【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)雖然在一定程度上可以滿足指揮路口交通的需要，但隨著。對固定，不能伴隨車流量的改變而調(diào)整紅綠燈的顯示時(shí)間。本論文以中、小城市區(qū)域。智能交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究。文章論述了基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控。該系統(tǒng)具有實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

　　

【正文】 MOV EAST_YELLOW,5 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 MOV EAST_RED,25 LJMP STATE STATE2: MOV EAST_GREEN,30 。車流量處于 15 和 25 之間 ， 顯示狀態(tài) 2 MOV EAST_YELLOW,5 MOV EAST_RED,25 LJMP STATE STATE3: MOV EAST_GREEN,50。車流量小于 15 時(shí) ， 顯示狀態(tài) 3 MOV EAST_YELLOW,5 MOV EAST_RED,45 LJMP STATE STATE: MOV R0,EAST_GREEN 。東西綠燈 ， 南北紅燈 MOV P1,11011110B STATE_1: LCALL T0_BCD LCALL DISPLAY LCALL DELAY_1S DJNZ R0,STATE_1 STATE_2: MOV R0,EAST_YELLOW 。顯示黃燈 MOV P1,11101110B 。低電平有效 ， 東西由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)才需要亮黃燈，南北繼續(xù)紅燈 STATE_22: LCALL T0_BCD LCALL DISPLAY LCALL DELAY_1S MOV P1,11111110B MOV 74H,100 WAIT1: DJNZ 74H,WAIT1 MOV P1,11101110B DJNZ R0,STATE_22 STATE_3: MOV R0,EAST_RED 。東西紅燈 ， 南北綠燈 MOV P1,11110011B STATE_33: LCALL T0_BCD 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 LCALL DISPLAY LCALL DELAY_1S DJNZ R0,STATE_33 STATE_4: MOV R0,EAST_YELLOW 。顯示黃燈，南北由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)才需要亮黃燈，東西繼續(xù)紅燈 MOV P1,11110101B STATE_44: LCALL T0_BCD LCALL DISPLAY LCALL DELAY_1S MOV P1,11110111B MOV 74H,100 WAIT2: DJNZ 74H,WAIT2 MOV P1,11110101B DJNZ R0,STATE_44 LJMP LOOP T0_BCD: MOV A,R0。BCD 轉(zhuǎn)換 MOV B,10 DIV AB MOV R1,B 。個(gè)位數(shù)值 MOV R2,A 。十位數(shù)值 RET DISPLAY: 。靜態(tài)顯示 LOW_DIS:MOV A,R1 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A HIGH_DIS:MOV A,R2 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A RET T0_INTERUPT:PUSH ACC 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 DJNZ R3,AGAIN MOV R3,250 INC R4 CJNE R4,4,AGAIN 。車流量檢測周期 15*4=60S SETB 。檢驗(yàn)中斷是否發(fā)生 MOV R4,00H MOV CAR_NUMBERS,TL1 MOV TL1,0 MOV TH1,0 AGAIN:MOV TH0,15H MOV TL0,0A0H POP ACC NOP NOP RETI DELAY_1S:MOV R7,10。延時(shí) 1s 程序 DEL1:MOV R6,200 DEL2:MOV R5,248 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET TAB:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h, DB 6dh,7dh,07h,7fh,6fh END 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 系統(tǒng)仿真 Protues 仿真軟件簡介 Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。 Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真 51 系列、 AVR， PIC 等常用的 MCU及其外圍電路（如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， AD/DA，部分 SPI器件，部分 IC 器件）。本文基于 和 KEIL uVision3 軟件。運(yùn)行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐?，是目前唯一能實(shí)現(xiàn)對 5 PIC、 AVR、 HC11 等處理器的仿真軟件。 該軟件的特點(diǎn)是： (1)集原理圖設(shè)計(jì)、仿真和 PCB 設(shè)計(jì)于一體， 實(shí)現(xiàn) 從概念到產(chǎn)品的完整開發(fā)工具。 (2)具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真，是獨(dú)一無二的支持處理器與外圍 電路的協(xié)同仿真電路設(shè)計(jì)軟件。 (3)具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等多種形式的調(diào)試功能。 (4)具有各種信號源和電路分析所需的虛擬儀表，是電類教學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新的平臺。 (5)支持 Keil C51 uVision MPTLAB 等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境 。 (6)具有強(qiáng)大的原理圖到 PCB 板設(shè)計(jì)功能， 可以輸出多種格式的電路設(shè)計(jì)報(bào)表。 仿真原理圖 Proteus 軟件具有仿真功能，要仿真首先要繪制原理圖。點(diǎn)擊圖標(biāo) 打開Proteus 軟件，進(jìn)入繪圖界面后點(diǎn)擊 按扭，點(diǎn)擊出現(xiàn)的元件列表框上方的按扭 ，在出現(xiàn)的 “ pick device” 中的 “ keywords” 下面的框中輸入元器件的名字，或者在 category 中找到元器件的名字；雙擊元器件名稱或者點(diǎn)擊 ，在元件列表框中就會(huì)出現(xiàn)所選的元器件。再點(diǎn)擊按扭 ，在元件列表框中選擇地線和電源。選好所有的元器件后單擊元件列表中的圖標(biāo)就可以把所需要的元件放入編輯窗口中，調(diào)整元件的位置，并把地線和電源放入編輯窗口中，最后進(jìn)行連線。 通過在 T1 口接入一個(gè)開關(guān)，模擬光電開關(guān)信號，手動(dòng)控制開關(guān)的脈沖數(shù)，即為需要模擬的車流量，從而達(dá)到仿真效果。系統(tǒng)仿真圖如下 ： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 系統(tǒng)仿真圖 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 加載仿真程序 單擊 “ Debug” 菜單，在下拉菜單中單擊 “ Go” 選項(xiàng)，（或者使用快捷鍵 F5），然后再單擊 “ Debug” 菜單，在下拉菜單中單擊 “ Stop Running” 選項(xiàng)（或者使用快捷鍵 Esc）；再單擊 “ View” 菜單，再在下拉菜單中單擊 “ Serial Windows 1”選項(xiàng)，就可以看到程序運(yùn)行后的結(jié)果。 單擊 “Project”菜單，在下拉菜單中單擊 “ ” 單擊“ Output” 中單擊 “ Create HEX File” 選項(xiàng)，使程序編譯后產(chǎn)生 HEX 代碼，供下載器軟件使用，把程序下載到 AT89C51 單片機(jī)中 [4]。 系統(tǒng)仿真 單擊仿真界面左下方的開始按扭，仿真就開始了。具體仿真過程如下： ① 當(dāng)交通燈開始工作后，執(zhí)行默認(rèn)狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入狀態(tài) Ⅱ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí) 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(jì)時(shí) 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；仿真結(jié)果如圖所示： 圖 默認(rèn)狀態(tài)仿真圖 ② 當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率小于 15 次 /分時(shí)，執(zhí)行狀態(tài) Ⅲ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí) 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，邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí) 45 秒后，南北亮黃燈 5 秒，東西 方向 保持紅燈 狀態(tài) 5 秒后， 重新 掃描；仿真結(jié)果如圖所示： 圖 狀態(tài) Ⅲ 仿真圖 ③ 當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率大于 15 次 /分，小于或等于 25 次 /分，執(zhí)行狀態(tài) Ⅱ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí) 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(jì)時(shí) 25 秒后，南北方向亮黃燈 5 秒，東西方向保持紅燈狀態(tài) 5 秒后，重新掃描；仿真結(jié)果如圖所示： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 狀態(tài) Ⅱ 仿真圖 ④ 當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率大于 25 次 /分，執(zhí)行狀態(tài) Ⅰ ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí) 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(jì)時(shí) 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； 仿真結(jié)果如圖所示： 圖 狀態(tài) Ⅰ 仿真圖 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 系統(tǒng)調(diào)試 經(jīng)過 對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，遇到了如下問題，通過不斷的 調(diào)試，得出了相應(yīng)的解決方案。 (1)當(dāng)開啟系統(tǒng)仿真時(shí)，交通燈正常工作，數(shù)碼管卻顯示出亂碼。數(shù)碼管采用的是共陽極七段數(shù)碼管，檢查程序中共陽極數(shù)碼管的顯示代碼，沒有發(fā)現(xiàn)問題。故首先排除程序錯(cuò)誤原因。由于 P0 及 P2 口均外接了一個(gè) ULN2020A 芯片，猜想問題與該芯片有關(guān)。去掉該芯片，連接好電路后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示正常，但顯示較暗。 此時(shí)，已找到問題所在。原因如下：一方面， ULN2020A 芯片是一種反向芯片，它具有使輸入信號反向的功能，故 I/O 口輸出的是共陰極代碼信號，而程序中使用的仍然是共陽極數(shù)碼管顯示代碼， 因而出現(xiàn)亂碼。另一方面， ULN2020A 具有提高 I/O口驅(qū)動(dòng)能力的作用，去掉此芯片后， I/O 口的帶負(fù)載能力明顯減弱，從而顯示變暗。綜上原因，得出如下解決方案：將程序中的共陽極數(shù)碼管顯示代碼換成共陰極顯示代碼，其他部分不變。更改之后，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示，且顯示明亮。 (2)測試過程中，發(fā)現(xiàn)無論從綠燈狀態(tài)切換到紅燈，還是從紅燈切換到綠燈狀態(tài)，都需要先轉(zhuǎn)換到黃燈，才能完成切換。這顯然不符合實(shí)際需要。在實(shí)際的交通燈控制系統(tǒng)中，紅燈狀態(tài)切換到綠燈是不需要經(jīng)過黃燈狀態(tài)的。考慮從硬件電路著手很難解決問題，故從軟件著手。當(dāng)單 片機(jī)每次執(zhí)行從紅燈切換到綠燈狀態(tài)程序時(shí)，保持原方向的紅燈狀態(tài) 5s 后，再實(shí)現(xiàn)切換，從而與另一方向的從綠燈切換到紅燈狀態(tài)的時(shí)間保持一致。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第 5 章 PCB 制作 PCB 布局規(guī)則設(shè)置 (1)按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開。 (2)定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周圍 內(nèi)不得貼裝元件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍 內(nèi)不得貼原器件。 (3)臥裝電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短 路。 (4)元器件的外側(cè)距板邊的距離為 5mm。 (5)貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于 2mm。 (6)金屬殼體元件與金屬件不能與其他殼體相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應(yīng)大于 2mm；定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其他方孔外側(cè)距板邊的尺寸應(yīng)大于 3mm。 (7)發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件 ， 高熱器件要均勻分布。 (8)電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線端應(yīng)布置在同側(cè)。 (9)所有 IC 元件單邊對齊，有極性元件極性標(biāo)示明確，同一印制板上極性標(biāo)示不得多于兩個(gè)，出現(xiàn)兩個(gè) 方向時(shí)，兩個(gè)方向互相垂直。 (10)板面布線應(yīng)疏密得當(dāng)，當(dāng)疏密差別太大時(shí)應(yīng)以網(wǎng)狀填充，網(wǎng)格大于 8mil。 (11)貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。 (12)貼片單端對齊，字符方向一致，封裝方向一致。 (13)有極性的器件在以同一板上的極性標(biāo)示方向一致 [9]。 遵照以上規(guī)則以及系統(tǒng)實(shí)際情況，得到如下元器件布局圖： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 元器件布局圖 PCB 布線規(guī)則設(shè)置 (1)畫定布線區(qū)域距 PCB 板邊 小于 1mm 的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍 1mm 內(nèi)，禁止布線。 (2)電源線應(yīng)盡可能的寬，不應(yīng)低于 18mil；模擬信號線寬不應(yīng)低于 12mil； CPU入出線不應(yīng)低于 10mil；線間距不應(yīng)低于 10mil。 (3)正常過孔的焊盤不應(yīng)低于 30mil；孔徑不低于 14mil。 (4)雙列直插：焊盤 60mil；孔徑 40mil。 (5)注意電源線與地線應(yīng)盡可能