【文章內(nèi)容簡介】 工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號，以達到對異常狀態(tài)進行實時控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調(diào)用車流量檢測模塊對車流量進行檢測統(tǒng)計，到達一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用AT89C52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用1個蜂鳴器進行報警。本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其中P0，P1，用于送顯兩片LED數(shù)碼管，P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，／東西時間設(shè)置鍵J，，／返回鍵F。系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。若此時F鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是S鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按S若干次，J鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按F鍵確認(rèn)。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進行車流量檢測及調(diào)整。接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P2口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯P0和P1口，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。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值，當(dāng)然，還要開啟兩個外部中斷，其一為違規(guī)信號或禁停信號輸入，一旦信號有效，中斷開始，進入中斷服務(wù)子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當(dāng)按下F鍵，中斷結(jié)束返回。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲車流量的寄存器加1，然后中斷結(jié)束返回。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期，若為自動模式，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(diào)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。如圖（圖31）所示。圖31基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)電路圖為了達到對紅綠燈的時間控制，需要對道路上的車流量進行檢測。當(dāng)前比較流行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。其工作原理是當(dāng)車輛經(jīng)過傳感器時，引起其自感的變化，考慮到單片機系統(tǒng)的便利性，本次設(shè)計用一種手動的操作方式，即車流量的檢測電路用撥斷開關(guān)代替。其基本思路為：當(dāng)車流量大時，有撥斷開關(guān)送出一個高電平。另外，再單片機和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離。下面叫簡紹光電隔離，以TLP550為例。TLP550是日本東芝公司生產(chǎn)的一款光耦，該光耦沒有和基極連接，適合與再噪聲比較大的環(huán)境中應(yīng)用。TLP550的工作原理如下：，且能時發(fā)光二極管正常發(fā)光時，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。這樣輸出端的基極相當(dāng)于與8引腳連接，其電平為高，使得三極管導(dǎo)通。由于5引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。再實際使用中。，輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端6引腳通過一個電阻接到了8腳上。相對于后面的連接電路來書，其為高電平。，來控制輸出6引腳的電平，達到電壓耦合的隔離的作用。車流量檢測電路如下圖（圖32）所示。圖32 車流量檢測電路基于光電隔離的作用，再加上撥斷開關(guān)和LED，為了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。如圖所示，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)如圖所示時，LED點亮，同時低電平被單片機捕獲。當(dāng)開關(guān)撥下時LED熄滅，同時高點平被單片機捕獲，這樣單片機通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價格低、壽命長、維護簡便等優(yōu)點。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。以八段共陽管為例，它有8個發(fā)光二極管(比七段多一個發(fā)光二極管，用來顯示SP，即點)，每個發(fā)光二極管的陽極連在一起，如圖（圖33）所示。這樣，一個LED數(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線，要想顯示一個數(shù)值，就要分別對它們的高低電平來加以控制。為方便起見，本文主要討論共陽八段LED數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。圖33 LED數(shù)碼管LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同的字形，如 DP,G,F,E,D,C,B,A全亮顯示為８，采用共陽極連接驅(qū)動代碼，代碼表如下表（表31）所示。表31 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值DP,G,F,E,D,C,B,A驅(qū)動代碼011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H相應(yīng)在程序軟件上，可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出需要顯示的個位和十位，然后有DPTR調(diào)取LEDMAP的代碼。LED8段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對2為顯示器。四個方位上總共用8個LED接在單片機的IO口上。雖然路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的IO口是對稱的。如圖（圖34）所示，其中A，B分別是P0，P1的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。圖34 LED連接圖（1）發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計的特點，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個方向上設(shè)置紅綠黃燈，總共4組。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖（圖35）所示：圖35 信號燈的連接（2）按鍵控制本設(shè)計設(shè)置了有3個鍵：。每個按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。如下圖（圖36）所示。圖36 按鍵示意第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊停或違規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計數(shù)程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。整個軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和50ms掃描程序。流程圖如圖（圖41）所示。 圖41系統(tǒng)總的流程圖首先程序不斷掃描模式設(shè)置鍵，分別記為：S鍵，J鍵，,低電平有效，按鍵順序是指定的，若直接按F鍵，則為自動調(diào)整模式，然后進入下一程序；若先按S鍵，再按J鍵，F(xiàn)鍵則為設(shè)置時間模式，然后進入下一程序。程序的開始要判斷是否有鍵按下，可以不斷將S鍵值和F鍵值相與，與值為1