【文章內容簡介】 至8條車道，并提供每條車道的交通信息。前方正向模式，用一臺RTMS實時檢測一條單一車道的交通情況。RTMS的檢測精度高，且是一個全天候的車輛檢測器。方案二：，是目前世界上用量最大的一種檢測設備。這些埋設在道路表面下的線圈可以檢測到車輛通過時的電磁變化進而精確地算出交通流量。交通流量是交通統(tǒng)計和交通規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，通過這些檢測結果可以用來計算占用率(表征交通密度)， 在使用雙線圈模式時還可以提供速度、車輛行駛方向、車型分類等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于交通管理和統(tǒng)計是極為重要的。原理方框圖如下：環(huán)形檢測器1環(huán)形檢測器n自定義總線控制單元調制解調器監(jiān)控中心 磁檢測器方框圖該方案測量精度較好，且性能穩(wěn)定。方案三：利用紅外線車輛檢測器。紅外線車輛檢測器是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，通過同步回路檢測物體有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。如當汽車通過光掃描區(qū)域時，部分或全部光束被遮擋，從而實現(xiàn)對車輛數(shù)據(jù)的綜合檢測。常利用光電開關技術，具有高速響應，抗干擾性強，不受惡劣氣象條件或物體顏色的影響的優(yōu)點，而且安裝簡便。方案一造價高，且易受環(huán)境影響，方案二需將檢測器埋入地底下，對已建成道路使用不方便。方案三性價比高，且設計簡單，權衡利弊，故選用方案三。在本系統(tǒng)中，采用對射式紅外線光電開關HJS18M14DNK檢測車流量。該紅外線光電開關工作電壓為直流1030V，檢測距離為10m，響應時間小于3ms,能在25℃～55℃的溫度條件下正常工作。當有車輛通過光電開關之間時，輸出端將輸出一個開關信號，送入單片機，單片機執(zhí)行相應程序自動對輸入信號進行計數(shù)，從而完成對車流量的統(tǒng)計。 電源電路的選型由于單片機工作時需要+5V電壓,所以在設計電源電路時,需要一個三端穩(wěn)壓器能提供+5V電壓。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種：一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器；另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)太器。其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（正電源）和79系列（負電源），輸出電壓由具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。由于7805能夠提供5V電壓的三端穩(wěn)壓電源,在實際的電路控制中應用其作為電源電路較為廣泛,在普通的電子元器件商場都有銷售易于購買,二腳為公共接地端,三腳即為我們所需要的+,即在7805的1腳和公共接地端(即2腳),在公共接地端和三腳+。 系統(tǒng)硬件總電路構成及原理 系統(tǒng)硬件電路構成本系統(tǒng)實現(xiàn)的是對城市十字路口交通的控制，它由三大部分組成：(1)信息的采集部分；(2)單片機自動控制部分；(3)顯示部分。系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的開環(huán)控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、狀態(tài)燈、LED顯示、蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如圖所示。P0接上拉電阻與P2控制LED數(shù)碼管，P1用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， INT1口接蜂鳴器，XTAL1和XTAL2接入晶振時鐘電路，RESET引腳接上復位電路，T1口接車流量傳感器。 總體設計電路圖 系統(tǒng)工作原理通過車流量傳感器對東西和南北兩條通道的車流量的測量，將車流量信息以脈沖電平的方式傳給單片機。單片機能通過程序運算得到兩條通道車流量的大小來控制路口各方向的紅綠燈時長，并由LED顯示。以一個周期向傳感器取一次數(shù)據(jù)。信息采集主要是對路口各方向的車流量進行采集。因為關系到哪個方向通行時間長，哪個方向通行時間短。目前大多采用光學或壓力傳感器，以確定每個路口在一定時間段車輛通過的次數(shù)。本設計采用比例的方法利用紅外線傳感器只計算出需比較兩個相對路口車流量的比值即可。設計車流量傳感器，一個對準東西方向取樣，另一個對南北方向取樣，分別取得兩個代表東西和南北方向車流量a和b。用單片機巡回檢測，并將他們進行比較。若二者相等則按一定時間間隔交替導通。若ab，進入a方向綠燈延時程序。反之，進入b方向綠燈延時程序。該控制程序又根據(jù)具體的比例做時長的變換。這些工作全部由單片機完成。單片機通過接口得到a和b相對應的電壓信號量，然后對其進行處理、分析和判斷，改變信號燈輸出時長，直接控制信號燈驅動電路，實現(xiàn)單片機對信號燈的智能控制。本系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P1口，將要顯示的時間值送顯P0口和用P2口來選通LED數(shù)碼管的顯示導通，在此同時以50ms為周期，用軟件方法計時1秒，到達1s就要將時間值減1，刷新LED數(shù)碼管。該智能交通燈控制系統(tǒng)以四個狀態(tài)為一周期循環(huán)。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期，則須將檢測到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個方向的交通輕重緩急狀況，再調整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時間，以達到自動控制的目的。 AT89S51單片機簡介 單片機的概述單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器/計數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C的本質，但是由于單片機這個名稱已經(jīng)為國內大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機”這一名稱。單片機的主要特點有：（1）具有優(yōu)異的性能價格比。（2）集成度高、體積小、可靠性高。（3）控制功能強。（4）低電壓，低功耗。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器 既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯中,ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 AT89S51主要引腳功能： 引腳圖VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。P1口：Pl口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I／O口，Pl的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗期間，Pl接收低8位地址。P1口除了作為一般的I／0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表31所示：表31 具有第二功能的P1口引腳端口引腳第二功能：MOSI（用于ISP編程）MOSI（用于ISP編程）MOSI（用于ISP編程）P2口：P2是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向I／O 口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@Ri指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2口亦接收高位地址和其它控制信號。P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向I／0 口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“l(fā)”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I／0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表32所示：表32 具有第二功能的P3口引腳端口引腳第二功能：RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外中斷0/ INT1（外中斷1）T0（定時／計數(shù)器0外部輸入）T1（定時／計數(shù)器1外部輸入）/ WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）/ RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置SFR AUXR的DISRT0位（地址8EH）可打開或關閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1／6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對F1ash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條M0VX和M0VC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱片外取指信號輸出端。在向片外程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期該信號二次有效（低電平），以通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。/：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。F1ash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程電壓。XTAL1：片內反相放大器輸入端。XTAL2：片內反相放大器輸出端。外接晶體時，XTAL1與XTAL2各接晶體的一端，借外接晶體與片內反相放大器構成振蕩器。 AT89S51芯片最小系統(tǒng)一個最簡單的單片機系統(tǒng)包括晶振、復位、電源、系統(tǒng)的輸入控制、輸出顯示，以及其他外圍模塊(如通信、數(shù)據(jù)采集等)。(1)時鐘電路 晶振電路圖單片機的晶振電路，即時鐘電路。單片機的工作流程，就是在系統(tǒng)時鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。單片機的時鐘電路由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機內部的時鐘電路組成，晶振的頻率越高，單片機處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會相應增加，穩(wěn)定性也會下降。單片機系統(tǒng)常用的晶振頻率有6MHz、12MHz、電容選22pF或30pF均可。(2)復位電路 復位電路圖系統(tǒng)剛上電時，單片機內部的程序還沒有開始執(zhí)行，需要一段準備時間，也就是復位時間。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設計復位電路。當程序跑飛或死機時，也需要進行系統(tǒng)復位。復位電路有很多種，有上電復位，手動復位等。復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2個機器周期以上的高電平信號，只要保證電容的充放電時間大于2個機器周期，即可實現(xiàn)復位。，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復位。 (3) EA腳的功能及接法單片機的EA腳控制程序從內部存儲器還是從外部存儲器讀取程序。由于現(xiàn)在單片機內部的flash容量都很大，因此基本都是從內部的存儲器讀取程序，即不需要外接ROM來存儲程序，因此，EA腳必須接高電平。 車流量檢測模塊介紹在本系統(tǒng)中，采用對射式紅外線光電開關HJS18M14DNK檢測車流量。該傳感器工作電壓為直流1030V，檢測距離為10m，響應時間小于3ms,能在25℃～55℃的溫度條件下正常工作。當有車輛通過光電開關之間時，輸出端將輸出一個開關信號，送入單片機，單片機執(zhí)行相應程序自動對輸入信號進行計數(shù)，從而完成對車流量的統(tǒng)計。車流量檢測傳感器可對單片機控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對所獲數(shù)據(jù)進行處理。實現(xiàn)紅綠燈控制必須解決對當前十字路口的交通狀況的檢測，并完成如下工作:，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量。，即紅綠燈時間值。為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側共設置2個傳感器。分別檢測兩個方向的車流量，車流量檢測不是最終目的，在每半個循環(huán)周期，系統(tǒng)會檢測到兩個方向的車流量數(shù)據(jù)，除以時間，那么就可以得到單位時間的車流量，然后比較兩個方向單位時間車流量多少，以確定下一次循環(huán)紅綠燈時間，達到調整的目的。 光電開關的工作原理光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。： 光電開關工作原理簡圖發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有