【文章內容簡介】 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 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 10 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。 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)檢測隨時調用中斷。 在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調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。 11 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， 接自動模式選擇／返回鍵 F， 接蜂鳴器。 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。 12 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 13 叫簡紹光電隔離，以 TLP550 為例。 TLP550 是日本東芝公司生產的一款光耦，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 叫的電壓為正，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。 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。 14 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，采用共陽極連接驅動代碼，代碼表如下表（表 31）所示。 表 31 驅動代碼表 顯示數(shù)值 DP,G,F,E,D,C,B,A 驅動代碼 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 10000000 80H 9 10010000 90H 相應在程序軟件上，可以通過調用程序給定的秒值經過特定計算算出需要顯示的個位和十位，然后有 DPTR 調取 LEDMAP 的代碼。 LED8 段數(shù)碼管的設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 的網絡 標號。 15 圖 34 LED 連接圖 （ 1）發(fā)光二極管 根據(jù)本設計的特點，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 本設計設置了有 3個鍵： S 鍵 ， J 鍵 ， F 鍵 。每個按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。低電平有效