【正文】 狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前河南電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 15 頁(yè) 共 43 頁(yè)端裝置。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器 既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中,ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位 AT89S51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。通常采用只讀存儲(chǔ)器，且其又多種類(lèi)型，在 89 系列單片機(jī)中全部采用閃存。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些 I/O 口還有其他功能。河南電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 17 頁(yè) 共 43 頁(yè) 主要引腳功能AT89S51 引腳圖如圖 所示： 圖 引腳圖對(duì)端口寫(xiě)“l(fā)” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。對(duì) F1ash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG） 。Error!／VPP：外部訪問(wèn)允許。（1）時(shí)鐘電路首先介紹一下單片機(jī)的晶振電路，即時(shí)鐘電路。 （3）EA 腳的功能及接法單片機(jī)的 EA 腳控制程序從內(nèi)部存儲(chǔ)器還是從外部存儲(chǔ)器讀取程序。這樣檢測(cè), 某次可能不準(zhǔn)確, 但下次肯定能彌補(bǔ)回來(lái), 累積計(jì)算是很準(zhǔn)確的, 這就是人們常說(shuō)的模糊控制”。圓盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。，生成精確的輸出控制信號(hào)。具體設(shè)置如下表 表 比例及調(diào)整時(shí)間南北與東西向比例 0— — 及以上調(diào)整南北向時(shí)間 20 20 40調(diào)整東西向時(shí)間 40 20 20由表可知，對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整也只有三種，分別是 20，40；20，20；40，然在實(shí)際應(yīng)用中這樣簡(jiǎn)單的處理難以盡如人意，但在此處，本設(shè)計(jì)只是模擬大致的調(diào)整過(guò)程河南電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 24 頁(yè) 共 43 頁(yè) 違規(guī)檢測(cè)電路及模擬在紅燈和黃燈期間，車(chē)輛是禁行的，為了對(duì)那些違反規(guī)則的車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)，可使用超聲波車(chē)輛傳感器。同理，當(dāng)光敏二極管導(dǎo)通時(shí)，三極管的基極電壓為高，基極與發(fā)射極之間的電平為高，三極管導(dǎo)通，檢測(cè)口的電壓為低電平。LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽(yáng)和共陰之分。雖然路口不一樣，但是顯示的時(shí)間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的 IO 口是對(duì)稱的。括號(hào)中是 P1 端口 8 個(gè)引腳值 ,以及對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制碼。每個(gè)按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。 河南電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)。如下圖 所示圖 按鍵示意圖首先程序不斷掃描模式設(shè)置鍵，分別記為：S 鍵，J 鍵，F(xiàn) 鍵,低電平有效，按鍵順序是指定的，若直接按 F 鍵，則為自動(dòng)調(diào)整模式，然后進(jìn)入下一程序；若先按 S 鍵，再按 J 鍵，F(xiàn) 鍵則為設(shè)置時(shí)間模式，然后進(jìn)入下一程序。剛才的 4 個(gè)狀態(tài)是依次變換的，這就要涉及到狀態(tài)的判斷和銜接了。讓其顯示 1MS 后再給 P0 口送 0 的共陰極碼即 3FH，讓第二位要顯示 0 的位碼 GND 段為低電平，其它七位的控制端都接高電平，那么第二位就顯示 0，其它七位不亮。這樣，一個(gè) LED 數(shù)碼管就有 I 根位選線和 8 根段選線，要想顯示一個(gè)數(shù)值，就要分別對(duì)它們的高低電平來(lái)加以控制。 八段 LED 數(shù)碼管LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。交交交交vccR81KINT1圖 違規(guī)檢測(cè)電路其基本設(shè)計(jì)思想是：將光敏二極管放在停車(chē)線上，當(dāng)車(chē)輛行駛過(guò)將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導(dǎo)通，單片機(jī)檢測(cè)到這一信號(hào)執(zhí)行警報(bào)操作。分別檢測(cè)兩個(gè)方向的車(chē)流量，車(chē)流量檢測(cè)不是最終目的，在每半個(gè)循環(huán)周期，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到兩個(gè)方向的車(chē)流量數(shù)據(jù)，除以時(shí)間，那么就可以得到單位時(shí)間的車(chē)流量，然后比較兩個(gè)方向單位時(shí)間車(chē)流量多少，以確定下一次循環(huán)紅綠燈時(shí)間，達(dá)到調(diào)整的目的。同樣道理，根據(jù)圓盤(pán)(車(chē)輪)的轉(zhuǎn)速，再結(jié)合圓盤(pán)的周長(zhǎng)就是計(jì)算出物體的位移。這樣控制可以把不斷增多的車(chē)輛一步一步消化, 雖然最后由于每個(gè)路口的綠燈放行時(shí)間延長(zhǎng)而使等候的時(shí)間變長(zhǎng), 但比塞車(chē)等候的時(shí)間短得多。本設(shè)計(jì)中復(fù)位方式采用上電∕按鍵手動(dòng)復(fù)位方式，時(shí)鐘采用內(nèi)部時(shí)鐘。單片機(jī)的時(shí)鐘電路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(shí)鐘電路組成，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(huì)相應(yīng)增加，穩(wěn)定性也會(huì)下降。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會(huì)被激活。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的DISRT0 位（地址 8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／0 口。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，Pl 接收低 8 位地址。GND：地全雙工串行口：A89S51 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。河南電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 16 頁(yè) 共 43 頁(yè)中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 “微控制器”更能反映單片機(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個(gè)名稱已經(jīng)為國(guó)內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機(jī)”這一名稱。其實(shí)這個(gè)過(guò)程就是將存儲(chǔ)時(shí)間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車(chē)流量檢測(cè)及調(diào)整。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 12 頁(yè) 共 43 頁(yè)在模式選擇上，若為自動(dòng)模式，將不斷調(diào)用車(chē)流量檢測(cè)模塊對(duì)車(chē)流量進(jìn)行檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，到達(dá)一定時(shí)間將修正通行時(shí)間一滿足不同路況的需要。（5）違規(guī)檢測(cè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè) 交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時(shí)有發(fā)生，交警等交通管理人員雖然可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，但是耗費(fèi)精力，在路口設(shè)置檢測(cè)傳感器就可以進(jìn)行自動(dòng)的警報(bào)提示。交通警察不斷觀察十字路口的兩個(gè)方向，根據(jù)車(chē)輛密度和流速?zèng)Q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(jì)時(shí)顯示狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換東西紅燈 1 1 0 0東西黃燈 0 0 0 1東西綠燈 0 0 1 0南北紅燈 0 0 1 1南北綠燈 1 0 0 0南北黃燈 0 1 0 0 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 10 頁(yè) 共 43 頁(yè)的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 8 頁(yè) 共 43 頁(yè)2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來(lái)越旺盛，而我國(guó)城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)速度的加快。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)為ITS設(shè)立的專項(xiàng)叫ISO／TC．204，使用的術(shù)語(yǔ)是“1rICS(交通運(yùn)輸信息與控制系統(tǒng))”。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線，但車(chē)輛已十分接近停車(chē)線而不能安全停車(chē)時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。各個(gè)時(shí)期典型交通信號(hào)系統(tǒng)得特征如附表所示。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914 年始安裝于紐約市 5 號(hào)大街的一座高塔上。具有優(yōu)良科學(xué)的交通控制技術(shù)對(duì)資源物流和人們出行都是十分有價(jià)值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物流準(zhǔn)時(shí)到位，甚至是生命通道的延伸。超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。1926 年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。目前，交通控制方面的研究能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化，甚至將整個(gè)區(qū)域整合成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)范圍，還能根據(jù)正常時(shí)段以及特定突發(fā)時(shí)段的情況進(jìn)行科學(xué)的自動(dòng)調(diào)整。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車(chē)強(qiáng)行通過(guò)、車(chē)流量檢測(cè)及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。8051 單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由 8051 單片機(jī)、交通燈顯示、LED 倒計(jì)時(shí)、車(chē)流量檢測(cè)及調(diào)整、違規(guī)檢測(cè)、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。現(xiàn)代人類(lèi)科學(xué)技術(shù)，特別是電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和成熟能比較好的解決系統(tǒng)建立中硬軟件方面要求的技術(shù)難題。1914 年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無(wú)幾。當(dāng)今在城市道路交通自動(dòng)控制、交通監(jiān)測(cè)和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣的是環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器。交通關(guān)系著人們對(duì)于財(cái)產(chǎn)，安全和時(shí)間相關(guān)的利益。1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。到1963年加拿大多倫多市建立了一套使用IBM650型計(jì)算的集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號(hào)系統(tǒng)，從而標(biāo)志著城市道路交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車(chē)輛必須在交叉路口的停車(chē)線后停車(chē)。日本將這類(lèi)技術(shù)稱為UTMS、VICS等：歐盟則稱之為“道路交通信息技術(shù)(RTI)”。 交通控制存在的問(wèn)題我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等對(duì)策。出租車(chē)以及公交的發(fā)展運(yùn)營(yíng)情況并不盡如人意，雖然車(chē)輛和線路長(zhǎng)度增長(zhǎng)，但運(yùn)營(yíng)速度成了瓶頸，新增的運(yùn)力被運(yùn)輸效率低下所抵消。三是進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，本人采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理，總體上完成了軟件的編寫(xiě)?！裟媳狈较蚣t燈滅，同時(shí)綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20 秒。（1）倒計(jì)時(shí)顯示倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間，是根據(jù)道口東西向和南北向的車(chē)流量，利用統(tǒng)計(jì)方法確定的。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。急停按鍵和違規(guī)檢測(cè)隨時(shí)調(diào)用中斷。若此時(shí) F 鍵按下，則設(shè)置為自動(dòng)模式，若此時(shí)按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時(shí)間設(shè)置模式，依次按 S 若干次，J 鍵若干次可設(shè)置好兩個(gè)方向的紅綠燈時(shí)間，再按 F 鍵確認(rèn)。正是由于這一原因，國(guó)際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計(jì)算機(jī)(SCM)這一名稱。 AT89S51 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 AT89S51 內(nèi)部配置了 4KB 閃存。 VCC：電源電壓作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H－FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。單片機(jī)的工作流程，就是在系統(tǒng)時(shí)鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序。由于現(xiàn)在單片機(jī)內(nèi)部的 flash 容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲(chǔ)器讀取程序，即不需要外接 ROM 來(lái)存儲(chǔ)程序，因此，EA 腳必須接高電平。因?yàn)槁飞系能?chē)不可能突然增多, 塞車(chē)都有一個(gè)累積過(guò)程。通過(guò)單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速。為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側(cè)共設(shè)置 2 個(gè)傳感器。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只是使用了普通光敏二極管?；诖司涂梢詸z測(cè)是否有違規(guī)車(chē)輛了。以八段共陰管為例，它有 8 個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來(lái)顯示 sP，即點(diǎn))，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起。因?yàn)檩敵隹谳^少的原因，所以每個(gè)十位，個(gè)位的數(shù)據(jù)的傳輸必須采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，因?yàn)槿搜鄣囊曈X(jué)原因，人們會(huì)認(rèn)為是同時(shí)點(diǎn)亮的.下面我們用這種方法顯示交通燈的時(shí)間，南北方向要顯示 20 秒，東西方向要顯示 25 秒，那么我們先給 P0 口送 2 的共陰極碼即 5BH，讓第一位 2 要顯示的位碼 GND 段為低電平，其它七位的控制端都接高電平，那么第一位就顯示2，其它七位不亮。在用于顯示發(fā)光二極管時(shí)，直接由 MOV 指令將十六進(jìn)制碼送入 P1 口。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