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基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-07-24 20:57 本頁面
 

【文章內容簡介】 器常開、常閉接點,可防止相互干擾。 光電開關的應用隨著我國工業(yè)自動化技術的迅速發(fā)展,光電開關自動化元件將被普遍采用。應用領域也在不斷擴展,采用集成電路技術和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件,具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種采用脈沖調制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關,它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等,可非接觸、無損傷地檢測和控制各種固體。新型光電開關具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強等優(yōu)點。目前,這種新型的光電開關已被用作物位檢測、液位控制、產品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出、沖床和剪切機以及安全防護等諸多領域。在本系統(tǒng)中,采用對射式紅外線光電開關HJS18M14DNK檢測車流量。HJS18M14DNK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。 ULN2003芯片簡介 ULN2003概述ULN2003是具有高耐壓、大電流,內部由七個硅NPN達林頓管組成的驅動芯片。,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高,工作電流大,灌電流可達500mA,并且能夠在關態(tài)時承受50V的電壓,輸出還可以與高負載電流并行運行[6]。 ULN2003的內部結構ULN2003的內部結構方框圖如下: ULN2003內部結構圖ULN2003經常應用于顯示驅動、繼電器驅動、照明燈驅動、電磁閥驅動伺服電機、步進電機驅動等電路中。 七段數(shù)碼管數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件,其基本單元是發(fā)光二極管。分段式數(shù)碼管由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆畫組成,如半導體顯示器。其基本結構是PN結,即用發(fā)光二極管(LED)組成字型來來顯示數(shù)字。這種數(shù)碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管,因此也稱LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。共陽數(shù)碼管()在應用時應將公共極COM接到+5V,當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時,相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時,相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上,當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時,相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時,相應字段就不亮。[7]。 共陽極數(shù)碼管結構圖 數(shù)碼管各段對應代碼圖 電源電路設計 三端穩(wěn)壓器簡介三端穩(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。輸出電流以78(或79)后面加字母來區(qū)分。,,如78L05表示5V。 電源電路圖本設計需要提供兩種穩(wěn)定電壓,為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,采用雙電源分別對其提供穩(wěn)定電壓。故選擇MC7805穩(wěn)壓器提供單片機+5V電壓,MC7812穩(wěn)壓器提供光電開關+15V電壓。其應用電路如下: +5V三端穩(wěn)壓電源 +12V三端穩(wěn)壓電源 系統(tǒng)設計根據(jù)系統(tǒng)設計要求,結合各單元電路,得到如下的系統(tǒng)原理圖。 系統(tǒng)原理圖(1)系統(tǒng)工作狀態(tài)說明:光電開關將檢測到的車流量脈沖信號送入單片機的T1口,T1對輸入脈沖計數(shù),同時單片機T0口對其定時,在設置的一段時間內(如1分鐘),通過單片機定時器T0的溢出中斷,將計數(shù)值送回,單片機通過執(zhí)行相應的程序,從而控制交通狀態(tài)燈切換及數(shù)碼管的倒計時時間顯示。單片機根據(jù)車流量變化具體工作狀態(tài)如下:① 當定時時間,執(zhí)行定時中斷T0,單片機將T1的計數(shù)值送給車流量檢測變量CAR_NUMBEERS,單片機每執(zhí)行一次程序,都將掃描該變量的值。當CAR_NUMBERS大于25輛/分,執(zhí)行狀態(tài)Ⅰ:東西方向綠燈,南北方向紅燈,倒計時40秒,然后東西黃燈5秒,南北保持紅燈5秒,緊接著東西紅燈,南北方向綠燈,倒計時25秒后,南北亮黃燈5秒,東西保持紅燈狀態(tài)5秒后,重新掃描。② 當系統(tǒng)剛開始工作或者CAR_NUMBERS大于或等于15輛/分,小于或等于25輛/分,將執(zhí)行狀態(tài)Ⅱ:東西方向綠燈,南北方向紅燈,倒計時30秒,然后東西黃燈5秒,南北保持紅燈5秒,緊接著東西紅燈,南北方向綠燈,倒計時25秒后,南北亮黃燈5秒,東西保持紅燈狀態(tài)5秒后,重新掃描。 ③ 當CAR_NUMBERS小于15輛/分,執(zhí)行狀態(tài)Ⅲ:東西方向綠燈,南北方向紅燈,倒計時50秒,然后東西黃燈5秒,南北保持紅燈5秒,緊接著東西紅燈,南北綠燈,倒計時45秒后,南北亮黃燈5秒,東西保持紅燈5秒后,重新掃描[4]。(2)相關參數(shù)說明交通量counts:是指在選定的時間段內,通過道路某一地點、某一斷面或某一條車道的車輛實體數(shù)。交通量是一個隨機數(shù),不同時間、不同地點的交通量都是變化的,交通量隨時間和空間變化的現(xiàn)象,稱之為交通量的時空分布特性。通常取某一時間段內的平均值作為該時間段內的交通量。參考時間t:為了更準確地表示某個路口的車流量,選擇一個適合的時間段作為參考值,即參考時間。車流量CAR_NUMBERS:指單位時間內通過某一地點、某一斷面或某一條車道的車輛實體數(shù)。具體關系如下:CAR_NUMBERS = counts/t (輛/分) 第3章 程序設計 軟件可靠性設計在單片機軟件程序的設計中,采用一些措施來提高單片機系統(tǒng)工作的可靠性。軟件抗干擾研究的內容主要有:一、消除模擬輸入信號的嗓聲(如數(shù)字濾波技術);二、程序運行混亂時使程序重入正軌的方法。這里針對后者提出幾種有效的軟件抗干擾方法。   (1)指令冗余技術   單片機CPU取指令過程是先取操作碼,再取操作數(shù)。當PC受干擾出現(xiàn)錯誤,程序便脫離正常軌道“亂飛”,當亂飛到某雙字節(jié)指令,若取指令時刻落在操作數(shù)上,誤將操作數(shù)當作操作碼,程序將出錯。若“飛”到了三字節(jié)指令,出錯機率更大。   在關鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令,或將有效單字節(jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上,由于空操作指令NOP的存在,避免了后面的指令被當作操作數(shù)執(zhí)行,程序自動納入正軌。   此外,對系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP,也可將亂飛程序納入正軌,確保這些重要指令的執(zhí)行。  ?。?)軟件陷阱技術   當亂飛程序進入非程序區(qū),冗余指令便無法起作用。通過設置軟件陷阱,攔截亂飛程序,將其引向指定位置,再進行出錯處理。軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復位入口地址0000H的指令。   例如,對于8051單片機,通常在單片機程序存儲器中非程序區(qū)填入以下指令作為軟件陷阱:   NOP   NOP   LJMP 0000H   在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。當使用的中斷因干擾而開放時,在對應的中斷服務程序中設置軟件陷阱,能及時捕獲錯誤的中斷。如某應用系統(tǒng)雖未用到外部中斷1,外部中斷1的中斷服務程序可為如下形式:   NOP   NOP  RETI   返回指令可用“RETI”,也可用“LJMP 0000H”。如果故障診斷程序與系統(tǒng)自恢復程序的設計可靠、完善,用“LJMP 0000H”作返回指令可直接進入故障診斷程序,盡早地處理故障并恢復程序的運行[11]?! 】紤]到程序存儲器的容量,軟件陷阱一般1K空間有23個就可以進行有效攔截。   (3)軟件“看門狗”技術   若失控的程序進入“死循環(huán)”,通常采用“看門狗”技術使程序脫離“死循環(huán)”。通過不斷檢測程序循環(huán)運行時間,若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運行時間,則認為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”,需進行出錯處理。“看門狗”技術可由硬件實現(xiàn),也可由軟件實現(xiàn)。 在工業(yè)應用中,嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字,關閉中斷。則系統(tǒng)無法定時“喂狗”,硬件“看門狗”電路失效。而軟件“看門狗”可有效地解決這類問題[3]。 主程序流程圖 主程序流程圖 中斷程序流程圖 中斷程序流程圖 匯編程序設計程序清單:ORG 0000HLJMP 100HORG 000BHLJMP T0_INTERUPTORG 100HEAST_GREEN DATA 70HEAST_YELLOW DATA 71HEAST_RED DATA 72HCAR_NUMBERS DATA 73HMOV 73H,20 。車流量初值START: MOV DPTR,TAB MOV P3,00H MOV SP,60H MOV R3,250 。中斷延時15S MOV R4,00H 。 MOV TMOD,01010001B MOV TH0,15H MOV TL0,0A0H 。60MS初值 MOV TH1,00H MOV TL1,00H MOV IE,82H 。開放T0中斷 SETB TR0 SETB TR1 SETB 。I/O口輸入數(shù)據(jù)前需將其先置1LOOP: CLR 。中斷檢驗位清0 MOV A,CAR_NUMBERS CJNE A,25,LOOP1LOOP1: JNC STATE1
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