【正文】 R I D G E 1C4E L E C T R O 1 C5C A PV i n1GND2+ 5 V3U?L M 7 8 0 5 C TV C CP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 0P 1 1P 1 2P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3 P 1 4 P 1 5P 1 3 P 1 4 P 1 5P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0P 2 1紅外線車流量傳感器1K 1K 1K 1K 1K 1K 1KV C CV C CV C CP 3 2P 3 2R2S1S W S P S TR3V C CC3E L E C T R O 1C6C A P 圖 總體設(shè)計(jì)電路圖 系統(tǒng)工作原理 通過(guò)車流量傳感器 對(duì)東西和南北兩條通道的車流量的測(cè)量，將車流量信息以脈沖電平的方式傳給單片機(jī)。 該智能交通燈控制系統(tǒng)以四個(gè)狀態(tài)為一周期循環(huán)。對(duì)端口寫“ l”，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。 DISRT0位缺省為 RESET輸出高電平打開狀態(tài)。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)。復(fù)位電路的原理是單片機(jī) RST 引腳接收到 2 個(gè)機(jī)器周期 以上的高電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期 ，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 光電開關(guān)的工作原理 光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 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。 電氣工程學(xué)院 22 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 23 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架基本形 成。主程序流程圖如圖 所示。 根據(jù)紅綠燈時(shí)間調(diào)整原理，一個(gè)周期下來(lái)， count_SN， count_EW中分別存儲(chǔ)著南北，東西的車流量，接下來(lái)求單位時(shí)間車流量，此時(shí)南北向時(shí)間，東西向時(shí)間分別存儲(chǔ)在 tt_SN， tt_EW中，則兩個(gè)方向的流量比例為（ count_SN /tt_SN）/（ count_EW/tt_EW） =( count_SN * tt_EW)／ (count_EW * tt_SN),顯然該比例是 1左右?guī)?shù)的值，然而單片機(jī)程序中只取整數(shù)，重要的數(shù)據(jù)信息就會(huì)丟失，所以本設(shè)計(jì)中首先將 (R5*R1)乘以 10，比例就變?yōu)?10左右的值。此狀態(tài)下除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。第四部分主要介紹了紅外線傳感器的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成 PN結(jié)的材料決定的。槽式光電開關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體 ,使用安全可靠。 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。當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，也需要進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。 ：外部訪問(wèn)允許。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。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。單片機(jī)通過(guò)接口得到 a和 b相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)量，然后對(duì)其進(jìn)行處理、分析和判斷，改變信號(hào)燈輸出時(shí)長(zhǎng)，直接控制信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)信號(hào)燈的智能控制。其具體的硬件電路總圖如圖所示。如當(dāng)汽車通過(guò)光掃描區(qū)域時(shí)，部分或全部光束被遮擋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛數(shù)據(jù)的綜合檢測(cè)。選用 AT89S51單片機(jī) 跟其他單片機(jī)相比， 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，滿足設(shè)計(jì)要求，故選用 AT89S51單片機(jī) 作為主控制器。一定時(shí)間后，東西黃燈閃爍，持續(xù) 5s，南北向保持紅燈亮。 （ 2）南北黃燈亮，東西保持紅燈亮。定時(shí)式并不符合實(shí)際要求。智能交通燈的應(yīng)用是解決智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。解決城市交通問(wèn)題的根本路徑大致有兩條：一是加快交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；二是加強(qiáng)交通管理。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。根據(jù)比較的結(jié)果，將具體的車流量轉(zhuǎn)換成兩相位車流量大小的比值。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了 謝意。 本設(shè)計(jì)以 AT89S51單片機(jī)為核心，外接外圍電路構(gòu)成基本電路 ，使硬件電路能適應(yīng)所完成的控制功能。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 交 通對(duì)于社會(huì)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)和人們的生活生產(chǎn)中有著十分重要的意義。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。我國(guó)城市普遍存在道路密度、道路面積率偏低的問(wèn)題。 第 2 章 智能交通燈控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 5 第 2 章 智能 交 通燈控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 智能交通燈控制系統(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。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)顯示的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。 單片機(jī)的選型 采用 AT89S51單片機(jī)作為主控制器。原理方框圖如下： 圖 磁檢測(cè)器方框圖 該方案測(cè)量精度較好，且性能穩(wěn)定。 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（ 正 電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表， 有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V， 18V，24V 等檔次。若二者相等則按一定時(shí)間間隔交替導(dǎo)通。 （ 4） 低電壓，低功耗。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（ 吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL邏輯門電路。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。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。該傳感器工作電壓為直流 1030V，檢測(cè)距離為 10m，響應(yīng)時(shí)間小于 3ms,能在 25℃ ～55℃ 的溫度條件下正常工作。當(dāng)被 檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測(cè)模式。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對(duì)稱分布的，如圖 。圖中 C5用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激震蕩，其容量較小，本設(shè)計(jì)選擇的為 。 （ 2）南北黃燈閃爍 5s，東西保持紅燈亮。時(shí)間設(shè)置以 40s為基準(zhǔn)，當(dāng)比例為 ，南北綠燈時(shí)間增加 10s，東西綠燈時(shí)間減少 10s。比例為 ，表示南北方向車流量比東西車流量少。同時(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試也是檢驗(yàn)錯(cuò)誤排除故障的重要手段。 采用共陰極連接： 表 33 驅(qū)動(dòng)代碼表 顯示數(shù)值 a b c d e f g 驅(qū)動(dòng)代碼（ 16進(jìn)制） 0 1 1 1 1 1 1 0 0x3f 1 0 1 1 0 0 0 0 0x06 2 1 1 0 1 1 0 1 0x5b 3 1 1 1 1 0 0 1 0x4f 4 0 1 1 0 0 1 1 0x66 5 1 0 1 1 0 1 1 0x6d 6 1 0 1 1 1 1 1 0x7d 7 1 1 1 0 0 0 0 0x07 8 1 1 1 1 1 1 1 0x7f 9 1 1 1 1 0 1 1 0x6f 電源電路設(shè)計(jì) 不管是 AT89S51單片機(jī)工作電源、二極管還是數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，都要用到 +5V的直流電源，因此，一個(gè)穩(wěn)定的、持續(xù)的 +5V直流電源對(duì)本系統(tǒng)十分重要。新型光電開關(guān)具有體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快 、 檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。 XTAL2：片內(nèi)反相放大器輸出端。對(duì) F1ash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。“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。目前大多采用光學(xué)或壓力傳感器，以確定每個(gè)路口在一定時(shí)間段車輛通過(guò)的次數(shù)。 環(huán)形檢測(cè)器 1 環(huán)形檢測(cè)器 n 自定義總線 控制單元 調(diào)制解調(diào)器 監(jiān)控中心 電氣工程學(xué)院 10 電源電路的選型 由于單片機(jī)工作時(shí)需要 +5V 電壓 ,所 以在設(shè)計(jì)電源電路時(shí) ,需要一個(gè) 三端穩(wěn)壓器 能提供 +5V 電壓。 RTMS的 檢測(cè) 精度高， 且 是一個(gè)全天候的車輛檢測(cè)器。 圖 系統(tǒng)的總體框圖 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，由車流量檢測(cè)模塊產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊， LED 倒計(jì)時(shí)模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 。 第四章首先根據(jù)軟件設(shè)計(jì)流程圖簡(jiǎn)要介紹了軟件設(shè)計(jì)，并介紹了各個(gè)程序模塊的基本設(shè)計(jì)思想。因此，結(jié)合我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)，建立一個(gè)相對(duì)廉價(jià)、獲取信息多且準(zhǔn)確、工作可靠、具有智能交通控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮，則表示該條道路上未經(jīng)過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮，則表示 該條道路上允許通行。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們的出行都無(wú)時(shí)不刻與交通打著交道。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 The traffic light。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免 發(fā)生交通事故。當(dāng)前城市交通管理的重點(diǎn)也側(cè)重于加強(qiáng)交通管理，對(duì)平面交叉口的研究一般都是應(yīng)用交通信號(hào)在時(shí)間上給車輛分配通行權(quán)，從而實(shí)現(xiàn)車輛在時(shí)間上的分離。我國(guó)近幾年經(jīng)過(guò)深入研究，也開發(fā)出了一些適用于我國(guó)交通狀況的交通控制系統(tǒng)，主要有上海交通大學(xué)的 SUATS 系統(tǒng)和南京、深圳等地研制的系統(tǒng)。 在緒論部分講述了本課題的研究背景與意義、國(guó)內(nèi)外智能交通控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)在以及我國(guó)交通燈的現(xiàn)狀。 電氣工程學(xué)院 6 （ 4）東西黃燈亮，南北保持紅燈亮 。通過(guò)比較南北向和東西向的車流量，調(diào)節(jié)紅綠燈的間隔時(shí)間。 為了檢測(cè)出車道上車的數(shù)量， RTMS在微波束的發(fā)射方向上以 2M為一個(gè)層面分展探測(cè)物體，微波束在 15度范圍內(nèi)投影形成一個(gè)分為 32個(gè)十層面的橢圓形波束， (橢圓的寬度 取決于 儀器選擇的工作方式 )，通過(guò)這種方式可檢測(cè)出車量數(shù) RTMS具有兩種基本的使用模式，分別是路邊側(cè)向模式和前方正向模式。 在本系統(tǒng)中，采用對(duì)射式紅外線光電開關(guān) HJS18M14DNK檢測(cè) 車流量。以一個(gè)周期向傳感器取一次數(shù)據(jù)。 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， Pl接收低 8位地址。 ：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（ 地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 F1ash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引 腳加上 +12V 的編程電壓 錯(cuò)誤 !未找到引用源。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開始釋放之前充的電量。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 光電開關(guān)的應(yīng)用 隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，光電開關(guān)自動(dòng)化元件將被普遍采用。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。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檐浖目缮炜s性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。根據(jù)兩方向車流量的比例分成 5個(gè)區(qū)域： 小于 ， ， ， ，大于 。當(dāng)比例為 ，南北綠燈時(shí)間減少 20s，東西綠燈時(shí)間增加 20s。此狀態(tài)下，東西允許通行，南北禁止通行。如圖 圖 蜂鳴器連接 本章小結(jié) 本章首先對(duì)單片機(jī)、車流量傳感器和電源模塊進(jìn)行了選型，接著介紹了總體設(shè)計(jì)電路圖的構(gòu)成及原理。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是 1至 5個(gè)周期的量子阱。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。實(shí)現(xiàn)紅綠燈控制必須解決對(duì)當(dāng)前十字路口的交通狀況的檢測(cè)， 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 17 并完成如下工作 : ，系統(tǒng)采集兩個(gè)輸入量，即兩個(gè)方向的車流量。 電氣工程學(xué)院 16 (2)復(fù)位電路 R2S1S W S P S TR3V C CC3E L E C T R O 1 圖 復(fù)位電路圖 系統(tǒng)剛上電時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部的程序還沒(méi)有開始執(zhí)行，需要一段準(zhǔn)備時(shí)間，也就是復(fù)位時(shí)間。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 P3口除了作為一般的 I／ 0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 32所示： 表 32 具有第二功能的 P3口引腳