【文章內(nèi)容簡介】 是按照一定的控制程序，在交叉路口的每個(gè)方向上通過紅、黃、綠三色燈循環(huán)顯示，指揮交通流，在時(shí)間上實(shí)施隔離。交通規(guī)則規(guī)定：紅燈——停止通行，綠燈——放行，黃燈——清尾，即允許已過停車線的車輛繼續(xù)通行，通過交叉路口。信號相位方案是指交通信號燈輪流給某些方向的車輛或行人分配交通權(quán)的一種順序安排。我們把每一種控制（即對各進(jìn)口道不同方向所顯示的不同色燈的組合）稱為一個(gè)信號相位。而一個(gè)相位又對應(yīng)多個(gè)步伐，每一步伐對應(yīng)該時(shí)刻不同燈色的狀態(tài)。路口的交通燈一直進(jìn)行著一個(gè)周期性的相變來控制車輛的運(yùn)行。交通燈的優(yōu)化控制問題，就是改變這些相所持續(xù)的時(shí)間和相鄰路口相的周期，從而使目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。 設(shè)計(jì)方案 方案一：交通控制系統(tǒng)主要控制東西、南北，車道的交通，整個(gè)系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為核心芯片，通過控制三色LED的亮滅來控制各車道的通行，另外通過復(fù)位鍵來恢復(fù)到程序的初始狀態(tài)。： 方案一設(shè)計(jì)框圖方案二：采用標(biāo)準(zhǔn)STC89C52RC單片機(jī)為控制器，通行倒計(jì)時(shí)顯示采用3位數(shù)碼管；車道指示燈采用三色發(fā)光二極管，LED顯示采用動態(tài)掃描，以節(jié)省端口。緊急車輛通行采用實(shí)時(shí)中斷完成，識別方法采用手動按鈕。按以上系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)，單片機(jī)端口資源剛好滿足要求。該系統(tǒng)具有電路簡單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高耗電少，可靠性高，但是占用單片機(jī)資源太多了，： 方案二設(shè)計(jì)框圖方案三：采用標(biāo)準(zhǔn)STC89C52單片機(jī)為控制器，通行倒計(jì)時(shí)、東西、南北車道通行指示采用單塊LCD液晶點(diǎn)陣顯示器。這種方案設(shè)計(jì)占用單片機(jī)的端口最少，硬件也最少，耗電也最少，雖然顯示圖案也精美，但由于亮度太暗，晚上還得開背光燈，所以較少采用。通過以上綜合分析可以看出，方案一具有綜合設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，因此城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用方案一設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)工作原理采用單片機(jī)的I/O口P0口通過上拉電阻和交通燈相連接，、控制數(shù)碼管的顯示，程序放在STC89C52RC單片機(jī)的ROM中，在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中， 、由于交通燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻和電源正極相連，因此I/O口輸出低電平時(shí)，與之相連的指示燈會亮，并通過數(shù)碼管顯示時(shí)間倒計(jì)時(shí)。I/O口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)指示燈會滅。當(dāng)交通出現(xiàn)障礙需要恢復(fù)到初始狀態(tài)時(shí)，按下復(fù)位鍵即可，此鍵由單片機(jī)的9腳RST鍵控制。 簡單介紹STC89C52RC單片機(jī)STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8Kb的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和512b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大STC89C52RC單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100000次。將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，是一種高效微控制器， STC89C52RC單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖2—2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。（a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路（1）復(fù)位操作復(fù)位就是單片機(jī)對自己進(jìn)行的初始化操作。他的主要功能就是把PC初始化為0000H，從而使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng)由于操作失誤或程序運(yùn)行出錯(cuò)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)時(shí)，同樣需要按復(fù)位鍵重新啟動來擺脫所面臨的困境。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響。 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。： 復(fù)位信號的電路邏輯圖整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)部和芯片外部。由外部電路所產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送到施密特觸發(fā)器，接著由內(nèi)部復(fù)位電路對每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻的施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后就得到了內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。（c）所示：（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位 復(fù)位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。（b）上電復(fù)位方式。3．STC89C52RC引腳圖 51系列單片機(jī)的引腳圖 所示： 各中斷源向量地址4．STC89C52RC主要特性和功能： STC89C52主要功能 總體設(shè)計(jì) 功能概述本設(shè)計(jì)由單片機(jī)、LED數(shù)碼顯示模塊和按鍵等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片STC89C52單片機(jī)，只需根據(jù)實(shí)際選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指示設(shè)計(jì)。①本系統(tǒng)交通燈控制規(guī)則如下：1）系統(tǒng)設(shè)置四組紅、黃、綠交通指示燈，并配置四隊(duì)LED顯示器。正常情況下兩個(gè)干線上的紅、黃、綠燈進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2)東西方向和南北方向交替通行，東西方向每次放行30秒，南北方向每次放行30秒。3)綠燈亮表示可以通行，紅燈亮表示禁止通行，每次綠燈變紅燈前，黃燈亮5秒鐘。4）十字路口要有倒計(jì)時(shí)顯示，以便人們更方便直觀的把握時(shí)間，具體要求東西方向、南北方向通行時(shí)間及黃燈亮的時(shí)間均以秒為單位作減計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成以STC89C52RC單片機(jī)為核心，由I/O口擴(kuò)展，LED數(shù)碼管顯示，還有復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等組成。單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路等組成。行車方向指示采用LED發(fā)光二極管，可有紅、綠兩種顏色指示放行與禁止，黃燈作為紅綠轉(zhuǎn)換的提示，形象直觀。系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 交通燈通行模式及行車方向指示按交通燈控制規(guī)則，每個(gè)道口有紅、黃、綠三種指示燈，： 交道口模型圖2組LED數(shù)碼管按照設(shè)置的通行時(shí)間（各路口默認(rèn)的通行時(shí)間均為30s）進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)到5S時(shí)，綠燈變成黃燈，并各自進(jìn)行紅、黃、綠燈顯示，共有兩種通行方式分別為： 通行方式一示意圖 通行方式二示意圖通行方式一：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為30s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：東西通行：綠，南北禁行：紅。 通行方式二：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為30s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：南北通行：綠；東西禁行：紅。通行默認(rèn)時(shí)間為30s，系統(tǒng)設(shè)置了任意更改功能，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以提高車輛通過率，緩減交通壓力。在通行結(jié)束前5秒鐘，黃燈亮直至結(jié)束。本設(shè)計(jì)選用LED發(fā)光二極管的紅綠燈狀態(tài)用來指示交通指示信息。綠色表示通行，紅色則表示禁止通行，黃燈等待。你所有指示信息一目了然。 時(shí)鐘電路模塊時(shí)鐘電路由一個(gè)晶體振蕩器12MHZ和兩個(gè)30pF的瓷片電容組成。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號控制下嚴(yán)格地工作。: 時(shí)鐘電路模塊 復(fù)位電路模塊復(fù)位電路是使單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位電路以重新啟動。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位電路。： 復(fù)位電路模塊 主控制系統(tǒng)模塊主控制器采用STC89C52RC，STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/功耗低/抗干擾能力強(qiáng)的單片機(jī)，8051單片機(jī)和其指令代碼可以很好的兼容，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。其特點(diǎn)如下：，6時(shí)鐘