【導讀】交通燈的智能控制是目前智能交通系統(tǒng)ITS領域中的一個分支?；俣鹊募涌?，機動車日益普及，人們受到越來越多的交通擁堵的困擾。城市道路中交通擁堵有多方面的原因：車輛多，道路少；道路設置不合理；通中平面交通占得比重非常大。堵車地點多為交叉路口。主要是由于車流量。大，等燈時間不合理造成的。這是目前城市交通亟待解決的問題。就會發(fā)現(xiàn)紅綠燈的交替轉換是定時式的，即轉換的間隔時間是固定不變的。定時式并不符合實際要求。因為，如果東西和南北兩方向車流量相差很大，理的局面，這就是機器自動控制不如人工現(xiàn)場指揮的差別。本系統(tǒng)采用單片機作為中心控制器。該系統(tǒng)可控制紅、綠、黃燈按時間依次變換，并有倒讀秒功能。均采用LED顯示器。在此基礎上，通過傳感器對車流量的情況進行數(shù)據(jù)采集。結果，將具體的車流量轉換成兩相位車流量大小的比值。使交通信號燈可根據(jù)車流量改變。提高了交叉口的通行。Keywords：intelligent；transportation；scm；trafficlight；controller

　　

【正文】 是脈動電壓變成平滑的電 壓，接近于理想的直流電壓。因此 Cl、 C C C7 均為 1000μ F，耐壓 50v 的電容。 C C C C8 專科生畢業(yè)設計（論文） 20 是防震電容，使用集成穩(wěn)壓器時，提高電源穩(wěn)壓性能和減小輸出波紋，主要是集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路的調(diào)整作用，所以防震電容取值較小，一般取為 0． 1μ F 的電容即可。因此 C C C C8 均采用 0． 1μ F 的電容。 同理， +12V電源如圖 3． 7 所示。采用 W78012 做穩(wěn)壓器。其中 C C1 C1 C15 均為 1000μ F 電容。 C C1 C1 C16 均采用 0． 1μ F 的電容。 圖 3． 6 177。 5V電源圖 圖 3． 7 177。 12V電源 3． 6 控制器的延時設計 3． 6． 1 每秒鐘的設定 延時的方法有兩種，一種是利用 MCS． 51 內(nèi)部定時器產(chǎn)生溢出中斷來確定 1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。 MCS． 51 的定時器 /計數(shù)器有兩個可編程的定時器 /計數(shù)器 Tl、 TO。兩種工作模式，計數(shù)器工作模式和定時器工作模式。 4 種工作方式 (方式 0 一方式 3)。 結構如圖 3． 8 所示。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 21 圖 3． 8 定時器結構 定時計數(shù)器有兩個控制寄存器分別是 TMOD(選擇定時器 /計數(shù)器 T0、 Tl 的工作模式和工作方式 )和 TCON(控制 T0、 Tl 的啟動和停止計數(shù)，同時包含了 TO、T1 的狀態(tài) )。 工作方式控制寄存器 TMOD8 位分為兩組，高 4 位控制 Tl，低 4 位控制 T0。 (1)GATE—— 門控位 0：以運行控制位 TRX(X=0， 1)來啟動定時器 /計數(shù)器運行。 1： 用外中斷引腳 (INT0’或 INTl‘ )上 的高電平來啟動定時器 /計數(shù)器運行。 (2)M M 卜工作方式選擇位 M1 M0 工作方式 0 0 方式 0， 13 位定時器 /計數(shù)器。 0 1 方式 l， 16 位定時器 /計數(shù)器。 l 0 方式 2， 8 位常數(shù)自動重新裝載 l 1 方式 3，僅適用于 T0， TO 分成兩個 8 位計數(shù)器， T1 停止計數(shù)。 (3)C／ T計數(shù)器模式和定時器模式選擇位 0：定時器模式。 l：計數(shù)器模式。 定時器／計數(shù)器控制寄存器 TCON 低 4 位與外部中斷有關。 (1)TFl、 TF 卜計數(shù)溢出標志位 (2)TRl、 TR 卜計數(shù)運行控制位 1：啟動定時器 /計數(shù)器工作 0：停止定時器 /計數(shù)器工作 定時器 /計數(shù)器的工作方式 0 中 M M 為 00，定時器／計數(shù)器的方式 0。 框圖如圖 所示 ： 專科生畢業(yè)設計（論文） 22 圖 定時計數(shù)器的方式 0 結構框圖 方式 0 為 13 位的計數(shù)器， C/T 位控制的電子開關決定了定時器 /計數(shù)器 的工作模式。為 0 時電子開關打 在上面，為定時器工作模式。為 l 時電子開關打在下面，為計數(shù)器工作模式。計數(shù)脈沖為 P3． P3。 5 引腳上的外部輸入脈沖，當引腳上發(fā)生負跳變時，計數(shù)器加 l。 GATE 位的狀態(tài)決定定時器 /計數(shù)器運行控制取決于 TRX 一個條件還是 TRX和引腳這兩個條件。為 0 時 A 點 (見圖 5— 2)是否計數(shù)，僅取決于 TRX 的狀態(tài)。為 1 時 B 點電位由 INTX+的輸入電平和 TRX 的狀態(tài)這兩個條件來確定。計數(shù)器是否計數(shù)是由 TRX 和 INTX+二個條件來控制的。方式 1 時 M M0 為 01， 16位的計數(shù)器。結構圖如圖 3． 10 所示。 圖 3． 10 定時計數(shù)器的方式 1 結構框圖 方式 2 為計數(shù)滿后自動裝入計數(shù)初值。 M MO=IO，等效框圖如圖 3． 11 所示。 圖 3． 11 定時計數(shù)器的方式 2 結構框圖 專科生畢業(yè)設計（論文） 23 方式 2 為自動恢復初值的 (初值自動裝入 )8 位定時器 /計數(shù)器， TLX 作為常數(shù)緩沖器，當 TLX 計數(shù)溢出時，在置“ 1”溢出標志 TFX 的同時，還自動的將 THX 中的初值送至 TLX，使 TLX 從初值開始重新計數(shù)。定時器 /計數(shù)器的方式 2 工作過程如圖 3． 16 所示 (X=0， 1)。省去用戶軟件中重裝初值的程序。精確的確定定時時間。 方式 3 將定時計數(shù)器分成兩個 8 位的單獨的定時計數(shù)器。增加一個附加的 8位定時器 /計數(shù)器，從而使 MCS 一 51 具有 3 個定時器／計數(shù)器。該方式只適用于定時器 /計數(shù)器 T0， Tl 不能工作在方式 3。 Tl 方式 3 時相當于 TRI=0，停止計數(shù) (此時 T1 可 用來作串行口波特率產(chǎn)生器 )。 T0分為兩個獨立的 8位計數(shù)器 TL0和 TH0。 TL0使用 T0的狀態(tài)控制位 C/T+、GATE、 TRO、而 TH0 被固定為一個 8 位定時器 (不能作外部計數(shù)模式 )，并使用定時器 T1 的狀態(tài)控制位 TRl 和 TFl，同時占用定時器 Tl 的中斷請求源 TFl。 3． 6． 2 計數(shù)器硬件延時 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)初值，這個值是送到 TH 和 TL 中的。他是以加法計數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。 表示 1 秒一道可以返回到輸出時間顯示程序。 3． 6． 3 軟件延時 MCS． 51 的工作頻率為 2． 12MHz，我們選用的 803l 單片機的工作頻率為 6MHz。機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的 12 倍，所以一個機器周期的時間為 12X(1／ 6M)=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定 1 秒的時間 機器周期數(shù)為 1 3． 7 看門狗技術和掉電保護在系統(tǒng)中的應用 由于單片機自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣，噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因為受外界干擾而導致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設置看門狗是為了防止單片機死機，提高單片機系統(tǒng) 抗干擾能力的一種重要途徑。 一個完整的單片機應用系統(tǒng)是一個軟、硬件的結合體，在系統(tǒng)正常工作時，會受到各種外界干擾因素的影響。這種外界干擾輕者導致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯，重者將嚴重印象程序的運行。因此單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)一定要考慮系統(tǒng)可靠性的設計，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下正常運行。而 “ 看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設計的重要一環(huán)。 專科生畢業(yè)設計（論文） 24 在一個單片機應用系統(tǒng)中，所謂的看門狗是指在系統(tǒng)設計中通過軟件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機或其他 CPU的運行情況。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有受到來自單片機或其他 CPU的觸發(fā)信號， 則系統(tǒng)會強制復位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能維持正常的工作狀態(tài)。單片機系統(tǒng)中看門狗的設計一般采用硬件和軟件結合兩種方式。 3． 7． 1 軟件看門狗 軟件看門狗是利用單片機片內(nèi)閑置的定時器 /計數(shù)器單元作看門狗，在單片機程序重視黨的插入監(jiān)控指令，當程序出現(xiàn)異?；蜻M入死循環(huán)時，將程序計數(shù)器 PC賦予初始值，強制性的將程序重新開始運行。 使用看門狗首先在初始化程序中設置好定時器 /計數(shù)器的方式控制寄存器(TMOD)和定時時間的初值，并開中斷。根據(jù)定時器的定時時間，在主程序中按一定的間隔插入復位定時器的 指令，兩條指令間的時間間隔應該小于定時時間，否則看門狗將發(fā)生錯誤動作。在定時器的中斷程序中設置一條無條件轉移指令，將程序計數(shù)器 PC 轉移到初始化程序的入口。 軟件看門狗的最大特點是無需外加硬件電路，經(jīng)濟性好。當然，如果片內(nèi) 的定時器 /計數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設計方式了。 3． 7． 2 硬件看門狗 專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機內(nèi)的專用看門狗，他實際上是一個特殊的定時器。當定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖，從實現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結合的技術，硬件電路連接 好后，在程序中是當?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復位的指令，保證程序正常運行時看門狗不溢出。而當程序運行正常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機的 RESET 引腳使單片機復位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，于硬件組成及軟件的控制，策略都有密切的關系。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX705． 70 MAX8 13L、X5043/5045 等。 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗。看門狗電路是指看門狗的硬件電路包含在單片機內(nèi)部，如 Microchip 的 16C5X 系列， MOTOROLA 的 68C05 系列，5l 內(nèi)核中比較典型的有 Atmel 公司的 AT89S8252， Winbond．公司的 W77E58，SST 公司的 SST89C58 以及 Philip 公司 87 系列的多種型號的單片機等。對于沒有看門狗定時器的單片機或是認為內(nèi)部看門狗不可靠時，可以采用外部看門狗定時器。一外部看門狗電路既可以用專用看門購芯片，也可以用普通芯片實現(xiàn)。這里，以專用芯片 MAX692 作為看門狗的電路。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 25 MAX692 是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。引腳說明如下。 VOUT 為電源輸出引腳， VCC 位接電源引腳， 電源供電 3． 0． 5． 5V， GND 為接地點， PFI 為電池故障輸入端， PFO 為電池故障輸出端， WDI 位監(jiān)視器輸入引腳， REST 為復位輸出引腳，的電平有效。 VBATT：后備電池輸入端 MAX692WDI 是看門狗檢測輸入腳，接到 CPU的一個專用 I/O 口或一個總線上。 RESET 是復位信號輸出腳 MAX692 的 WDI 定時周期是 1． 6s，復位脈沖寬度是 200ms。如果 WDI 保持高或低超過看門狗的定時周期 (1． 6s)， /RESET 端將發(fā)生 200ms 的負脈沖使 CPU復位。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 26 第 4 章 軟件設計 系統(tǒng)軟件總體設計 803l 單片機和其開發(fā)應用系統(tǒng)具有語言簡潔，可移植性好，表達能力強，表達方式靈活，可進行結構化設計，生成代碼質(zhì)量高，使用方便等諸多優(yōu)點 。 主程序流程圖如圖 4． 1 所示。 車流量采樣程序設計 車流量采樣流程圖如圖 4． 2 所示。車流量采樣程序主要功能是采樣各路口的車流量，每次紅燈轉換成綠燈前兩秒對路口車流量進行采樣，然后根據(jù)采樣后得到的車流量的大小來分配紅綠燈的時間。根據(jù)車流量的大小分成三個檔：相等、 a路口大于 b 路口， b 路口大于 a 路口。相等為 1 個狀態(tài)， a 路口大于 b 路口分成 5個狀態(tài)， b 路口大于 a 路口分成 5 個狀態(tài)。共 11 個狀態(tài)。 當 a路口與 b路口比值為 l時， a路口與 b路口的紅綠燈時間為基準時間 45 秒。均為 45 秒。當 a 路口的車流量大于 b 路口的車流量時， a 與 b 的比值大于 l。 取6 個狀態(tài) 、 、 、 、 和大于 1． 5。為 時， a 路口綠燈時間增 3 秒，紅燈時間減少 3 秒。為 時， a 路口綠燈時間增加 6 秒，紅燈時間減少 6 秒。 為 時， a 路口綠燈時間增加 9 秒，紅燈時間減少 9 秒。為 時， a 路口綠燈時 間增加 12 秒，紅燈時間減少 12 秒。等于 時 a 路口綠燈時間增加 15 秒，紅燈時間減少 15 秒。大于 時 a 路口綠燈時間增加 18 秒，紅燈時間減少 18 秒。紅綠燈最大改變量綠燈變?yōu)?63 秒，紅燈變?yōu)?27 秒。在繁忙的十字路口這種變化 已經(jīng)非常大了。 B 路口車流量大于 a 路口車流量與之相同。只是狀態(tài)量變?yōu)?、 、 、 和小于 。程序流程圖如圖 4． 3 所示 專科生畢業(yè)設計（論文） 27