【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鍵時刻做出復雜判斷的 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)濟建設的蓬勃發(fā)展，城市人口和機動車擁有量 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 +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，也可以通過鍵盤進行手動設置，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，可設置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，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 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，時時刻刻關系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關等。由此在交通控制中增設禁停按鍵，就可達到想此目的。 單片機交通控制系統(tǒng)的基本構成及原理 單片機設計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機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)在此基礎上，加入了違規(guī)檢測 電路和車流量檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進行具體處理，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，在聽覺上加強了指揮提醒作用。 如圖（圖 22）所示： 單片機 圖 22 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù)此，本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，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 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 鍵盤設置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設置的信號，系統(tǒng)進入正常工作狀態(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)硬件電路的設計 系統(tǒng)硬件總電路構成及原理 實現(xiàn)本設計要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機及外圍器件構成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成 4組紅綠黃三色燈構成信號燈指 示模塊， 8個 LED 東西南北各兩個構成倒計時顯示模塊，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。 系統(tǒng)硬件電路構成 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 引腳接上復位電路， 即 INT1 接違規(guī)檢測電路和緊停／東西時間設置鍵 J， 即 INT1 接車流量檢測電路， 接南北時間設置鍵 S， 選擇／返回鍵 F， 。 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)上電或手動復位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設置。若此時 F鍵按下，則設置為自動模式，若此時按下的是 S鍵，則設置為時間設置模式，依 次按 S 若干次， J 鍵若干次可設置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進行設置，以及標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)的相應狀態(tài)碼值以及時間值， 當然，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，進入中斷服務子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當按下 F鍵，中斷結束返回。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進入相應的中斷子程序，將存儲車流量的寄存器加 1，然后中斷結束返回。 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 車流量檢測電路及模擬 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 路用撥斷開關代替。其基本思路為：當車流量大時，有撥斷開關送出一個高電平。另外，再單片機和坡度按開關之間加了光電隔離。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)境中應用。 TLP550 的工作原理如下：當 ，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通。這樣輸出端的基極相當于與 8引腳連接，其電平為高，使得三極管導通，及 兩個引腳導通。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 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，再加上撥斷開關和 LED，為了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。如圖所示，當開關狀態(tài)如圖所示時， LED 點亮，同時低電平被單片機捕獲。當開關撥下時 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)碼管的結構簡單，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