【文章內(nèi)容簡介】 VDDOSC1OSC2R E S E TCES T B YC K O U TS Q WPSU2 M C 1 46 81 8I N T 1RDWRA L EA L ERDWRI N T 1S E L A1S E L B2S E L C3E N 16E N 2 A4E N 2 B5Y 0 O U T15Y 1 O U T14Y 2 O U T13Y 3 O U T12Y 4 O U T11Y 5 O U T10Y 6 O U T9Y 7 O U T7U374 L S 13 8R1330kR222MY132 .7 6 8K H zC120pFC220pFC322uFR310K+ 5VR410K+ 5VD1D I O D ED2D I O D ER5100RC4D3D I O D E+ 5V+B A T圖 時(shí)鐘芯片和單片機(jī)的連接圖 十字路口交通信號(hào)亮燈的順序設(shè)定 1 由于交叉路口不僅是車輛通過，而且行人也一樣要穿越馬路，有些較大的十字路口都設(shè)有人行地下通道或過街天橋，這樣避免了行人與車輛搶道現(xiàn)象，提高了交叉路口的通行率。 但是目前還有許多路口還沒有修建地下通道，這樣在步伐設(shè)定中就要考慮對行人綠燈的控制，本系統(tǒng)交通燈燈色分為：直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈、黃燈、紅燈和人行道紅、綠燈。 圖 十字路口交通控制信號(hào)燈順序示意圖 遙控電路的設(shè)計(jì) 工作原理： 整個(gè)系統(tǒng)有兩部 分組成，發(fā)射電路和接收解碼電路。遙控發(fā)射器的核心電路為編碼器 VD5026 及發(fā)射模塊 T630。編碼器 VD5026 共設(shè)八個(gè)地址碼，即 A1～ A8,4 個(gè)數(shù)據(jù)編碼器 D1～ D4。 8 個(gè)地址端可以任意接電源正、負(fù)端或懸空，并可任意組合。當(dāng)按下遙控器上東西紅燈（南北黃燈閃）或南北紅燈（東西黃燈閃）時(shí)，相應(yīng)的地址與數(shù)據(jù)編碼調(diào)制器調(diào)制信號(hào)，送入無線電集成發(fā)射模塊 T630，由 T630 向外發(fā)射經(jīng) VD5026 編碼調(diào)制的無線電波，接收部分由 T631， VD5027及單片機(jī)組成。 T631 及 T630 配對使用的無線電接收集成電路。它在接收到編 碼信號(hào)后送入與 VD5026 配對使用的解碼器 VD5027,當(dāng)它的地址與 VD5026 的地址編碼一致時(shí)，解碼器有效端 VT 輸出高電平。當(dāng)單片機(jī)查詢到該電平信號(hào)以及相應(yīng)要求改變燈的狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，單片機(jī)作出相應(yīng)的改變處理 。 基于 單片機(jī)的智能交通燈控制 原理圖： VDD VSS 發(fā)射調(diào)制部分 圖 接收譯碼部分 發(fā)射電路： 由編碼器 VD5026 及發(fā)射集成電路 T630 組成。采用地址編碼方式，VD5026 有 8 位 4 態(tài) 地址編碼，其編碼數(shù)高達(dá) 32 萬組。 VD5026 的 4 數(shù)據(jù)輸入腳（ 10— 13），根據(jù)遙控要求，選用 10 腳作為遙控方式選擇信號(hào)。當(dāng)它為高電平時(shí)，表示 SN(南北 )方向紅燈，東西方向黃燈閃；當(dāng)它為低電平時(shí)，表示 WE(東西紅燈 )，南北黃燈閃。 17 腳輸出的地址數(shù)據(jù)編碼信號(hào)送入 IC2（ T630）調(diào)制發(fā)射。 1 片 T630)可完成脈沖調(diào)制、振蕩及發(fā)射功能。電路中的 — 為一組聯(lián)鎖按鈕，按下時(shí)表示 WE(東西 )方向紅燈，南北方向黃燈閃爍； — 也是一組聯(lián)鎖按鈕，按下時(shí)， 10 腳輸出為高電平，表示東西方向紅燈，南北 方向黃燈閃爍。整個(gè)系統(tǒng)的最大遙控距離為 100，如果改善系統(tǒng)或增加天線后可適當(dāng)增加遙控距離。由于工作在 150KHZ 長波段，不會(huì)干擾其它無線電設(shè)備的正常工作，而切也很難被其它設(shè)備所干擾。 遙控發(fā)射電路如圖 ： T630 發(fā)射模塊 VD5026 地址編碼 89C51 CPU VD5027 地址譯碼 T631 接收模塊 1 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA4D a t e : 19 M a y 2021 S he e t of F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ngs \ A l l U s e r s \ D oc um e nt s \ z c D e s i r a w n B y :V D 5 0 2 6 ( I C 1 )1 8 9171810 15 16I N T 6 3 0 ( I C 2 )R247KK 1 . 1 K 2 . 1 K 1 . 2 K 2 . 2V D D9V 圖 遙控發(fā)射電路 遙控接收電路： 該電路由接收芯片 T631，解碼芯片 VD5027 并行接口及輸入、輸出通道組成。 T631 是與 T630 配對使用的長波段無線接收集成電路。 1 片 T631包括無線接收、解碼、振蕩環(huán)節(jié)，其體積和 T630 一樣小。 T631 收到無線電波，并由其解碼后，在輸出端入一與無線遙控發(fā)射器對應(yīng)的 地址與數(shù)據(jù)編碼信息給解碼器 VD5027， VD5027 是與 VD5026 配對使用的集成電路，它的地址碼和引腳與VD5026 完全一致。當(dāng)收到遙控信號(hào)時(shí)，它的解碼有效端 VT（ 17 腳）輸出高電平，由 8155 的 B 口查詢輸入后，再由 CPU 從輸入線（ 10 腳）判斷遙控狀態(tài)的標(biāo)志，轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序處理。 17 腳為控制請求輸出，高電平有效， 10 腳為遙控狀態(tài)，高電為 SN(R)， WE 黃燈閃爍；低電平位表示 WE(R),南北黃燈閃爍。 接收解碼電路圖 ： 圖 接收解碼電路 車輛檢測 車輛檢測器是控制系統(tǒng)智能化賴以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵 部分 , 其用于檢測車輛的通過情況。車輛檢測器分為闖紅燈檢測和車流感應(yīng)檢測兩組 , 其分布情況如圖 410 所示。在實(shí)際中只需做通過性檢測 , 對精確度不作要求 , 可采用精度較底的檢測器?；?單片機(jī)的智能交通燈控制 各檢測器檢測到的信號(hào)送入處理機(jī)，經(jīng)處理后形成數(shù)字信號(hào)，再通過或門電路接入單片機(jī)主控系統(tǒng)，再做相應(yīng)的處理。 目前國際上常用的車輛檢測器主要有環(huán)形線圈車輛檢測器，視頻車輛檢測器和微波車輛檢測器，其中環(huán)形線圈車輛檢測器由于其高準(zhǔn)確率，低成本，和高可靠性而被大量使用。環(huán)形線圈車輛檢測器，靈敏度高，具備車型分類功能等優(yōu)勢。所以本系統(tǒng)采用地感 環(huán)型線圈檢測車輛。 工作原理：環(huán)形線圈車輛檢測器是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測器，它的傳感器是一個(gè)埋在路面下，通有一定工作電流的環(huán)形線圈 。當(dāng)車輛通過環(huán)形地埋線圈或停在環(huán)形地埋線圈上時(shí)，車輛自身鐵質(zhì)切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測器通過檢測該電感變化量就可以檢測出車輛的存在 ,如圖 圖 車輛檢測器分布圖 有車檢測的原理框圖： 圖 有車檢測的原理框圖 環(huán)形線圈車輛檢測器以 INTEL 公司的單片機(jī) 89C51 為核心。多匝數(shù)專用環(huán)形線圈線埋 設(shè)于路面，它等效為一個(gè)感性器件，實(shí)際上它也是耦合振蕩電路的一部分，其振蕩信號(hào)通過信號(hào)整型電路和電子開關(guān)選擇電路先送入或門芯片，在送入89C51 的 T0 和 T1 端，進(jìn)行計(jì)數(shù) ,當(dāng)計(jì)數(shù)器滿時(shí)，產(chǎn)生中斷。當(dāng)機(jī)動(dòng)車經(jīng)過環(huán)形線圈時(shí)，由于其自身的鐵質(zhì)使得環(huán)形線圈的電感值減少，從而使耦合振蕩電路的振蕩頻率發(fā)生改變，這樣 89C51 就可以通過單位時(shí)間段的脈沖計(jì)數(shù)值來判斷有無機(jī)動(dòng)車通過相應(yīng)的環(huán)形線圈了。 地埋線圈線 （四路） 耦合振蕩電路（四路） 信號(hào)整形電路及電子開關(guān)選擇電路 89C51 1 耦合振蕩電路如圖所示，這是一個(gè)電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路（對此電路的詳細(xì)分析這里不再熬述），其振蕩頻率在 300KHz 左右 ,兩個(gè)反接的 穩(wěn)壓管使正弦振蕩信號(hào)被抑制在 5V 至 +5V 的范圍內(nèi)，耦合變壓器原副邊匝數(shù)比為 1： 1，P6KE12CA 是一個(gè)瞬間抑制二極管用于抑制由靜電等原因產(chǎn)生的瞬間高壓。正弦振蕩信號(hào)經(jīng)過比較器 LM339 初步整形后（其上升沿時(shí)間較長）進(jìn)入信號(hào)整形電路。另外，一路環(huán)形地埋線圈對應(yīng)一個(gè)檢測通道，共有四路檢測通道，這里只畫出了其中一路。 圖 振蕩耦合電路圖 在正常的情況下，在機(jī)動(dòng)車輛沒有處在環(huán)型地埋線圈所在位置時(shí)，耦合電路的 振蕩頻率保持恒定，單片機(jī)在單位時(shí)間段內(nèi)測的脈沖數(shù)保持不變，當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛經(jīng)過環(huán)型線圈所在的 位置時(shí)，耦合電路的震蕩頻率加大，因此單片機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)測得的脈沖數(shù)也增加，由于機(jī)動(dòng)車輛本身的鐵質(zhì)不是均勻的，所以頻率也是變化的 。 車輛檢測部分的輸入是通過或門 74LS32 和與門輸入到單片機(jī)的 T0 和 T1 口，設(shè)定內(nèi)部計(jì)數(shù)器的值，當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器滿時(shí)，則產(chǎn)生中斷，處理相應(yīng)的程序。 74LS32是四輸入或門芯片，采用或門是因?yàn)樵跂|邊有車、西邊有車或東西同時(shí)的情況下都會(huì)送脈沖信號(hào)，使單片機(jī)計(jì)數(shù)從而能檢測到各個(gè)方向的車輛。如圖 圖 車輛檢測部分 基于 單片機(jī)的智能交通燈控制 車輛檢測部分用來判斷各方向車輛狀況 ,比 如： 20秒內(nèi)可以通過的車輛為 20輛，當(dāng) 20秒內(nèi)南往北方向車輛通過車輛達(dá)不到 20輛時(shí)，判斷該方向?yàn)樯佘嚕?dāng) 20秒內(nèi)北往南方向車輛通過車輛也達(dá)不到 20輛時(shí)，判斷該方向也為少車，下一次通行仍為 20秒，當(dāng) 20秒時(shí)間內(nèi)南往北或北往南任意一個(gè)方向通過的車輛達(dá) 20輛時(shí)證明該狀態(tài)車輛較多，下一次該方向綠燈放行時(shí)間改為 40秒，當(dāng) 40秒內(nèi)通過的車輛數(shù)達(dá) 45輛時(shí)車輛判斷為擁擠，下一次綠燈放行時(shí)間改仍為 40秒，當(dāng) 40秒車輛上通過車輛達(dá)不到 45輛時(shí)，判斷為少車，下次綠燈放行時(shí)間改為 20秒， 依此類推。綠燈下限時(shí)間為 20秒，上限值為 40秒，初始時(shí)間為 20秒。這樣檢測，某次可能不準(zhǔn)確，但下次肯定能彌補(bǔ)回來，累積計(jì)算是很準(zhǔn)確的，因?yàn)槁飞系能嚥豢赡芡蝗辉龆?，塞車都有一個(gè)累積過程。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化，雖然最后由于每個(gè)路口的綠燈放行時(shí)間延長而使等候的時(shí)間變長，但比塞車等候的時(shí)間短得多。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是成本低，控制準(zhǔn)確。由于南往北，北往南時(shí)間顯示相同，所以只要一個(gè)方向多車，下次時(shí)間就要加長東往西，西往東也一樣，顯示時(shí)間選擇如表 . 表 顯示時(shí)間選擇 車輛 情況 本次該方向 通行時(shí)間 下次該 方 向 通行時(shí)間 本次該方向通行時(shí)間 本次該方向通行時(shí)間 南往北少車 北往南少車 20 秒 20 秒 40 秒 20 秒 南往北少車 北往南多車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 南往北多車 北往南少車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 南往北多車 北往南多車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 東往西少車 西往東少車 20 秒 20 秒 40 秒 20 秒 東往西少車 西往東多車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 東往西多車 西往東少車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 東往西多車 20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 1 西往東多車 3 軟件設(shè)計(jì) 交通信號(hào)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用的是單片機(jī)匯編語言設(shè)計(jì)。在軟件的設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，即將系統(tǒng)分成不同的功能。每個(gè)模塊都是一個(gè)相對獨(dú)立特定子功能。這種設(shè)計(jì)是軟件結(jié)構(gòu)清晰，測試和調(diào)試都相對容易。 交通控制設(shè)計(jì)主要滿足以下功能 （ 1）系統(tǒng)參數(shù)的顯示、查詢及修改功能。在信號(hào)機(jī)中有許多參數(shù)需要設(shè)置正確才能正常工作。 （ 2）多種控制方式的切換。為了根據(jù)不同的車流量而進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。本系統(tǒng)采用了手動(dòng)控制，定時(shí)段控制和實(shí)時(shí)控制這三種控制方式。 （ 3）系統(tǒng)參數(shù)。四個(gè)方向的紅、黃、綠和左轉(zhuǎn) 燈時(shí)間控制，檢測器，車輛通行時(shí)間表，最大延遲時(shí)間，串行波特率，時(shí)間等參數(shù)。 系統(tǒng)模塊組成 系統(tǒng)程序由系統(tǒng)主程序，初始化模塊，鍵盤模塊，顯示程序，中斷處理，時(shí)鐘模塊，手動(dòng)控制模塊，定時(shí)控制模塊，實(shí)時(shí)控制模塊，串行通信控制模塊。主程序調(diào)用各功能模塊，并將它們聯(lián)系起來，從而形成一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的管理。 主要程序流程框圖 程序框圖是算法的一種，又叫流程圖，是一種用規(guī)定的程序框、流程線及文字說明來準(zhǔn)確、直觀地表示算法的圖形。程序框圖 中，圓角長方形表示起、止框，平行四邊形表示輸入、輸出框，長方形表示處理框、執(zhí)行框，用于賦值、計(jì)算，菱形表示判斷框，成立寫是或 Y，不成立則寫否或 N。程序框圖的三種基本邏輯結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)、 循環(huán)結(jié)構(gòu) . 順序結(jié)構(gòu)是最簡單的結(jié)構(gòu)，也是最基本的結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)