【文章內容簡介】 行時數碼管是不計時的，中斷執(zhí)行過程如圖 32所示； 鍵盤掃描是實時刷新的，而且每個按鍵都寫有去抖動程序以免產生不必要的仿真和實物演示結果紊亂。 中 斷 開 啟執(zhí) 行 中 斷 程 序返 回 鍵 按 下返 回 到 中 斷 點YN 圖 32 中斷執(zhí)行過程 交通燈基本功能的狀態(tài)轉換 由于交通燈包含直行、左拐和黃燈閃爍，所以基本狀態(tài)可以分為六種 S1S6，鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 13 狀態(tài)之間的轉換及條件如圖 33 所示： 南 北 通 行 、 各 路 右 行數 碼 管 倒 計 時南 北 黃 燈 亮 、 各 路 禁 行南 北 左 轉 、 各 路 右 拐東 西 通 行 、 各 路 右 行數 碼 管 倒 計 時南 北 黃 燈 亮 、 各 路 禁 行東 西 通 行 、 各 路 右 行數 碼 管 倒 計 時東 西 黃 燈 亮 、 各 路 禁 行南 北 左 轉 、 各 路 右 拐S 1S 2S 3 S 4S 5S 6倒 計 時 期 間 ， 車 流 量 統計 是 否 改 變 通 行 時 間倒 計 時 期 間 ， 車 流 量 統計 是 否 改 變 通 行 時 間圖 33 各狀態(tài)基本功能 其中 車流量大小的判斷方法為： 本次設計設定 30秒內南往北通過車輛達不到 15 輛 時，判斷該方向為少車，設定通行為 30 秒，當 30 秒時間內南往北或者北往南任意一個方向通過的車輛達到 15 輛及以上時證明該狀態(tài)車輛較多，下一次該方向綠燈方形時間延長 10 秒，改為 40 秒，當 40 秒內通過車輛達到 25輛時判斷為擁擠，下一次綠燈放行時間仍為 40 秒，當 40 秒內通過車輛達不到 25 輛時判斷為少車，下次綠燈放行時間改為 30 秒，依次類推。這樣檢測，某次可能不準確，但下次肯定能補回來，累積計算是很準確的。由于南往北、北往南顯示時間相同，所以只要一個方向多車，下次時間就要加長。東往西、西往東也一樣，如圖 34 所示： 若 上 次 T = 3 0車 流 量 L = 1 5 ?下 次 T = 4 0 s 下 次 T = 3 0 s若 上 次 T = 4 0車 流 量 L = 2 5 ?下 次 T = 4 0 s 下 次 T = 3 0 sYNYN圖 34 車流量大小判斷規(guī)則 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 14 總程序流程圖 智能交通燈控制系統要求車流量檢測及倒計時的顯示，程序包含了外部 中斷、定時器中斷、按鍵掃描、車流量按鍵模擬等部分，在程序編寫中 南北車流量檢測計數使用的是計數器 T1 按鍵模擬，而東西車流量使用的是普通按鍵模擬。其中車流量大小判斷條件已經給出， 流程圖如圖 35所示： 第 一 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？第 二 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？第 三 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？判 斷 程 序 第 四 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？第 五 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？第 六 狀 態(tài) 時 間 顯 示顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？判 斷 程 序車 流 量 檢 測 ，顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？停 止 檢 測 ， 輸出 檢 測 量 L 1車 流 量 檢 測 ，顯 示 時 間 減 1 s 顯 示 時 間 = 0 ？停 止 檢 測 ， 輸出 檢 測 量 L 4NYNYNYNNYNYNYYN圖 35 總程序流程圖 單片機的 I/O 分布 智能交通燈中 STC89C52 單片機的 I/O 分配表如下所示： 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 15 表 31 C52單片機控制系統的 I/O分配表 D0 GREEN_B D1 K8 D2 dula D3 wela D4 K7 D5 K6 D6 K5 D7 K4 RED_A K3 YELLOW_A K2 GREEN_A K1 RED_B K0 YELLOW_B 如 表 41 所示 對于 C52 單片機的端口 接 9引腳上拉電阻 RP1 的下端 8個引腳，最上端的 引腳接高電平。 分別接， RED_A（南北向紅燈） ,YELLOW_A（南北向黃燈） ,GREEN_A（南北向綠燈） ,RED_B（東西向紅燈） ,YELLOW_B（東西向黃燈） ,GREEN_B（東西向綠燈） ,分別控制其路燈的亮滅。 接 k8, 接 dula 控制鎖存器的段選， 接 wela 控制鎖存器的位選， 分別接 k7， k6， k5， k4， k3， k2， k1， k0來用于實現按鍵控制。 鎖存器 74HC573 的 I/O 分布 智能交通系統 中 74HC573 鎖存器 U2， U3的接口分配表如下所示： 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 16 表 32 74HC573鎖存器 U2， U3的接口分配表 D0（ U2， U3） D0 Q3(U2) d D1（ U2， U3） D1 Q4(U2) e D2（ U2， U3） D2 Q5(U2) f D3（ U2， U3） D3 Q6(U2) g D4（ U2， U3） D4 Q7(U2) h D5（ U2， U3） D5 Q0(U3) we1 D6（ U2， U3） D6 Q1(U3) we2 D7（ U2， U3） D7 Q4(U3) we3 Q0(U2) a Q5(U3) we4 Q1(U2) b LE(U2) dula Q2(U2) c LE(U3) wela 如 表 42 所示 對于 74HC573 鎖存器 U2， U3 的 D0D7分別接到 C52 單片機的 引腳。 U2 的 LE引腳接到 C52 單片機的 端口，也就是 dula 端口，來實現鎖存器的段選功能，而 U3 的 LE引腳接到 C52 單片機的 端口，也就是 wela 端口來實現鎖存器的位選功能。 U2 的 Q0Q7 分別接到數碼管的a,b,c,d,e,f,g,h 引腳，來實現數碼管的數字顯示，最后 U3 中的 Q0,Q1 分別接we1， we2。 Q4,Q5 分別接 we3， we4 來選擇某一位的數碼管顯示。 編程軟件 硬件平臺結構一旦確定，大的功能框架基本形成。軟件在硬件平臺上構筑，完成各部分硬件的控制和協調。系統功能是由軟硬件共同實現的，因為軟件的可伸縮性，最終實現的系統功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統的靈魂。軟件采用模塊化設計方法，不但易于編程和調試，也可減小軟件故障率和鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 17 提高軟件的可靠性。同時，對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。 運用 keil 軟件來進行編程，但 由于匯編比較繁瑣，在這次設計中我采用了常用的 C 語言編程來實現，更 易于編寫與調試。 keil軟件的使用 首先是啟動 keil4，建立一個工程，設置工程存儲路徑，并為自己建立的工程起一個名字“智能交通燈”如圖 36所示： 圖 36 工程起名 其次是選擇選用單片機的型號： STC89C52 ,這一步是建立工程中的 C 文件，稍后要在這里面編寫程序。點擊新建 保存按鈕 ，并給 文件起名為 智能交通燈 .c：注意后綴名為 .c，如圖 37所示： 圖 37 建立 C文件 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 18 最后點擊 Target1 文件樹，再點擊 Source group1 右鍵單擊鼠標，顯示如下，選中 Add File to ‘ source group 1’ ,將保存的 C文件添加到文件樹中： 圖 38 將 C文件添加到工程中 編譯 用 keil 軟件環(huán)境編寫和修改程序， keil 里面帶有單片機 89C52 運行很 多的庫程序，方面快捷。當程序編寫完畢編譯無錯誤時，點擊左上角的 按鈕，點擊 Output 項，并且 在“ Create HEX File”前面打上對勾，通過編譯可以生成后綴名為 .hex 的文件，此文件用于仿真和實物程序下載所用，如圖 39所示： 圖 39 keil軟件中生成 hex文件方法 點擊左上角的 按鍵，進行編 譯，查看所編的 C語言程序是否存在語句方面錯誤，如圖 310 所示： 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖 39 編譯顯示結果是否錯誤 在此操作的同時就已經在所保存的文件夾里生成了 hex 文件，該操作對后續(xù)的 proteus 軟件進行仿真有著直接的關系。鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 20 第 4 章 系統的 仿真 了解 虛擬物理原型的功能，在目標板沒有制作或投產前，就可以對硬件系統的功能、合理性和性能指標進行充分調整，并可以在沒有硬件的情況下，進行相應的程序設計和調試，也可由仿真電路圖直接導出繪制成印制電路板（ PCB）。 仿真軟件 本次設計使用的是 proteus 軟件， Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到 單片機 與外圍電路協同仿真，一鍵切換到 PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2021年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Proteus 軟件 具有其它 EDA 工具軟件 的功能。這些功能是： 1．原理布圖 2． PCB 自動或人工布線 3． SPICE 電路仿真 。 革命性的特點 ： 1．互動的 電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 2．仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流 單片機 。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合 系統配置 的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。 系統仿真 按照 硬件 要求將仿真軟件的界面 中的各個器件進行連接 ，如圖 41所示： 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 41 proteus仿真界面 將各個部件連接好 之后 ，雙擊單片機 C52 在 Program File 中選擇 keil 生成的 hex 文件，將其導入單片機即可仿真，如圖 42 所示： 圖 42 仿真時選中 keil生成的 hex文件 最后點擊 proteus 左下角的運行按鍵即可進入仿真界面，如圖 43所示： 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 43 點擊 Play運行仿真 結果分析 初始狀態(tài)南設定北通行 30s，初始狀態(tài)南北設定通行 30s，因為 東西禁行時間 =南北通行時間 +黃燈閃爍時間 5s+南北左行時間 10s， 所以東西禁行時間為 45s，在沒有其他操作的情況下仿真效果圖就如圖 44所示 ： 圖 44 初始狀態(tài) /車流量較小顯示仿真效果圖 鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 23 由于本次設計使用的是兩個鎖存器來實現數碼管的動態(tài)掃描顯示，來顯示兩位數字的，而在仿真軟件中卻不能實時的 體現出來，因此不能完全的顯示出兩位數字，若是做成實物再使得掃描的時間間隔短些，根據人類的視覺暫留即可看到兩位數的遞減顯示。 在沒有任何操作的情況下，南北綠燈通行時間顯示完畢后南北黃燈閃爍五秒，東西禁行時間 =南北左行時間 10s+黃燈閃爍時間 5s， 所以東西禁行的時間為 15s，仿真效果圖就如圖 45 所示 ： 圖 45 黃燈閃爍效果圖 這次仿真 實現了課題任務的要求，通過這次仿真發(fā)現和解決了很多問題，例如，在調試過程中還是遇到了硬件電路圖布局不合理，按鍵抖動的現象，不過通過調整布局電路圖趨于規(guī)范合理，通過增 加去抖動函數顯示也穩(wěn)定了很多 。鄭州航空工業(yè)管理學院畢業(yè)設計（論文） 24 第 5 章 總結 本次設計以 STC89C52 單片機為核心，程序是有 C語言實現，用 keil 軟件進行編譯，可大大加快調試進度。設計的交通燈可用于十字路口的車流量控制車輛的交通管理，顯示采用 兩位的數碼管，可以