【導(dǎo)讀】要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須。通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。本文在對目前交通控制進行深入分析的基礎(chǔ)上，車流量檢測及調(diào)整、違規(guī)檢測、緊急處理、時間模式手動設(shè)置等模塊組成。車流量檢測及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠。簡單、經(jīng)濟、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計和基本功能要求。

　　

【正文】 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱 拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。 PSEN————程序儲存允許（ PSEN————）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN————有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN———— 信號。 EA——／ VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－ FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi) 部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 VCC端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 F1ash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 AT89S51 芯片最小系統(tǒng) 一 個最簡單的單片機系統(tǒng)包括晶振、復(fù)位、電源、系統(tǒng)的輸入控制、輸出顯示，以及其他外圍模塊 (如通 信、數(shù)據(jù)采集等 )。 （ 1） 時鐘電路 首先介紹一下單片機的晶振電路，即時鐘電路。單片機的工作流程，就是在系統(tǒng)時鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。單片機的時鐘電路由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機內(nèi)部的時鐘電路組成，晶振的頻率越高，單片機處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會相應(yīng)增加，穩(wěn)定性也會下降。單片機系統(tǒng)常用的晶振頻率有 6MHz、 11． 0592MHz、 12MHz、本 系統(tǒng) 采用 11． 0592MHz晶振，電容選 22pF 或 30pF 均可。 （ 2） 復(fù)位電路 系統(tǒng)剛上電時，單片機內(nèi)部的程序還沒有開始執(zhí)行，需要一段準備時間，也安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 19 頁 共 43 頁 就是復(fù)位時間。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設(shè)計復(fù)位電路。當程序跑飛或死機時，也需要進行系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位電路有很多種， 有上電復(fù)位，手動復(fù)位等。 （ 3） EA 腳的功能 及接法 單片機的 EA 腳控制程序從內(nèi)部存儲器還是從外部存儲器讀取程序。由于現(xiàn)在單片機內(nèi)部的 flash 容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲器讀取程序，即不需要外接 ROM 來存儲程序，因此， EA 腳必須接高電平 。 本設(shè)計中 復(fù)位方式采用上電∕按鍵手動復(fù)位方式，時鐘采用內(nèi)部時鐘。 如下圖 所示。 圖 本系統(tǒng)復(fù)位與時鐘方式 其它硬件介紹及連接 車流量檢測電路及模擬 如何判斷兩路口車輛的狀況呢？我們要設(shè)計一套科學(xué)檢測車流量而自動調(diào)整綠 燈放行時間 ( 需設(shè)定上、下限 ) 的控制系統(tǒng) ,這樣無疑會大大提高 車輛通過率 , 有效緩解交通壓力。我們在每車道車輛等待線的前方都安裝一個霍爾車輛檢測傳感器 , 當有一輛車通過時就會使霍爾開關(guān)型傳感器的磁場發(fā)生變化 , 而產(chǎn)生一個脈沖電平 , 脈 沖電平送給單片機的計數(shù)器處理 , 給單片機的計數(shù)器定一個初值 , 用來判斷各方向車輛狀況。比如 : 20秒內(nèi)可以通過的車輛為 20輛 , 當 20秒內(nèi)南往北方向車輛通過車輛達不到 20輛時 , 判斷該方向為少車 , 當 20秒內(nèi)北往南方向車輛通過車輛也達不到 20 輛時 , 判斷該方向也為少車 , 下一次通行仍為 20秒 , 當 20秒時間內(nèi)南往北或北往南任意一個方向通 過的車輛達 20輛時證明該狀態(tài)車輛較多 , 下一次該方向綠燈放行時間改為 40秒 , 當 40秒內(nèi)通過的車輛安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 20 頁 共 43 頁 數(shù)達 45輛時車輛判斷為擁擠 , 下一次綠燈放行時間改仍為 40秒 , 當 40秒車輛上通過車輛達不到 45輛時 , 判斷為少車 , 下次綠燈放行時間改為 20秒 , 依此類推。綠燈下限時間為 20秒 , 上限值為 40秒 , 初始時間為 20秒。這樣檢測 , 某次可能不準確 , 但下次肯定能彌補回來 , 累積計算是很準確的 , 這就是人們常說的模糊控制”。因為路上的車不可能突然增多 , 塞車都有一個累積過程。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化 , 雖然最后由于每個路口的綠燈放行時間延長而使等候的時間變長 , 但比塞車等候的時間短得多。本系統(tǒng)的特點是成本低 , 控制準確。 圖 十字路口車輛通行順序 十字路口車輛通行順序由于南往北 , 北往南時間顯示相同 , 所以只要一個方向多車 , 下次時間就要加長東往西 ,西往東也一樣 。 A1104開關(guān)型霍爾的工作原理 霍爾傳感器的外形圖和與磁場的作用關(guān)系。磁鋼用來提供霍爾能感應(yīng)的磁場，當霍爾元件以切割磁力線的方式相對磁鋼運動時，在霍爾輸出端口就會有電壓輸出，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。在非磁材料的圓盤邊上粘 貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出一個脈沖。通過單片機測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。同樣道理，根據(jù)圓盤 (車輪 )的轉(zhuǎn)速，再結(jié)合圓盤的周長就是計算出物體的位移。如果要增加測量位移的精度，可以在圓盤 (車輪 )上多增加幾個磁鋼。 車流量檢測傳感器可對單片機控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對所獲數(shù)據(jù)進行模糊處理。實現(xiàn)紅綠燈模糊控制必須解決對當前十字路口的交通狀況的檢測 ，并完成如下工作 : 采集，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量。 的確認，即紅綠燈時 間值。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 21 頁 共 43 頁 。 ，生成精確的輸出控制信號。 為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側(cè)共設(shè)置 2 個傳感器。 分別檢測兩個方向的車流量，車流量檢測不是最終目的，在每半個循環(huán)周期，系統(tǒng)會檢測到兩個方向的車流量數(shù)據(jù)，除以時間，那么就可以得到單位時間的車流量，然后比較兩個方向單位時間車流量多少，以確定下一次循環(huán)紅綠燈時間，達到調(diào)整的目的。 表 顯示時間選擇 車輛情況 本次該方向通行時間 下次 表 該方向通行時間 本次該方向通行時間 本次該方向通行時間 南往北少車，北往南少車 20 秒 20 秒 40 秒 20秒 南往北少車，北往南多車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 南往北多車，北往南少車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 南往北多車，北往南多車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 東往西少車，西往東少車 20 秒 20 秒 40 秒 20秒 東往西少車，西往東多車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 東往西多車，西往東少車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 東往西多車，西往東多車 20 秒 40 秒 40 秒 40秒 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 22 頁 共 43 頁 車流量檢測是用外部中斷引腳 P06,P07 捕 獲到一個低電平，則進入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，在子程序中，用 R5計南北向車流量，用 R6計東西向車流量，設(shè)車向標志位為 01H，判斷車向 . 根據(jù)紅綠燈時間調(diào)整原理，一個周期下來，R5， R6 中分別存儲著南北，東西的車流量，接下來求單位時間車流量，此時南北向時間，東西向時間分別存儲在 R0， R1 中，則兩個方向的流量比例為 （ R5/R0）/（ R6/R1） =(R5*R1)／ (R6*R0),顯然該比例是 1 左右?guī)?shù)的值，然而單片機程序中只取整數(shù)，重要的數(shù)據(jù)信息就會丟失，所以本設(shè)計中首先將 (R5*R1)乘以10，比例就變?yōu)?10左 右的值。將該比例值放在 A，然后進行時間調(diào)整。 由于受到多方面的限制，時間調(diào)整在此只劃定 3個范圍。比例 0到 一個范圍， 為一個范圍， 以上為一個范圍。第一范圍顯然表明東西向交通嚴重，應(yīng)將時間調(diào)長；第二范圍表明兩向相當，可設(shè)置一樣的時間，第三范圍表明南北向交通嚴重，應(yīng)將該向時間調(diào)長。具體設(shè)置如下表 表 比例及調(diào)整時間 南北與東西向比例 0— — 及以上 調(diào)整南北向時間 20 20 40 調(diào)整東西向時間 40 20 20 由表可知，對應(yīng)的時間調(diào)整也 只有三種，分別是 20， 40； 20， 20； 40， 20.顯然在實際應(yīng)用中這樣簡單的處理難以盡如人意，但在此處，本設(shè)計只是模擬大致的調(diào)整過程 違規(guī)檢測電路及模擬 在紅燈和黃燈期間，車輛是禁行的，為了對那些違反規(guī)則的車輛進行檢測，可使用超聲波車輛傳感器。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計中只是使用了普通光敏二極管。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 23 頁 共 43 頁 光敏電阻v c cR81KI N T 1 圖 違規(guī)檢測電路 其基本設(shè)計思想是：將光敏二極管放在停車線上，當車輛行駛過將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導(dǎo)通，單片機檢測到這一信號執(zhí)行警報操作。違規(guī)檢測電路如下圖 所 示。 但是除了使用光敏二極管，還需使用三極管，三極管的型號是 普通光敏二極管的開關(guān)特性不太好，所以設(shè)計在電路中加入了三極管作為開關(guān)。由于普通光敏二極管在導(dǎo)通的情況下的電阻都能達到 ，所以在設(shè)計中將光敏二極管直接連到了電源上。同時三極管還可以起到一定的隔直作用。當光敏二極管關(guān)閉時，三極管的基極為低電平，基極與發(fā)射基之間的電壓為零，三極管關(guān)斷，檢測口的電壓為高電平。同理，當光敏二極管導(dǎo)通時，三極管的基極電壓為高，基極與發(fā)射極之間的電平為高，三極管導(dǎo)通，檢測口的電壓為低電平?；诖司涂梢詸z測 是否有違規(guī)車輛了。 八段 LED 數(shù)碼管 LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。 LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是 1至 5個周期的量子阱。當電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然 后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN結(jié)的材料決定的。 LED 顯示屏作為大型顯示設(shè)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(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 24 頁 共 43 頁 陰之分。以八段共 陰 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 陰 極連在一起。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 共陰 八段 LED 數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。 1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgdedpAMBERCC 圖 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 。 采用共陰極連接 : 表 驅(qū)動代碼表 顯示數(shù)值 a b c d e f g dop 驅(qū)動代碼（ 16 進制） 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0FCH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 60H 2 1 1 0 1 1 0 1 0 0DAH 3 1 1 1 1 0 0 1 0 0F2H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 1 0 1 1 0 1 1 0 0B6H 6 1 0 1 1 1 1 1 0 0BEH 7 1 1 1 0 0 0 0 0 0E0H 8 1 1 1 1 1 1 1 0 0FEH 9 1 1 1 1 0 1 1 0 0F6H 相應(yīng)在程序軟件上，可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出 需要顯示的個位和十位，然后用 DPTR 調(diào)取 LEDMAP 的代碼。 LED8段數(shù)碼管的設(shè)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 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 25 頁 共 43 頁 一樣的， 所以兩邊連接的 IO口是對稱的。 因為輸出口較少的原因，所以每個十位，個位的數(shù)據(jù)的傳輸必須采用動態(tài)掃描的方式，因為人眼的視覺原