【文章內(nèi)容簡介】 等功能。 倒計時顯示 倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇 。 車流量檢測及調(diào)整 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市人口和機(jī)動車擁有量 在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時有發(fā)生。車輛檢測器作為智能交通系統(tǒng)的基本組成部分，在智能交通系統(tǒng)中占有重要的地位?，F(xiàn)階段，車輛檢測器檢測方式有很多，各有其優(yōu)缺點，如紅外線檢測器、地磁檢測器、機(jī)械壓電檢測器，磁頻檢測器、波頻檢測器、視頻檢測器等。一般車流量檢測器采用傳感器 +單片機(jī) +外圍器件來實現(xiàn)。 而且，目前國內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時間，并自動切換。紅燈時間和綠燈時間，是根據(jù)道口東西向和南北向的車流量，利用統(tǒng)計方法確定的。交通警察不斷觀察十字路口的兩個方向，根據(jù)車輛密 度和流速決定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。 時間手動設(shè)置 除系統(tǒng)根據(jù)車流量自動控制調(diào)整，也可以通過鍵盤進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡單，但在按鍵數(shù)量東西黃燈 0 0 0 1 東西綠燈 0 0 1 0 南北紅燈 0 0 1 1 南北綠燈 1 0 0 0 南北黃燈 0 1 0 0 共 29 頁 第 12 頁 較多時特別浪費 I／ 0 口資源，一般用于按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場合，但是在單片機(jī) I／ 0 口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能滿足設(shè)計要求。本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多， 且 I／ 0 口足夠，可直接采用獨立式。 緊急處理 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護(hù)車等急行車通過等，我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測 電路和車流量檢測電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對此進(jìn)行具體處理，及時調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。 如圖（圖 22）所示： 單片機(jī) 圖 22 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測模塊，違規(guī)檢測模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊， LED 倒計時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。 單片機(jī) 紅黃綠信號燈 8 級 LED 數(shù)碼管顯示 車流量傳感器 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 蜂鳴器 共 29 頁 第 13 頁 鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(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(dá)到對異常狀態(tài)進(jìn)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(jìn)行檢測統(tǒng)計，到達(dá)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 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機(jī)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(jìn)行報警。 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 本系統(tǒng)以單片機(jī)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(jī)、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈， LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如圖 所示。 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， 即 INT1 接違規(guī)檢測電路和緊停／東西時間設(shè)置鍵 J， 即 INT1 接車流量檢測電路， 接南北時間設(shè)置鍵 S， 選擇／返回鍵 F， 。 系統(tǒng)工作原理 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(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)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(dá) 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED數(shù)碼管。 時間到達(dá)一個狀態(tài)所要全部時間，則要進(jìn)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 共 29 頁 第 14 頁 開始，進(jìn)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(jìn)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(dá)到自動控制的目的。如圖（圖 31）所示。 圖 31 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖 車流量檢測電路及模擬 為了達(dá)到對紅綠燈的時間控制，需 要對道路上的車流量進(jìn)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(jī)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 共 29 頁 第 15 頁 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(jī)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：當(dāng) ，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，及 兩個引腳導(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， 引腳通常會連接一個電阻。這樣當(dāng) 引腳的電壓不足使發(fā)光二級光發(fā)光時，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。這樣就可以通過控制 引腳之間的電壓，來控制輸出 6 引腳的電平，達(dá)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(jī)捕獲。當(dāng)開關(guān)撥下時 LED熄滅，同時高點平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)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)。 八段 LED 數(shù)碼管 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(hù)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。 共 29 頁 第 16 頁 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 0 11010000 C0H 1 11111001 F9H 2 10100100 A4H 3 10110000 B0H 4 10011001 99H 5 10010010 92H 6 10000010 82H 7 11111000 F8H 8 10000