【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 組分別作為東向直行燈和左轉(zhuǎn)燈，南北方向指示燈也一樣，取兩組分別作為北向直行燈和左轉(zhuǎn)燈。 圖 637 交通燈模塊 、數(shù)碼管模塊 數(shù)碼管模塊如圖 638 所示。 C C2 分別接 口、 口，用以顯示 南 北 方 向交通燈 燈亮 16 時(shí)間； C C4 分別接 口、 口，用以顯示東 西方 向交通燈 燈亮 時(shí)間。 圖 638 數(shù)碼管模塊 電源驅(qū)動(dòng)模塊如圖 639 所示。 使用的直流電源為多使用場(chǎng)所設(shè)計(jì)，電路較復(fù)雜，為方便說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)，現(xiàn)在只提供系統(tǒng)用到的電路部分電路。 圖 639 電源驅(qū)動(dòng)模塊 軟 件設(shè)計(jì) 部分 主程序流程 說(shuō)明 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可以分為幾個(gè)部分，首先編寫(xiě)各個(gè)模塊的底層驅(qū)動(dòng)程序，而后是系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，編寫(xiě)上層系統(tǒng)程序。本系統(tǒng)軟件程序主要包括有交通燈的四種通行方式的子程序。 根據(jù)實(shí)地考察信息可得 四種通行方式分別如圖 641 所示。 17 a) 方式一 b) 方式二 c) 方式三 d) 方式四 圖 641 交通燈的四種工作方式 根據(jù) 實(shí)地考察 得出以下 交通燈的亮滅情況 ，如表 641所示 ： 表 641 四種工作方式的通 行規(guī)則 序號(hào) 南北左轉(zhuǎn)方向 南北直行方向 東西左轉(zhuǎn)方向 東西直行方向 時(shí)間 1 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 43 2 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 黃燈亮 3 3 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 5 4 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 32 5 紅燈亮 紅燈亮 黃燈亮 紅燈亮 3 6 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 5 18 7 紅燈亮 綠燈亮 紅燈亮 紅燈亮 38 8 紅燈亮 黃燈亮 紅燈亮 紅燈亮 3 9 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 5 10 綠燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 27 11 黃燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 3 12 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 紅燈亮 5 由圖 641 和表 641 可得 得出以下通行方式的規(guī)則，如表 642 所示。 表 642 四種工作方式的通行規(guī)則 時(shí)間 東西方向 南北方向 左拐 右拐 方式一 43s 綠燈亮 紅燈亮 紅燈亮 無(wú)限制 方式二 32s 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 無(wú)限制 方式三 38s 紅燈亮 綠燈亮 紅燈亮 無(wú)限制 方式四 27s 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 無(wú)限制 表 642 中的 四種通行方式規(guī)則如 下 ： 一般主干道通行時(shí)間要比次干 道通行時(shí)間長(zhǎng)， 由上表可知主干道通行時(shí)間比次干道長(zhǎng) 11S， 可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以提高車(chē)輛通過(guò)率，緩減交通壓力。在通行結(jié)束前 3 秒鐘，黃燈閃爍直至結(jié)束， 紅燈亮 5S，待車(chē)輛通行結(jié)束后切換綠燈 。其中紅燈表示禁止，綠燈表示通行。當(dāng) LED 為綠燈、黃燈、紅 燈時(shí) ， 此時(shí)端口輸出高點(diǎn)平。 中斷程序（緊急轉(zhuǎn)換電路）說(shuō)明 一般情況下交通燈按照車(chē)流量大小合理分配通行時(shí)間，按一定規(guī)律變化，但考慮緊急車(chē)通行車(chē)況， 設(shè)計(jì)緊急通行開(kāi)關(guān) 。 交通燈中的中斷處理流程如下： ① 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)： 有特殊車(chē)輛要通過(guò)時(shí)就要進(jìn)行中斷，在中斷之 前，先將交通燈中斷前情況保護(hù)好，當(dāng)中斷執(zhí)行后再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，包括信號(hào)燈和時(shí)間顯示電路。 ② 中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉： 為了使特殊車(chē)輛通行按一下打開(kāi)中斷開(kāi)關(guān)就可以打開(kāi)中斷，關(guān)閉中斷開(kāi)關(guān)就關(guān)閉中斷。 ③ 中斷服務(wù)程序： 有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：當(dāng)有緊急車(chē)通行時(shí)，所有路口轉(zhuǎn)換成紅燈，讓緊急車(chē)輛優(yōu)先通行 。 ④ 中斷返回： 19 執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，即回交通燈信號(hào)回到中斷前狀態(tài)，顯示時(shí)間也和中斷前一樣。 系統(tǒng) 仿真 設(shè)計(jì) 交通燈通行方式的 四 種仿真圖，如 圖 65 65 65 654 所示。 圖 651 方式一仿真圖 方式一為東西方向 直行 綠燈亮，東西方向 左 拐 紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。南北方向 直行 紅燈亮，南北方向 左 拐 紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。 方式一執(zhí)行結(jié)束后，黃燈亮 3 秒，警示后面的車(chē)輛停止通行。黃燈熄滅后，紅燈亮 5 秒，給剩余還在十字路口的車(chē)輛通行完畢。 車(chē)輛通行完畢后執(zhí)行方式二。 20 圖 652 方式二仿真圖 方式 二 為東西方向 左拐 綠燈亮，東西方向 直行紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。南北方向 直行 紅燈亮，南北方向 左拐紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。 方式二執(zhí)行結(jié)束后，黃燈亮 3 秒，警示后 面的車(chē)輛停止通行。黃燈熄滅后，紅燈亮 5 秒，給剩余還在十字路口的車(chē)輛通行完畢。車(chē)輛通行完畢后執(zhí)行方式三。 21 圖 653 方式三仿真圖 方式 三 南北方向 直行綠 燈亮，南北方向 左 拐 紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。為東西方向 直行紅 燈亮，東西方向 左拐紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。 方式三執(zhí)行結(jié)束后，黃燈亮 3 秒，警示后面的車(chē)輛停止通行。黃燈熄滅后，紅燈亮 5 秒，給剩余還在十字路口的車(chē)輛通行完畢。車(chē)輛通行完畢后執(zhí)行方式四。 22 圖 654 方式四仿真圖 方式 四 南北方向 左拐綠 燈亮，南北方向 直行紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。為東西方向 直行紅 燈亮，東西方向 左拐 紅 燈亮 ，右拐無(wú)限制 。 方式四執(zhí)行結(jié)束后，黃燈亮 3 秒，警示后面的車(chē)輛停止通行。黃燈熄滅后，紅燈亮 5 秒，給剩余還在十字路口的車(chē)輛通行完畢。車(chē)輛通行完畢后執(zhí)行方式一。 黃燈 警示 仿真圖如 圖 655 所示 ，紅燈警示 仿真圖如 圖 656 所示 。 23 圖 655 黃燈警示部分仿真圖 24 圖 656 紅燈警示部分仿真圖 一般情況下交通燈 規(guī)則 按照 以上四種方式執(zhí)行，可根據(jù) 車(chē)流量大小合理分配通行時(shí)間，按一定規(guī)律變化，但考慮緊急車(chē)通行車(chē)況， 本設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 了 緊急通行開(kāi)關(guān) ， 緊急轉(zhuǎn)換電路 如圖 657 所示： 25 圖 657 緊急轉(zhuǎn)換電路 當(dāng)系統(tǒng)切換到 緊急轉(zhuǎn)換電路 狀態(tài)時(shí)，東南西北四個(gè)路口的紅燈全部亮起，以調(diào)整交通燈狀態(tài)，使 緊急車(chē)通行 優(yōu)先 。 系統(tǒng)調(diào)試部分 、軟件模擬調(diào)試 單片的程序用 KEIL 編寫(xiě)的。在 KEIL 內(nèi)建立工程后建立 C 語(yǔ)言文件，編寫(xiě) MCS51 程序。 編譯成功后，分模塊調(diào)試，分別測(cè)試驗(yàn)證程序的正確性。步驟如下： ①、將調(diào)試成功的各模塊，合并到總程序中，進(jìn)行總體性能測(cè)試。 ②、打開(kāi) PROTEUS 軟件，選擇器件，連接電路圖。 ③、添加已經(jīng)編譯的 HEX 文件到仿真單片機(jī)內(nèi)。 ④、運(yùn)行仿真單片機(jī)系統(tǒng)，觀 察運(yùn)行過(guò)程是否與設(shè)計(jì)一致。 ⑤、修改程序中與設(shè)計(jì)不相同的部分。 26 ⑥、總體調(diào)試運(yùn)行。 ⑦、保存仿真單片機(jī)系統(tǒng)，為實(shí)際制作單片機(jī)系統(tǒng)做準(zhǔn)備。 、硬件制作 單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件和硬件調(diào)試成功后最后一步是進(jìn)行硬件的連接和制作。我們有單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，且本系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，完全可以在開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行程序測(cè)試。當(dāng)硬件運(yùn)行不于設(shè)計(jì)的狀態(tài)相同時(shí)，修改程序。測(cè)試完成后，進(jìn)行硬件制作與調(diào)試。制作步驟如下： ①、運(yùn)行 PROTEL 99 SE 軟件，按照設(shè)計(jì)的電路繪制系統(tǒng)原理圖，包括單片機(jī)控制系統(tǒng)，燈具系統(tǒng)， 中斷系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。由于電源系統(tǒng)已經(jīng)有現(xiàn)成，故不需繪制。 ②、根據(jù)繪制好的 PROTEL 原理圖，繪制 PCB 圖。 ③、將繪制好的 PCB 圖拿到打印店打印，為后續(xù) PCB 轉(zhuǎn)印做準(zhǔn)備。 ④ 、用砂紙清潔覆銅板氧化層，用熨斗將 PCB 圖轉(zhuǎn)印至覆銅板上，用油性筆將沒(méi)有印好的導(dǎo)線補(bǔ)齊，防止其在后續(xù)腐蝕過(guò)程中被誤腐蝕掉。 ⑤ 、將轉(zhuǎn)印好的覆銅板放入調(diào)制好的氯化鐵溶液中，將多余部分銅去除。 ⑥ 、對(duì)腐蝕好銅板進(jìn)行鉆孔，為后續(xù)安裝插裝元件做準(zhǔn)備。 ⑦ 、去除銅板上殘留油墨，并盡快涂上松香水，防 止銅層氧化，對(duì)后面焊接造成影響。 ⑧ 、根據(jù) PCB 圖安裝元件，并進(jìn)行焊接。 ⑨ 、用導(dǎo)線將各模塊連接。 調(diào)試過(guò)程 接線完成后，將程序燒入單片機(jī)，將單片機(jī)安裝至系統(tǒng)插座，接通電源觀察系統(tǒng)反應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，檢查系統(tǒng)，查找錯(cuò)誤源，并加以修改。直至系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)運(yùn)行。因?yàn)榉抡嬉呀?jīng)完成，優(yōu)先檢查硬件問(wèn)題，查看原理圖是否有錯(cuò)，電路是否制作完好，焊接時(shí)候存在缺陷等。硬件調(diào)試中遇到的問(wèn)題： ① 、接通電源后電源指示燈亮，系統(tǒng)無(wú)反應(yīng)。解決過(guò)程：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不大可能是軟件問(wèn)題，因?yàn)榉抡嬉呀?jīng)完成，且電路很簡(jiǎn)單 ，不應(yīng)該存在干擾失效現(xiàn)象。檢查電路印制，也無(wú)問(wèn)題，印制完好，線路清晰。檢查焊接，焊接良好，無(wú)虛焊焊點(diǎn)。經(jīng)過(guò)排查，電路設(shè)計(jì)出錯(cuò)的可能性很大。于是檢查原理圖，經(jīng)過(guò)排查，發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路電源標(biāo)號(hào)偏離設(shè)計(jì)的位置，可能是設(shè)計(jì)過(guò)程中不小心有人錯(cuò)移。導(dǎo)入 PCB 后沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致復(fù)位電路沒(méi)有接至電路。用導(dǎo)線將復(fù)位電路接至電源后，接通電源， LED 燈運(yùn)行，故障排除。 ② 、數(shù)碼管有輕微閃動(dòng)。解決過(guò)程：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，是掃描信號(hào)周期過(guò)長(zhǎng)，修改程序，將掃描信號(hào)周期改小，重新導(dǎo)入單片機(jī)。接通電源，系統(tǒng)完美運(yùn)行。調(diào)試過(guò)程完成。 七、設(shè)計(jì)體 會(huì) 本 設(shè)計(jì) 以單片機(jī)為基準(zhǔn)，選取 AT89S51 單片機(jī)為控制核心。通過(guò)采用發(fā)光二極管顯示紅、黃、 27 綠三種顏色來(lái)確定指示車(chē)輛及人的有序、安全地行駛。軟件程序均采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，便于移植與升級(jí) 。 系統(tǒng)經(jīng)組裝、調(diào)試后，可以穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)可以對(duì)交通的安全進(jìn)行。系統(tǒng)采用串行器件具有線路簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。報(bào)告詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為 社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)是困難重重，畢竟是第一次做，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)