【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，3S后然后恢復(fù)正常。（6）增加每次綠燈時(shí)間車流量檢測(cè)的功能，開(kāi)關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時(shí)間重新記入。（7）綠燈時(shí)間倒計(jì)時(shí)完畢，重新循環(huán)。本智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)硬件主要由車流信息檢測(cè)電路、鍵盤時(shí)間設(shè)置電路、紅外遙控發(fā)射/接收電路、單片機(jī)控制器、CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器、光電隔離芯片、單片機(jī)并行接口、看門狗電路等電路組成。本系統(tǒng)設(shè)置與上位PC機(jī)相連的上位節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn),各路口信號(hào)燈控制裝置為底層節(jié)點(diǎn),共同構(gòu)成區(qū)域交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。系統(tǒng)原理框圖如圖所示：圖42 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖系統(tǒng)利用紅外遙控裝置實(shí)現(xiàn)各十字路口現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)燈控制,紅外發(fā)射器發(fā)射出的編碼信號(hào)經(jīng)接收器接收后送入單片機(jī)控制器,控制信號(hào)燈紅綠變換、等待時(shí)間、急車強(qiáng)通。另外,車流檢測(cè)裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向?qū)崟r(shí)檢測(cè)車道車流信息。并將檢測(cè)到的信息輸至單片機(jī)進(jìn)行處理,通過(guò)單片機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈綠、紅切換及等待時(shí)間設(shè)定。此外,PC機(jī)通過(guò)通訊串口與節(jié)點(diǎn)上的單片機(jī)控制器進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在CAN總線上的發(fā)送與接收。PC機(jī)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)上所有信號(hào)燈控制裝置的集中管理功能。同時(shí)向各信號(hào)燈控制器下傳工作模式控制信息。第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)十字路口不同方向信號(hào)燈變化。假設(shè)兩方向?yàn)闁|西、南北方向。則需實(shí)現(xiàn)東西、南北兩個(gè)方向信號(hào)燈的選定、時(shí)間增減、急車強(qiáng)通等功能。紅外遙控發(fā)射電路原理框圖如下圖所示：圖 51 紅外遙控發(fā)射電路原理框圖紅外遙控發(fā)射器與外接陶瓷諧振器、電容器組成振蕩電路,分頻產(chǎn)生一定脈沖寬度的載頻信號(hào)。輸出編碼信號(hào),經(jīng)達(dá)林頓管放大后,驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射二極管向外發(fā)射。 紅外遙控接收電路紅外接收、解調(diào)模塊接收來(lái)自發(fā)射器的紅外信號(hào),經(jīng)內(nèi)部集成電路放大、解調(diào)后,由輸出端輸出編碼脈沖信號(hào),經(jīng)三極管反相放大后,送至接收器,由接收器解調(diào)模塊進(jìn)行譯碼。當(dāng)發(fā)射器相應(yīng)鍵按下時(shí),接收器輸出高電平信號(hào),通過(guò)或非門接入單片機(jī)控制器的外中斷,申請(qǐng)中斷,由中斷服務(wù)程序檢測(cè)鍵按下?tīng)顟B(tài),從而完成相應(yīng)的中斷服務(wù)。紅外接收器與單片機(jī)控制器接口電路如圖所示: 圖 52 紅外接收原理框圖 CAN總線節(jié)點(diǎn)接口電路各路口交通信號(hào)燈控制器與上位機(jī)的通訊都通過(guò)各自的CAN總線接口模塊完成?？偩€系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件電路原理框圖如圖4所示。圖 53 總線系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件電路原理框圖單片機(jī)控制器負(fù)責(zé)CAN總線控制器初始化,控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。CAN總線收發(fā)器與CAN總線接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。為增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力,CAN控制器不直接與CAN收發(fā)器相連,而是通過(guò)加接高速光電隔離器芯片,實(shí)現(xiàn)總線上各節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。但是,光耦電路所采用的VCC和VDD電源必須完全隔離,否則采用光耦電路就失去了意義,可采用小功率電源隔離模塊或不大于5V隔離輸出開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。 車輛檢測(cè)電路如何判斷兩路口車輛的狀況呢？我們要設(shè)計(jì)一套科學(xué)檢測(cè)車流量而自動(dòng)調(diào)整綠燈放行時(shí)間(需設(shè)定上、下限)的控制系統(tǒng),這樣無(wú)疑會(huì)大大提高車輛通過(guò)率,有效緩解交通壓力。我們?cè)诿寇嚨儡囕v等待線的前方都安裝一個(gè)霍爾車輛檢測(cè)傳感器,當(dāng)有一輛車通過(guò)時(shí)就會(huì)使霍爾開(kāi)關(guān)型傳感器的磁場(chǎng)發(fā)生變化,而產(chǎn)生一個(gè)脈沖電平,脈沖電平送給單片機(jī)的計(jì)數(shù)器處理,給單片機(jī)的計(jì)數(shù)器定一個(gè)初值,用來(lái)判斷各方向車輛狀況。比如:2 0秒內(nèi)可以通過(guò)的車輛為20輛,當(dāng)20秒內(nèi)南往北方向車輛通過(guò)車輛達(dá)不到2 0輛時(shí),判斷該方向?yàn)樯佘?當(dāng)2 0秒內(nèi)北往南方向車輛通過(guò)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(guò)的車輛達(dá)2 0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(guò)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(guò)車輛達(dá)不到4 5輛時(shí),判斷為少車,下次綠燈放行時(shí)間改為2 0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(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”。因?yàn)槁飞系能嚥豢赡芡蝗辉龆?塞車都有一個(gè)累積過(guò)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(zhǎng)而使等候的時(shí)間變長(zhǎng),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。十字路口車輛通行順序由于南往北,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(zhǎng)東往西,西往東也一樣。[10] 時(shí)間顯示電路在交通信號(hào)燈的正上方安裝一個(gè)可以顯示綠燈通行時(shí)間,紅燈等待時(shí)間的顯示電路,采用數(shù)碼管顯示電路是一種很好的方法。由于東往西方向和西往東方向顯示的時(shí)間相同,南往北方向和北往南方向顯示的時(shí)間也相同,所以只需要考慮四位數(shù)碼管顯示電路,其中東西方向兩位,南北方向兩位,兩位數(shù)碼管可以顯示的時(shí)間為0～9 9秒完全可以滿足系統(tǒng)的要求。 信號(hào)燈電路信號(hào)燈用來(lái)顯示車輛通行狀況,每一個(gè)十字路口有四組信號(hào)燈,南北方向和東西方向各兩組,每組有三種信號(hào)燈,分別為紅、黃、綠信號(hào)燈。每個(gè)路口的信號(hào)轉(zhuǎn)換順序?yàn)?綠—黃—紅,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。紅燈表示禁止通行。綠燈的最短時(shí)間為2 0秒,最長(zhǎng)時(shí)間為4 0秒,紅燈最短時(shí)間為2 5秒,最長(zhǎng)時(shí)間為4 5秒,黃燈時(shí)間為5秒。 看門狗電路由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他CPU的運(yùn)行情況。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自單片機(jī)或其他CPU的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。軟件看門狗軟件看門狗是利用單片機(jī)內(nèi)閑置的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元作為看門狗，在單片機(jī)程序中適當(dāng)?shù)牟迦氡O(jiān)控指令，當(dāng)程序出現(xiàn)異?；蜻M(jìn)入死循環(huán)時(shí)，利用軟件將程序計(jì)數(shù)器PC賦予初始值，強(qiáng)制性的使程序重新開(kāi)始運(yùn)行。使用軟件看門狗的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。首先在初始化程序中設(shè)置好定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式控制寄存器（TMOD）和定時(shí)時(shí)間的初值，并開(kāi)中斷。根據(jù)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，在出程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時(shí)器的指令，既插入監(jiān)控指令，兩條指令間的時(shí)間間隔應(yīng)該小于定時(shí)時(shí)間，否則看門狗將發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。在定時(shí)器的中斷服務(wù)程序中設(shè)置一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，將程序計(jì)數(shù)器PC轉(zhuǎn)移到初始化程序的入口。軟件看門狗的最大特點(diǎn)是無(wú)須外加硬件電路，經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)然，如果片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設(shè)計(jì)方式了。硬件看門狗專門硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，它實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出溢出脈沖。從實(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時(shí)看門狗不溢出。而當(dāng)程序進(jìn)行運(yùn)行異常時(shí)，看門狗超時(shí)發(fā)出溢出脈沖，通過(guò)單片機(jī)的RESET引腳使單片機(jī)復(fù)位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。考慮系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì),滿足苛刻環(huán)境下的正常運(yùn)行,本設(shè)計(jì)中采用硬件看門狗電路。電路原理框圖如圖所示:圖54 看門狗電路原理框圖通過(guò)硬件看門狗電路設(shè)計(jì),可有效防止運(yùn)行程序進(jìn)入“死循環(huán)”。保證系統(tǒng)不受惡劣天氣及環(huán)境條件造成的干擾。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 控制器的軟件設(shè)計(jì)每秒鐘的設(shè)定 延時(shí)方法可以有兩種一中是利用MCS51內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中斷來(lái)確定1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。計(jì)數(shù)器硬件延時(shí)（1）計(jì)數(shù)器初值計(jì)算 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式： TC=MC式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213 ；在方式1時(shí)M的值為216；在方式2和3為28（2）計(jì)算公式 T=（M－TC）T計(jì)數(shù) 或TC＝MT/T計(jì)數(shù)　T計(jì)數(shù)是單片機(jī)時(shí)鐘周期TCLCK的12倍；TC為定時(shí)初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ12MHZ　，經(jīng)過(guò)12分頻方式0　　　　TMAX＝213*1微秒＝方式1　　　　TMAX＝216*1微秒＝　顯然１秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題。 相應(yīng)程序代碼主程序　　　　定時(shí)器需定時(shí)50毫秒，故T0工作于方式1?！〕踔担骸　　　C=MT/ T計(jì)數(shù)?。?1650ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。 令T0為定時(shí)器方式１ MOV TH0, 3CH 。裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, BOH　　。 MOV IE,　　　82H 。開(kāi)T0中斷 SEBT 　TＲO　　　　　　??；啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)器 MOV 　RO,　14H　　　。軟件計(jì)數(shù)器賦初值LOOP:　SJMP $　　　　　　　　　；等待中斷中斷服務(wù)子程序　　　　　 ORG　　000BH　　　　　 AJMP　　BRTO　　　　　 ORG　00BHBRTO：DJNZ R0,NEXT　　　　　　AJMP TIME 。 跳轉(zhuǎn)到時(shí)間及信號(hào)燈顯示子程序 DJNZ: MOV　R0，14H ?；謴?fù)R0值　　 MOV TH0, 3CH 。重裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, BOH　　。 MOV IE,　　　82H 　　　　　　 RET 1END 軟件延時(shí) MCS51的工作頻率為212MHZ，我們選用的8031單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/6M）=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定1秒的時(shí)間。具體的延時(shí)程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時(shí)1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RETDELAY1:MOV R6,0 延時(shí)125ms 子程序