 通過(guò) P1 口輸出，顯示時(shí)間通過(guò) P2 口輸出至雙位數(shù)碼管） ,另外，可以通過(guò)按鍵分別實(shí)現(xiàn)緊急模式和夜間模式以達(dá)到智能和節(jié)能的效果 。城市交通問(wèn)題是困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟(jì) 建 設(shè)的重要因素。智能化和集成化是城市交通信號(hào)控制系 統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究前沿，而針對(duì)交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對(duì)城市交通瓶頸問(wèn)題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。交通是社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來(lái)出行的增加，而 且在我國(guó)汽車工業(yè)正處在起步階段的時(shí)期，因此限制車輛的增加不是解決問(wèn)題的好方法。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行 人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。 我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得機(jī)動(dòng)車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)相對(duì)滯后。 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的課題是智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用的控制芯片是 AT89S52，交通型號(hào)燈控制系統(tǒng) 除了具有一般的紅綠燈顯示功能外，還具有倒計(jì)時(shí)功能、夜間模式、緊急模式等功能，用 PROTEL DXP 實(shí)現(xiàn)電路原理圖和 PCB 電路圖的繪制，用 KEIL C 語(yǔ)言編程 ,并通過(guò) PROTEUS 進(jìn)行仿真。它是 MCS51 系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn) 8052 單片機(jī)完全兼容，使用時(shí)容易掌握；采用 AT89s52 單片機(jī)穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性 強(qiáng)，在系統(tǒng) /在應(yīng)用可編程。 方案三：用七段 LED 數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示，用 LED 燈作為狀態(tài)燈指示功能。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用 兩 個(gè)按鍵，分別是 K K2。設(shè)東西、南北的車流量相同。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工 串行口 ， 片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。 在焊接電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)盡可能的靠近單片機(jī)芯片，以減少寄生電容，更好的 9 保證電路穩(wěn)定可靠的工作。 圖 復(fù)位電路 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于 “死鎖 ”狀態(tài)時(shí)為擺脫困境，也需通過(guò)復(fù)位操作，重新啟動(dòng)。 數(shù)碼管 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管（ Light Emitting Diode）。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。電阻的作用是限制流過(guò) LED 中的電流，以保證在發(fā)光時(shí)二極管不因電流過(guò)大而被燒毀。 LED 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路如 12 圖 所示。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視 覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字 99。其將通用微處理器及 FLASH 存儲(chǔ)器結(jié)合，特別是可反復(fù)擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器可有效降低開(kāi)發(fā)成本。綠燈表示允許通行，黃燈表示禁 止通行，但已經(jīng)駛過(guò)安全線的車輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過(guò)渡到紅燈提示燈。 原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)和印刷電路板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)是 PROTEL DXP 的主要組成部分。 （ 4）規(guī)劃電路板，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表。 軟件主流程圖設(shè)計(jì) 圖 主流程圖 21 上圖所示為正常模式下的流程圖，其實(shí)現(xiàn)的主要功能是顯示十字路口倒計(jì)時(shí)顯示 ，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)將進(jìn)行自動(dòng)掃描確定按鍵的值，然后進(jìn)行判斷對(duì)應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行執(zhí)行，包括特種車輛的通行（緊急模式），和節(jié)能模式（夜間模式）。 當(dāng)定時(shí)器設(shè)置為定時(shí)方式時(shí)，定時(shí)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。軟件延時(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便，但是無(wú)法進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行使用，所以本次設(shè)計(jì)采用了定時(shí)器 0 進(jìn)行計(jì)時(shí)，每 100us 產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，可以準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)并方便 8 段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 24 外部中斷是由外部原因引起的，共有兩個(gè)中斷源，即外部中斷 0 和外部中斷 1.他們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由引腳 INT0 和 INT1 引入。因此在這種中斷請(qǐng)求信號(hào)方式下，中斷請(qǐng)求信號(hào)的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以確保電平變化能被單片機(jī)采樣到。 （ 3） TF0 和 TF1 為計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀、交直流電壓表、交直流電流表、信號(hào)發(fā)生器等， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境！真正實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有目標(biāo)原形時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試和驗(yàn)證。 26 P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7P11P12P 1 4P 1 3P 1 3P 1 4P 1 5P10P11P12P 1 5P10P21P27P26P24P25P20P23P22S1S2P 2 1P 2 7P 2 6P 2 4P 2 5P 2 0P 2 3P 2 2S3S4P21P27P26P24P25P20P23P22S1S2P 2 1P 2 7P 2 6P 2 4P 2 5P 2 0P 2 3P 2 2S3S4P 0 0P 0 2P 0 3P 0 1S1 S2S3S4X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2X11 2 M H zC11pFC230pFC31nFR11 0 k2 3 4 5 6 7 8 91R P 1RE S P A C K 8S1S2D1L E D R E DD2L E D Y E L L O WD3L E D G RE E ND4L E D R E DD5L E D Y E L L O WD6L E D G RE E ND7L E D R E DD8L E D Y E L L O WD9L E D G RE E ND 1 0L E D R E DD 1 1L E D Y E L L O WD 1 2L E D G RE E NR 1 01 0 0R 1 11 0 0R 1 21 0 0R 1 31 0 0R 1 41 0 0R 1 51 0 0R 1 61 0 0R 1 71 0 0R 1 81 0 0R 1 91 0 0R 2 01 0 0R 2 11 0 0Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N P+ 5 v + 5 vR 2 21kR 2 31kR 2 41kR 2 51kR 2 60 .5 kR 2 70 .5 kR 2 2 20 .5 kR 2 80 .5 k 圖 仿真結(jié)果 27 第 6 章 軟硬件調(diào)試 由于經(jīng)驗(yàn)不足，電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不能正常實(shí)現(xiàn)要求，需要在生產(chǎn)電路板 的時(shí)候由廠家進(jìn)行檢測(cè)略微 進(jìn)行改動(dòng)，經(jīng)過(guò)幾次調(diào)試終于出現(xiàn)了正確結(jié)果。 傳統(tǒng)交通燈的基本功能為：東西南北方向倒計(jì)時(shí)單元顯示時(shí)間 ,通行時(shí)間可以調(diào)節(jié)，使得行車繁忙 時(shí)間段與行車清淡時(shí)間段行車時(shí)間可調(diào)，改善了交通問(wèn)題 。 29 參考文獻(xiàn) [1] 周潤(rùn)景 《基于 PROTEUS 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》 北京航空航天大學(xué)出版社 [2] 黃菊生 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》 國(guó)防工業(yè)出版 [3] 李維祥 .孫秀強(qiáng) 《 MCS51 單片機(jī)原理與應(yīng)用》 天津大學(xué)出版社 [4] 余錫存 .曹國(guó)華 《單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]》西安電子科技大學(xué)出版社 [5] 胡斌《電子 線路學(xué)習(xí)方法》 電子工業(yè)出版社 [6] 張齊 .朱寧西 《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 [7] 胡斌 《電子線路與電子技術(shù)》 山東科學(xué)技術(shù)出版社 [8] 王靜 《 Altium Designer Winter 09 電路設(shè)計(jì)案例教程 》 中國(guó)水利水電出版社 [9] 郭天祥 《新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 ——入門、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略》 電子工業(yè)出版社 20xx [10] 唐清善《 Protel DXP 高級(jí)實(shí)例教程》中國(guó) 水利水電出版社 [11] 周潤(rùn)景 .張麗娜 《 PROTEUS 入門教程》機(jī)械工業(yè)出版 [12] 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