【正文】 ，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)， PC 的16 位地址數(shù)據(jù)將 出現(xiàn)在 PO 和 P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上， CPU讀入并執(zhí)行。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器， ALE 會(huì)跳過一個(gè)脈沖。 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 3． 3 8031 引腳結(jié)構(gòu) 803l 的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位也可是以手動(dòng)復(fù)位 。初始 化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清“ 0”。引腳的功能如圖 3． 3 所示。 MCS 一 5l 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3． 2 所示。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu) ，另一種采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 8031具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。有 4 個(gè)并行輸入輸出口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM)。 803l 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放結(jié)果或用戶定義的字型表。 803l 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總路線、地址 總線和控制總線等三大總線 。單片機(jī) 805I 就是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)。因 MCS 一 51 單片機(jī)可兼容，這里以 8031 為例加以介紹。 MCS． 5l 單片機(jī)具有以下特點(diǎn)，使其在工業(yè)控制中可得到可廣泛的應(yīng)用。． (5)處理功能強(qiáng)，速度高 MCS． 51 單片機(jī)指令系統(tǒng)中有加減乘除及各邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，還具有位操作功能，這在檢測(cè)控制中 特別有用。 (3)系統(tǒng)擴(kuò)展方便 MCS 一 5 l 具有外擴(kuò)到 64K 字節(jié)程序存儲(chǔ)和 64K 字節(jié)的外部 RAM 和 I／ O 口的能力，當(dāng) MCS． 51 芯片內(nèi)部 RAM 和芯片本身的 I／ O 口線不夠用時(shí)，即可進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。 3． 3． 1 MSC． 51 芯片簡(jiǎn)介 MCS． 51 單片機(jī)是國內(nèi)外成型的單片微型計(jì)算機(jī)，采用三總線結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展它有如下特點(diǎn)： (1)集成度高 MCS． 51 單片機(jī)的典型代表產(chǎn)品為 8031， 803l 芯片內(nèi)部包含了 128 字節(jié)的RAM， 4 個(gè) 8 位并行 I／ O 口， 1 個(gè)全雙工的串行口， 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器、 計(jì)數(shù)器，以及一個(gè)處理功通用很強(qiáng)大中央處理器，但片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器。因些，單片機(jī)只需要和適當(dāng) 軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。采用中斷方式可大節(jié)省 CPU的時(shí)間當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， EOC 發(fā)出一個(gè)脈沖向單片機(jī)提出中斷申請(qǐng)，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，由外部中斷 l 的中斷服務(wù)程序讀 A／ D，并啟動(dòng) ADC0809 的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷 l采用跳沿觸發(fā)方式。 下面的程序是采用軟件延時(shí)的方式，分別對(duì) 8 路模擬信號(hào)輪流采樣 1 次， 并依次把結(jié)果轉(zhuǎn)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的轉(zhuǎn)換程序。將 P2． 7 引腳信號(hào)控制 ADC 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于 ALE 和 STRAT 連在一起，因此 ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn) 換。由于 ADC0809 具有輸出三態(tài)鎖存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。 (1)查詢方式 ADC0809 可利用 MCS． 51 單片機(jī)提供的地址鎖存器允許信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器 2 分頻后獲得， ALE 引腳的頻率是 MCS． 5l 單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1／ 6(但要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將少 1 個(gè) ALE 脈沖 )。傳偷一開始， MD 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)據(jù)就可以從輸出寄存器經(jīng)過 DMA 中的數(shù)據(jù)經(jīng)過 DMA 中的數(shù)據(jù)寄存器直接傳偷到主存儲(chǔ)器，因而不受程序的限制。中斷控制方式效率高，所以特別適合變換時(shí)間較長(zhǎng)的 ADC0809。 中斷控制方式是在啟動(dòng)信號(hào)送到 ADC0809 之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。 由上述可見，用單片機(jī)控制 ADC0809 時(shí)，可采用查詢和中斷控制兩種方法。 3． 2． 3 MCS． 5 1 與 ADC0809的接口 單片機(jī)控制 ADC0809 的工作過程是首先用指令先選 ADC0809 的一個(gè)模擬輸入通道，當(dāng)執(zhí)行 MOVXDPTR， A 時(shí)，單片機(jī)的 WR 信號(hào)有效，從而產(chǎn)生一個(gè) ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 啟動(dòng)信號(hào)，給 ADC0809 的 STRAT 引腳送入脈沖，開始對(duì)選中通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 l 的模擬開關(guān)，由 C、 B、 A 引腳的編碼來決定的通道。 3． 2． 1 ADC0809 引腳及功能 ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入， 8 位數(shù)字輸出的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，其引腳如圖 3． 1 所示。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 信號(hào)轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì) 由于傳感器輸出信號(hào)是模擬信號(hào)，而單片機(jī)接收的是數(shù)字信號(hào)，從而需要在兩者之間加上信號(hào)轉(zhuǎn)換線路。這些工作全部由單片機(jī)完成。反之，進(jìn)入 b 方向綠燈時(shí)長(zhǎng)程序。若二者相等則按一定時(shí)間間隔交替導(dǎo)通。 設(shè)計(jì)車流量傳感器，一個(gè)對(duì)準(zhǔn)東西方向取樣，另一個(gè)對(duì)南北方向取樣，分別取得兩個(gè)代表東西和南北方向車 流量 a 和 b。目前大多采用光學(xué)或壓力傳感器，以確定每個(gè)路口在一定時(shí)間段車輛通過的次數(shù)。 信息采集主要是對(duì)路口各方向的車流量進(jìn)行采集。單片機(jī)能通過程序運(yùn)算得到兩條通道車流量的大小來控制路口各方向的紅綠燈時(shí)長(zhǎng)，并由 LED 顯示。 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電路的組成和原理 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是對(duì)城市十字路口交通的控制，它由三大部分組成： (1)信息韻采集和轉(zhuǎn)換部分； (2)單片機(jī)自動(dòng)控制部分； (3)顯示部分。 智能控制系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)功能、適應(yīng)功 能、組織功能。 (5)智能控制具有總體自尋優(yōu)特點(diǎn)。 (4)智能控制器具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 (3)智能控制器具有非線性。要實(shí)現(xiàn)此任務(wù)需要采用符號(hào)信息處理，啟發(fā)式腦思維接近。復(fù)雜的大系統(tǒng)中，通常采用任務(wù)分塊 ， 控制分散方式。 (2)智能控制器具有分層信息處理和決策機(jī)構(gòu)。它適用于含有復(fù)雜性，不完全性，模糊性，不確定性和不存在己知算法的生產(chǎn)過程。它將認(rèn)知系統(tǒng)研究的結(jié)果與常規(guī)的系統(tǒng)控制方法加以有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、決策、學(xué)習(xí)等智能功能。但信號(hào)周期一般不應(yīng)超過 200s，這是因?yàn)檫€需考慮其他相位上的車輛，周期過長(zhǎng)容易使司機(jī)心理上變得急躁，發(fā)生不遵守交通規(guī)則強(qiáng)行并線或闖紅燈等情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際的信號(hào)控制中，當(dāng)某一相位上的排隊(duì)長(zhǎng)度較短時(shí)，所分配的綠燈時(shí)間就會(huì)短些，但一般不宜短于 15s，否則時(shí) 間太短容易造成車輛來不及通過路口，從而帶來安全隱患。對(duì)一個(gè)十字路口實(shí)行四相位信號(hào)控制的情況 ， 分別是 南北直行、南北左轉(zhuǎn)、東西直行、東西左轉(zhuǎn)，四個(gè)相位按照順序依次循環(huán) 。 2． 6 單交叉路口多相位交通信號(hào)的控制方案 在日常生活中，最常見的路口是十字路口。數(shù)據(jù)采集采用模糊的方法。 以上方法采集的數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確，但對(duì)于交通路口來講相對(duì)相位的兩個(gè)路口車輛相差一定數(shù)輛以下對(duì)紅綠燈的時(shí)間不會(huì)有太大的要求。而車流量與紅綠燈時(shí)長(zhǎng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的建立是十分困難的。不管采用哪種方法都是要得到某一方向上具體的車流量數(shù)值。攝像機(jī)獲取交通流圖像，傳輸?shù)接?jì)算中心后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將圖像輸入計(jì)算機(jī)，采集軟件實(shí)時(shí)處理圖像并輸出結(jié)果。 理論上車輛跟蹤法比虛擬線圈法更為嚴(yán)謹(jǐn)，可獲得更多、更全面的車流信息，但該方法在提取特征、跟蹤特征上具有一定的難度。但 丟失了車輛長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)軌跡等特征，不能充分利用圖像信息。用戶在圖像上定義檢測(cè)線位置，系統(tǒng)通過計(jì)算檢測(cè)線變化強(qiáng)度來判斷車輛的經(jīng)過，從而計(jì)算交通參數(shù)。 目前己有不少視頻檢測(cè)產(chǎn)品，按工作原理可分為虛擬線圈法和車輛跟蹤法，可根據(jù)對(duì)交通流參數(shù)的不同要求選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段。 基于圖像識(shí)別技術(shù)的交通參數(shù)視頻檢測(cè)方法是一種非接觸式的檢測(cè)方法，它利用數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)用高速攝像機(jī)拍攝的交通現(xiàn)場(chǎng)畫面進(jìn)行處理，獲得被檢測(cè)車道上的車型、車速、車流量等交通參數(shù)，為交通控制和管理提供準(zhǔn) 確的交通流數(shù)據(jù)，從而更有效地進(jìn)行交通控制和管理。隨著信息技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，交通流檢測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。一方面，當(dāng)前智能控制已成為交通信號(hào)控制發(fā)展的一個(gè)必然方向；另一方面，線控和面控的基礎(chǔ)都是單交叉路 V： I，如果單交叉路口得不到有效控制，干線或整個(gè)區(qū)域也無法提高通行效 率。感應(yīng)控制是某相位的綠時(shí)根據(jù)車流量的變化而改變，其車流量由安裝在平面交叉口的各種車輛監(jiān)測(cè)器測(cè)量。定時(shí)控制是交通信號(hào)按預(yù)先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，配時(shí)的依據(jù)是交通量 的歷史數(shù)據(jù) 。面控是對(duì)城市某個(gè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)以上的平面交叉口進(jìn)行信號(hào)控制，控制方案相互協(xié)調(diào)，使得在該區(qū) 域內(nèi)某種指標(biāo)，如總的停車數(shù)、所需時(shí)間、耗油量等最小。點(diǎn)控是對(duì)城市道路平面 交叉口的交通信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立控制，不考慮與相鄰路口的協(xié)調(diào)關(guān)系，控制目的是盡可能減少該路口的行車延誤。 各類交叉口中， T 形路口和 Y 形路口的通行效率不高，多交叉形路口交通組織復(fù)雜，所以應(yīng)盡量避免使用。正是由于這些交叉路口的存在，才形成了四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)，而平面交叉路口又往往是事故高發(fā)地帶。 (5)綠信比 綠信比是一個(gè)信號(hào)相位的有效綠燈 時(shí)長(zhǎng)與周期時(shí)長(zhǎng)之比 。 (3)相位 在一個(gè)周期內(nèi)，平面交叉口上某一方向或幾個(gè)方向的交通流所獲得的通行權(quán)稱為相位，一個(gè)周期內(nèi)有幾個(gè)信號(hào)相位，就稱該信號(hào)系統(tǒng)為幾相位系統(tǒng)。 (2)周期 用于指揮交通的信號(hào)總是一步 一 步循環(huán)變化的，一個(gè)循環(huán)由有限個(gè)步構(gòu)成。步持續(xù)的時(shí)間稱為步長(zhǎng)。 交通信號(hào)控制的基本參數(shù) (1)步與步長(zhǎng) 當(dāng)進(jìn)行交通信號(hào)燈控制時(shí)，這些燈色中的某些將被點(diǎn)亮。具體規(guī)定如下： (1)綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛、行人通行； (2)黃燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和進(jìn)入人行橫道的行人可以繼續(xù)通行； (3)紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行； (4)綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按照箭頭所示方向通行； (5)黃燈閃爍時(shí)，車輛、行人須在確保安全的原則下通行。世界各國對(duì)交通信號(hào)燈的各種燈色含義都有明確規(guī)定，其規(guī)則基本相同。如何賦予單路口控制方式一些新的策略，使之對(duì)于大量的交叉口進(jìn) 行行之有效的控制，最大限度的提高其通行能力及安全，對(duì)解決我國目前城市交通有著非 常現(xiàn)實(shí)的意義，也可為協(xié)調(diào)控制的研究提供幫助 。 我國城市建設(shè)資金短缺，而協(xié)調(diào)控制一般投資較大，這就限制了其使用。 交叉口是組成城市道路網(wǎng)的基本單元，城市交通控制分為單交叉口控制和多交叉口協(xié)調(diào)控制，并非前者比后者控制效果好，他們各有自己的適用范圍。 城市交通信號(hào)控制是通過對(duì)交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo) 以達(dá)到改善人和貨物的安全運(yùn)輸，提高運(yùn)營(yíng)效率。汽車在給人們帶來便利的同時(shí)，也帶來了一系列令人困惑的問題，如環(huán)境污染、交通擁擠、 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 交通事故頻繁發(fā)生，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了很大的損失。 智能交通燈研究的意義 交通是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。因此，近幾年來世界各國都競(jìng) 相投資 ITS 的研發(fā)和應(yīng)用。因此，在有限的道路條件下，提高 交通控制和管理水平合理使用現(xiàn)有的交通設(shè)施，充分發(fā)揮其能力 i 是解決交通問題有效方法 智能交通燈是智能交通領(lǐng)域的一個(gè)分支。 顯然，解決上訴問題最直接和最有效的方法是修建更多的路橋以提高路網(wǎng)的通行能力。我國國內(nèi)百萬人口以上的大城市，每年由于交通帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 1600 億元，相當(dāng)于國內(nèi)生產(chǎn)總值的3． 2％。日本全國每年由于交通擁擠所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 12 兆 3 千億日元 (合人民幣 9000 多億元 )。amc light of crossroad in urban traffic is automatic，the alternative switch ofred and green trafjfic light is timed， bywhich the interval time ofswitching is changeless． It is not suitable for practice． Because， when there is a big difference of eastwest and northsouth’S vehicle flow,if tumon time is distr