【正文】 3. 遙控響應(yīng)不準(zhǔn)確 由于信號讀取和程序響應(yīng)過程中的時間差，在按鍵過程中電壓的抖動，使得按鍵讀取不準(zhǔn)確，甚至不能正確讀入。 本文著重就以下問題進行了較深入的研究 并提出了相應(yīng)的解決方法： 1. 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應(yīng)關(guān)系 因為實際生活中的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈都是有這一定的對應(yīng)關(guān)系，所以在編程 前需要對其進行深刻地分析，這樣有利于在編程時簡化程序、減少 PLC 不必要的運算。本設(shè)計在對交通燈進行全面分析后，完成了以下內(nèi)容： 46 信號燈部分，本設(shè)計通過對 PLC 的工作原理和信號燈的工作規(guī)律進行深入探究，設(shè)計完成了信號燈的具體配置、時序要求、端口分配、梯形圖程序，并且進一步設(shè)計了 PLC 外部接線。 圖 紅外接收電路 本章小結(jié) 本章主要對信號燈急通開關(guān)的無線遙控進行設(shè)計。 口的開關(guān) SW 為控制方式選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)閉合，即 =0 時，單片機輸AT 8 9 C2 0 5 1 44 出為上鎖控制方式，在此狀態(tài)下遙控器不能夠?qū)刂齐娐穼嵤┛刂乒δ?；但?dāng)開關(guān)斷開，即 =1 時，就可變?yōu)閱温房刂品绞?，在此狀態(tài)下遙控器就可以對外電路實施控制。由于定時時間為 50ms，故各種不同狀態(tài)對應(yīng)的紅外脈沖數(shù)大約為 1 30個，然后將這些記數(shù)值與上述各值比較后確定脈沖形式。定時器 1 作為計數(shù)時間控制器，計數(shù)器 0 作為在規(guī)定記數(shù)時間內(nèi)所記得的紅外脈沖數(shù)之用。該發(fā)射過程主要是通過單片機和發(fā)射系統(tǒng)實現(xiàn)的。 本設(shè)計采用這種發(fā)射方式，是基于設(shè)計的簡便易行的特點。具體體現(xiàn)在執(zhí)行每一指令的步數(shù)。 通常這種抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5— 10ms。掃描的方法是判斷 P1 口各位的電平，在確定了按下的某一個鍵后，即執(zhí)行相應(yīng)的紅外 發(fā)射程序。當(dāng)某一按鈕被按下之后，該電路按通，松開后斷電。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單 ，易于實現(xiàn)的特點，但I/O 口線浪費較大。系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時 /計數(shù)器、串行口和以及內(nèi)外部中斷口，系統(tǒng)喚醒后即可再次進入工作狀態(tài)。 AT89C2051 是一個低電壓，高性能的 CMOS 8 位單片機。遙控器平時處于閑置狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時，由外部中斷 1 產(chǎn)生中斷，使 CPU 回到工作狀態(tài)，待執(zhí)行完操作后才又回到低功耗狀態(tài)。發(fā)射時間確定為一個定值，由定時器 1 來定時，時間為 100ms。 本設(shè)計中，在與 PLC 的通信當(dāng)中，通過數(shù)字接收端的信號來驅(qū)動 PLC 的數(shù)字開關(guān)量，從而達(dá)到東西南北向強通開關(guān)的啟動及停止作用。該輸入方式可以保證信號準(zhǔn)確地被 PLC 讀取并高效地執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的工作效率。 在實際應(yīng)用中，以上所有的電路都集成在一個電路中，也就是我們常說的一體化紅外接收頭。 2. 紅外線 遙控發(fā)射器 紅外遙控發(fā)射器由鍵盤矩陣、遙控專用集成電路、驅(qū)動電路和紅外發(fā)光二極管 幾 個 部分組成。本系統(tǒng)采用單片機制作，采用編程的方法，由于編程具有靈活性，故應(yīng)用范圍較廣泛，并且操作碼可以隨意設(shè)定。 就其工作原理 來說， 當(dāng)有鍵按下時，系統(tǒng)延時一段時間防止干擾，然后啟動振蕩器，鍵編碼器取得鍵碼后從 ROM 中取得相應(yīng)的指令代碼 。該應(yīng)用的發(fā)展非常廣泛而迅速，尤其是紅外通信應(yīng)用于計算機設(shè)備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出十分成熟的特點。另外模塊還可以用在其他紅外遙控系統(tǒng)中，應(yīng)用前景十分廣闊。 但是 由于它 無法穿透墻壁，所以不同房間的家用電器可使用通用遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾 。另外，紅外遙控還兼具很多的優(yōu)點， 例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙 控發(fā)射器小型化且價格低廉；采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅 能夠 實現(xiàn)多路信息的 連續(xù) 控制，增加遙控功能， 很大程度上 提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少 了很 誤動作，而且功率消耗低； 而且， 紅外線不會向室外泄露，不會產(chǎn)生信號 干 擾；傳輸效率高、反應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定可靠等。由于無線電式遙控方式很 容易對其它電視機和無線電通訊設(shè)備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾性能也很差，誤動作多，所以未能大量 地 使用。紅外線遙控是目前為止使用最廣泛的一種通信和遙控手段。對于系統(tǒng)的仿真，本設(shè)計選用三菱公司的 程序開發(fā)工具進行仿真模擬，具體程序見附錄 4。開始時，南北直行綠、南北直行黃 、南北直行紅、東西直行綠、東西直行黃、東西直行紅分別在其電路接通時發(fā)送給顯示電路一個脈沖信號，同時中間繼電器 M8013 每隔 1s 發(fā)送一個脈沖信號。本節(jié)將就如何實現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線作詳細(xì)介紹。 25 對于人行道信號燈，本設(shè)計采用直行及左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈的常開及常閉開關(guān)直接控制其紅燈和綠燈的通路，也大大簡化了系統(tǒng)，符合設(shè)計的可靠性和經(jīng)濟性等要求。 15s 后啟動左轉(zhuǎn)黃燈并斷開左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時啟動定時器 T4。數(shù)碼管輸出的 I/O 端口分 24 配如表 所示： 表 數(shù)碼管輸出的 I/O 端口分配 南北組數(shù)碼管個位 a Y020 東西組數(shù)碼管個位 a Y040 b Y021 b Y041 c Y022 c Y042 d Y023 d Y043 e Y024 e Y044 f Y025 f Y045 g Y026 g Y046 南北組數(shù)碼管十位 a Y030 東西組數(shù)碼管十位 a Y050 b Y031 b Y051 c Y032 c Y052 d Y033 d Y053 e Y034 e Y054 f Y035 f Y055 g Y036 g Y056 程序梯形圖 本設(shè)計的梯形圖設(shè)計力求簡單、高效，在完成設(shè)計要求的同時，盡量簡化系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)資源。另一方行車方向上信號燈的設(shè)置與該方向完全相同；對于東西方向，由于其行車與南北方向?qū)ΨQ，所以其信號燈的設(shè)置也與南北向相同。 PLC 上的外部輸入控制按鈕總共分為 6 個，分別是系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、南北無線 23 手動強通啟動按鈕、南北無線手動強通停止按鈕、東西手動強通啟動按鈕、東西手動強通停止按鈕。 對于東西側(cè)人行道紅綠燈，各自以綠燈（ 60s） 紅燈（ 60s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。該循環(huán)方式保證了車、人的有序通過，并充分保證了行人的人身安全。 對于直行紅黃綠燈，該組信號燈的 3個燈以綠燈（ 35s） 黃燈 (5s) 紅燈（ 80s）依次循環(huán)。本節(jié)設(shè)計主要圍繞各個信號燈的工作時序圖和具體的 PLC 控制程序來做介紹，同時分配了各個信號燈以及數(shù)碼管的 PLC 端口。 本章小結(jié) 本章提出了信號燈系統(tǒng)的總體構(gòu)思，并且提出了 十字路口信號燈系統(tǒng)的具體構(gòu)成元素：東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和四個計數(shù)器以及手持式無線控制器。此外該型號 PLC 還有一些其它特殊功能： 。此外， PLC 還 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可以 及時 地 發(fā)出警報信息。 FX2N128MT001 屬于第三代小型可編程控制器，集高速、高性能及高容量于一身。最 重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過 了 改變程序改變 使得 生產(chǎn)過程成為可能。由于體積 十分 小 從而 很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備 。 PLC的選用 PLC 發(fā)展到 了 今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。這就要求在選擇 PLC 的 輸入 /輸出模塊、 I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng) 地 留有 余 量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能 夠 提高產(chǎn)品的 數(shù) 量和 質(zhì) 量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入 和 技術(shù)的培訓(xùn) 以及 設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的 急劇 增加。要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場 來 進行調(diào)查 和 研究，收集控制現(xiàn)場的 各方 資料 以及 相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。 （ 3） 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進入輸出刷新階段。輸入采樣結(jié)束后， 立即 轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 PLC分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)，整體式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊以及電源等。 在該方向，先顯示直行綠燈的接通時間 35s，然后進入黃燈倒數(shù) 5s計時，其次是左轉(zhuǎn)綠燈顯示 15s,后是左轉(zhuǎn)黃燈 5s，最后是紅燈顯示 60s，此次工作循環(huán)節(jié)束，進入下一開始 正常運行 按下南北強通銨鈕 南北方向綠燈亮， 東西方向紅燈亮 按下東西強通停止按鈕 南北方向綠燈亮， 南北方向紅燈亮 按下南北強通停止按鈕 按下東西強通按鈕 東西方向強通失效 南北方向強通失效 16 循環(huán)。由于該過程對時間的要求并無限制，所以該系統(tǒng)同時還可以作為交通故障及道路施工時關(guān)閉交通來用。當(dāng)有急車來時，打開急車強通開關(guān)，不管原先信號狀態(tài)如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過為止。人行道上的紅、黃、綠燈與同方向主干道上的直行紅、黃、綠燈運行方式相同。先亮南北方向綠燈和東西方向的紅燈，再亮東西方向綠燈和南北方向紅燈，然后再亮南北方向綠燈和東西方向的紅燈，如此一直循環(huán)運行。 4. 計時器 分為南北向和東西向計時器，分別顯示南北和東西方向的倒計時時間。 本設(shè)計的研究技術(shù)路線如圖 ： 11 圖 設(shè)計技術(shù)路線 研究了解信號燈的工作原理和動作規(guī)律 查閱相關(guān)資料并選擇適合本課題的技術(shù) 確定 PLC的技術(shù)路線 實現(xiàn) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基 本要求并設(shè)計出PLC 的控制程序 依照自己的設(shè)計做出總體布局設(shè)計 完成 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖 繪制 編寫畢業(yè)論文 12 第 2 章 控制系統(tǒng)總體方案與技術(shù)要求 系統(tǒng)的基本要求 信號燈的基本構(gòu)成 十字路口交通的具體的交通燈分布如圖 ，在十字路口的東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和四個計數(shù)器以及手持式無線控制器。 遙控接收器是根據(jù)接收到的不同頻 率的紅外光信號，由 CPU轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制方法進而對控制電路實施控制。 對于無急車時，按照正常循環(huán)時序控制。對于某一組數(shù)碼管，又分為了個位數(shù)字顯示和十位顯示。 數(shù)碼顯示主要是為了顯示各個信號燈的倒計時 時間，由于系統(tǒng)對于信號燈倒計時的顯示并無特殊要求，故本設(shè)計采用了七段數(shù)碼管。 （ 2） 左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號燈的 3個燈以紅燈（ 35s） 綠燈（ 15s） 黃燈 (5s) 紅燈（ 60s）依次循環(huán)。十字路口信號燈系統(tǒng)的具體構(gòu)成元素包括：東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和四個數(shù)碼管倒計時顯示裝置以及手持式無線控制器。 人工智能是將 PLC控制與智能化計算機結(jié)合，利 用模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)進行十字路口交通信號燈控制能夠取得比定時控制更為有效的結(jié)果。正是由于 PLC較之單片機及其它控制的種種優(yōu)點，以 PLC取代城市現(xiàn)有的交通燈控制方法是勢在必行的。 我國的工業(yè)發(fā)展及自動化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟形勢分析，我國將迎來一個 PLC市場高速增長的時期。 當(dāng)前我國的十字路口信號燈還主要靠單片機控制，該控制方式雖然簡單易行，但由于單片機工作穩(wěn)定性差、易受外界干擾、可實現(xiàn)功能少且聯(lián)網(wǎng)性差，己越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化都市對于交通的需求。 雖然 我國大中型企業(yè)普遍采用了先進的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行控制，但絕大部分 的 小型企業(yè) 還 尚未應(yīng)用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制。 PLC 的應(yīng)用范圍通常可分成 5 種類型 ，它們分別是： 順序控制 、 運動控制 、 過程控制 、 數(shù)據(jù)處理 和 通信網(wǎng)絡(luò) 。就這一角度來說，以 PLC 控制的信號燈將極具競爭力。在日常出行中，高質(zhì)量的交通信號無疑也對車的智能控制和減少交通擁堵上起到了至關(guān)重要的作用。另外因為 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進行的統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣就可以縮短車輛等候時間，進而實現(xiàn)科學(xué)化管理。 PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制自動化裝置。該控制方式雖然簡單易行，但由于單片機工作穩(wěn)定性差、易受外界干擾、可實現(xiàn)功能少且聯(lián)網(wǎng)性差，己越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代化都市對于交通控制的需求。在我國這個情況尤為突出。眼下一個極為迫切的問題就是如何優(yōu)化目前的交通信號燈系統(tǒng)。隨意違法的問題也在很大程度上反映了我區(qū)交通秩序管理缺乏科技手段給予支撐的問題，這些都成為我區(qū)道路交通事故處在多發(fā)態(tài)勢的主要原因。 6 目前國內(nèi)城市人口密集區(qū)，機動車和非機動車數(shù)量訊速增長，嚴(yán)重匱乏且陳舊的道路交通設(shè)施、布局不盡合理的城市路網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)，這些都導(dǎo)致了城區(qū)交通擁堵頻繁、交通秩序混亂等問題。這就導(dǎo)致了城市交通擁堵問題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車輛匯集處。而與之相關(guān)的方 方面面也就自然而然地成為了人們所研究和關(guān)注的焦點。交通運輸是城市功能活動的命脈，它直接影響社會經(jīng)濟與生活的各個方面。它具有 可靠性高，功能完善，抗干擾性好、結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、體積小、重量輕等優(yōu)點，是一種專門用于工業(yè)環(huán)境及