【導讀】猛增，交通流量逐年增加，導致交通道路繁忙，堵車現(xiàn)象嚴重，特別是十字路口。能伴隨車流量的改變而調整紅綠燈的顯示時間。本論文以城市交通控制為研究對。象，結合51單片機應用技術，對智能交通燈控制系統(tǒng)進行了分析和研究。安全，達到智能控制的目的。本系統(tǒng)具有操作簡單，成本低，實用性強，采用軟。硬結合的方法，擴展功能強等特點。位七段數(shù)碼管構成的時間顯示系統(tǒng)，LED燈亮燈顯示系統(tǒng)和復位控制電路等組成，較好的模擬了交通路面的控制指揮情況。

　　

【正文】 市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 第五章 系統(tǒng)仿真與調試 Protues 仿真軟件簡介 Protues 是英國 Labcentenr 公司開發(fā)的 嵌入式系統(tǒng)仿真，組合了高級的原理圖設計工具 ISIS、混合式 SPICE 仿真、 PCB 設計以及自動布線而形成了一個完整的電子設計系統(tǒng)。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種 模擬和數(shù)字電路，并且對 PC 的要求不高。該軟件具有以下主要特點： [6] （ 1） 實現(xiàn)了單片機的仿真和 SPICE （ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）電路仿真相結合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能。 （ 2） 提供了大量的元器件，設計電阻、電容、二極管、三極管、 MOS 管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵源、各種微控制器哦、各種門電路和各種終端等：同時，也 提供了許多虛擬測試儀器，如電流表、電壓表、示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、定時 /計時器等。 （ 3） 支持主流單片機系統(tǒng)仿真。目前支持的單片機的類型有： 68000 系列、8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11系列以及各種外圍芯片。 （ 4）提供軟硬件調試功能。同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如 Keil C51 Vision2 等軟件。 （ 5） 具有強大的原理圖編輯及原理圖后處理功能。 （ 6） Proteus VSM 虛擬系統(tǒng)模型組合了混合模式的 SPICE 電路仿 真、動態(tài)器件和微控制器模型，實現(xiàn)了完整的基于微控制器設計的協(xié)同仿真，真正使在物理原型出來之前對這類設計的開發(fā)和測試成為可能。 總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 Proteus 電路設計是在 Proteus ISIS 集成環(huán)境中完成 仿真原理圖 第五章 系統(tǒng)仿真與調試 31 Proteus 軟件具有仿真功能，要仿真首先要繪制原理圖。點擊圖標 打開 Proteus軟件，進入繪圖界面后點擊 按扭，點擊出現(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擊 ，在元件列表框中就會出現(xiàn)所選的元器件。再點擊按扭 ，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就可以把所需要的元件放入編輯窗口中，調整元件的位置，并把地線和電源放入編輯窗口中，最后進行連線。 通過在 T1 口接入一個開關，模擬光電開關信號，手動控制開關的脈沖數(shù)，即為需要模擬的車流量，從而達到仿真效果。系統(tǒng)仿真圖如下： [7] 加載仿真程序 單擊 “Debug”菜單，在下拉菜單中單擊 “Go”選項，（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（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，就可以看到程序運行后的結果。 32 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 單擊 “Project”菜單，在下拉菜單中單擊 “ ”單擊“Output”中單擊 “Create HEX File”選 項，使程序編譯后產生 HEX 代碼，供下載器軟件使用，把程序下載到 8051 單片機中。 仿真圖如下 : 圖 仿真原理圖 圖 仿真原理圖 第六章 PCB 板的制作 33 34 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 第六章 PCB 板的制作 軟件介紹 Protel 99 SE 是澳大利亞 Protel 公司推出的電子線路設計和布線的軟件，專門用于 Windows 9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下進行印刷電路板設計，其中集成了一系列的電路設計工具，如高級設計技巧、智能布局和自動布線、全新的文件管理方式和網絡設計機制，可以實現(xiàn)電路的真正高效并行設計，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網設計， 具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設計軟件，可以完成原理圖、印制電路板設計，可編程邏輯器件設計和電路仿真等，可以設計 32 個信號層， 16 個機加工層。 [8] Protel99SE 中主要功能模塊如下。 ⑴ Advanced Schematic 99SE（原理圖設計系統(tǒng)） 該模塊主要用于電路原理圖設計、原理圖元件設計和各種原理圖報表生成等。 ⑵ Advanced PCB 99SE（印刷電路板設計系統(tǒng)）（ PCB ： Printed Circuit Board) 該模塊提供了一個功能強大和交互友好 的 PCB 設計環(huán)境，設計元件封裝設計、報表形成及 PCB 輸出。 ⑶ Advanced Route 99SE（自動布線系統(tǒng)） 該模塊是一個集成的無網格自動布線系統(tǒng)，布線效率高。 ⑷ Advanced Integrity 99SE（ PCB 信號完整性分析） 該模塊提供精確的板級物理信號分析，可以檢查出串擾、過沖、下沖、延時和阻抗等問題，并能自動給出具體解決方案。 ⑸ Advanced SIM 99SE（電路仿真系統(tǒng)） 該模塊是一個基于最新 標準的仿真器，為用戶的設計前端提供了完整、直觀的解決方 案。 ⑹ Advanced PLD 99SE（可編程邏輯器件設計系統(tǒng)） 該模塊是一個集成的 PLD 開發(fā)環(huán)境，可使用原理圖或 CUPL 硬件描述語言作為設計前端，能提供工業(yè)標準 JEDEC 輸出。 重點介紹 Protel99SE 軟件中的 Advanced Schematic 99SE 和 Advanced PCB 99SE 兩個模塊。 圖 仿真原理圖 第六章 PCB 板的制作 35 Protel99SE 可以建立十種文件類型，各類型的圖標及說明如表圖所示。 圖 各類型圖標及說明 工作界面如下圖所示： 圖 軟件工作界面 我在設計制作過程中建立的各個文件如下圖所示： 36 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 圖 設計中建立的各個文件 制作過程 （ 1）首先是原理圖的繪制 圖 電路設計原理圖 圖 仿真原理圖 第六章 PCB 板的制作 37 （ 2）元器件編號。直接雙擊元器件，在彈出的對話框中的屬性里直接修改就行，編號不能重復而且直觀易讀。 （ 3）電路規(guī)則檢查。返回原理圖，單擊 “工具 ”下的 “電 氣規(guī)則檢查 ”， 圖 電氣規(guī)則檢查表 點擊 “確定 ”后生成 文件，有很多錯誤，大部分為命名錯誤和管腳電器性質錯誤。我是 64 位機， Protel 99 SE 很多功能實現(xiàn)不了，修改管腳 電氣性質就很麻煩，必須在庫里修改，并且還應用不到原理圖文件中，須將原理圖中的原件用修改好的庫里的原件替換掉，工作量很大。錯誤修改很久才全部改完，生成報告。 [9] 圖 生成的報告 （ 4）對各個原件 進行封裝。雙擊原件，在彈出的對話框的屬性下的 “封裝 ”中38 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 進行設置，庫里沒有需要自己畫封裝圖的是原件是 SWPB,所畫的封裝圖如下： 圖 SWPB 封裝圖 原理圖中的原件 CD4511 也是自己畫的，如 圖，在封裝時直接用的 DIP16，沒在自己畫。 圖 SWPB 管腳圖 （ 5）創(chuàng)建網絡表。返回到原理圖，點擊 “設計 ”下的 “創(chuàng)建網絡表 ”，生成。 （ 6）創(chuàng)建 PCB 文件。 圖 仿真原理圖 第六章 PCB 板的制作 39 （ 7）裝 載封裝元件庫，點擊左側 “瀏覽 ”標簽，在瀏覽窗口的下拉菜單中選擇Libraries，點擊下面的 “添加 /刪除 ”按紐，找到 PCB 封裝元件庫并選中，雙擊所選元件庫文件或點添加按紐，點 “確定 ”[10]。 （ 8）裝載網絡表：單擊菜單 —設計 —網絡表，單擊對話框中的 Browse… 按紐，點開 Documents 文件夾，選中剛建立的網絡表文件 ，單擊 “確定 ”，若有錯誤就會在 Error 一列中顯示出來，關閉對話框，回到原理圖修改錯誤，直至無錯通過。 （ 9）導入后，放置封裝元件，排布要美觀合理。 （ 10）布線，因為軟件 的自動布線不能用，只能手動布線，工程量很大，在布線之前要進行規(guī)則設定 [11]。 圖 不顯規(guī)則設定 （ 10）對底層和頂層進行鋪地。 制作的 PCB 如下： 40 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 圖 PCB 電路板 結論及不足之處 41 42 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 結論及不足之處 經過幾個月的努力，《智能城市交通指揮系統(tǒng)設計》的畢業(yè)設計基本完成。該設計基本滿足智能控制的要求，可以根據(jù)車流量的大小控制亮燈時間，提高通行率和交通安全。本設計沒有行人通行的設計，原因是現(xiàn)在一些大 的十字通行路口都相應建有地下通道或天橋，方便行人通行，減緩交通壓力。在畢業(yè)設計的整個過程中，我深深的體會到：把理論應用于實際的不易。這次的畢業(yè)設計，讓我很好的應用了這幾年在課堂里學的基礎知識，在應用于實踐的過程中，我對理論知識有了更深入的理解，并且大大提高了自己的動手能力，讓自己受益匪淺。 本系統(tǒng)采用光電開關利用紅外反射的原理結合單片機對車流量進行計數(shù)，控制亮燈時間，來達到智能控制的目的，有很好的優(yōu)點。不僅設計簡單，價格低廉。而且操作簡單，有較好的控制精度。當然，在這次的設計中，我也遇到了很多困難，走了很多 彎路。開始時對芯片的內部結構了解不透徹，在一開始編程時有點摸不著頭腦，看了大量的相似的設計才有點眉目。，還有就是對程序沒有注解，在做修改時很費力費時。對 Protel Proteus Keil 軟件運用不熟悉，設計制作電路以及調試運行時經常是吃力不討好。 不足之處是車流量檢測不精確，在仿真時沒能實現(xiàn)，只好給了一個脈沖作為監(jiān)測信號，仿真時只實現(xiàn)了部分功能，沒能連貫完成預期任務。 這次這個軟硬結合的項目，不僅讓我對一些理論知識掌握的更加牢靠，而且借此機會，熟悉并掌握了 Protel Proteus Keil 三 大軟件，這對我以后走向工作崗位奠定了基礎，也提高了自己的興趣，讓我收益良多。 致謝 43 44 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 致謝 本文是在于建國教授的精心指導和監(jiān)督下完成的。從論文的立題到最終完成，他都給與了極大的關懷和幫助，并提出了寶貴的意見。同時我的幾個同學也給了我許多軟件運用方面的建議和幫助，值此論文結束之際，我向他們表達我誠摯的謝意，感謝他們在這幾個月的時間里對我的鼓勵，幫助和悉心指導，最后感謝學校給我們提供良好的學習環(huán)境，感謝學校的悉心栽培。 謝謝！ 參考文獻 45 46 智能城市交通指揮控制系統(tǒng)設 計 參考文獻 [1] 劉建輝 , 冀常鵬 , 徐光憲 . 單片機智能控制技術 [M]. 國防工業(yè)出版社 , 20xx [2] 王永山 , 楊宏五 , 楊嬋娟 . 微型計算機原理與應用 : 以 IBM PC 系列機為例 [M]. 西安電子科技大學出版社 , 1994. 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