【正文】 (CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。它集 Flash 程序存儲器 既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中,ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價位 AT89S51 單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。4)低電壓，低功耗。2)集成度高、體積小、可靠性高。 “微控制器”更能反映單片機(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機(jī)”這一名稱。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器 /計數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期，若為自動模式，則須將檢測到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個方向的交通輕重緩急狀況，再調(diào)整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時間，以達(dá)到自動控制的目的。時間到達(dá)一個狀態(tài)所要全部時間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值，當(dāng)然，還要開啟兩個外部中斷，其一為違規(guī)信號或禁停信號輸入，一旦信號有效，中斷開始，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當(dāng)按下F 鍵，中斷結(jié)束返回。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測及調(diào)整。 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。其具體的硬件電路總圖如圖 所示。 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調(diào)用車流量檢測模塊對車流量進(jìn)行檢測統(tǒng)計，到達(dá)一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號，以達(dá)到對異常狀態(tài)進(jìn)行實時控制的目的。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對此進(jìn)行具體處理，及時調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。（5）違規(guī)檢測 交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時有發(fā)生，交警等交通管理人員雖然可以進(jìn)行實時監(jiān)管，但是耗費精力，在路口設(shè)置檢測傳感器就可以進(jìn)行自動的警報提示。（4）緊急處理 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護(hù)車等急行車通過等，我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場合，但是在單片機(jī) I／0口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能滿足設(shè)計要求。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。交通警察不斷觀察十字路口的兩個方向，根據(jù)車輛密度和流速決定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。 而且，目前國內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時間，并自動切換?，F(xiàn)階段，車輛檢測器檢測方式有很多，各有其優(yōu)缺點，如紅外線檢測器、地磁檢測器、機(jī)械壓電檢測器，磁頻檢測器、波頻檢測器、視頻檢測器等。（2）車流量檢測及調(diào)整隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市人口和機(jī)動車擁有量在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時有發(fā)生。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換東西紅燈 1 1 0 0東西黃燈 0 0 0 1東西綠燈 0 0 1 0南北紅燈 0 0 1 1南北綠燈 1 0 0 0南北黃燈 0 1 0 0的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進(jìn)行倒計時顯示，車流量檢測及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 所示。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。說明：黑色表示亮，白色表示滅。2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。 二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路，顯示電路等的設(shè)計對各器件的選擇及連接，大體分配各個器件及模塊的基本功能要求。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容基于整個交通控制系統(tǒng)的發(fā)展情況，本設(shè)計主要進(jìn)行如下方面的研究：用智能，集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制中心，設(shè)計出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實時通行狀態(tài)。近幾年，雖然有部分城市研究和引進(jìn)一些國外先進(jìn)的交通信號管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設(shè)施不足等原因，我國交通事故率居高不下。交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來越旺盛，而我國城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。近幾年，國家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車輛的增長速度，且與世界其他國家相比，差距仍很大。我國城市道路的密度只有 每平方千米，而在 20 世紀(jì) 80 年代，世界發(fā)達(dá)國家就已到達(dá) 20km 每平方千米。20 世紀(jì) 90 年代以來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加快，從 1985 年到 1995 年，機(jī)動車增長率達(dá) 13%左右，近幾年更是增多。隨著城市機(jī)動車增長速度的加快。目前，在對一些大中型城市引入的國外ITS進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上已經(jīng)逐漸開始摸索開發(fā)設(shè)計適合自己國情的ITS系統(tǒng)。到90年代中期，由于受到國外ITS研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。智能交通系統(tǒng)ITS是在較完善的道路設(shè)施基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成運(yùn)用于地面交通管理所建立的一種實時、準(zhǔn)確、高效、大范圍、全方位發(fā)揮作用的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)為ITS設(shè)立的專項叫ISO／TC．204，使用的術(shù)語是“1rICS(交通運(yùn)輸信息與控制系統(tǒng))”。在此之前，美國稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項目為“智能車輛道路系統(tǒng)(IVHS)”(Intelligent VelIiele Highway System)。ITS：Intelligent Transport systems。對于傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)而言，對紅綠燈一般采用定時控制，無法對實際的交通流進(jìn)行識別優(yōu)化，以至于不能適應(yīng)交通量的不確定性和隨機(jī)性的原因，往往造成交通資源的浪費和道路的梗阻。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。到80年代初，全世界建有交通管制中心的城市有300多個，代表了未來交通控制的發(fā)展方向。各個時期典型交通信號系統(tǒng)得特征如附表所示。從1868年英國倫敦首次使用燃汽色燈信號以來，城市交通信號機(jī)由手動到自動，交通信號由固定周期到可變周期，系統(tǒng)控制方式由點控到面控，從無車輛檢測器到有車輛檢測器，經(jīng)歷了近百年的歷史。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914 年始安裝于紐約市 5 號大街的一座高塔上。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止” ，綠色表示“注意” 。這是世界上最早的交通信號燈。但這一技術(shù)在 19 世紀(jì)就已出現(xiàn)了。具有優(yōu)良科學(xué)的交通控制技術(shù)對資源物流和人們出行都是十分有價值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物流準(zhǔn)時到位，甚至是生命通道的延伸。交通網(wǎng)絡(luò)是城市的動脈，象征著一個城市的工業(yè)文明水平?？梢哉f，在近百年的發(fā)展中，道路交通信號控制系統(tǒng)經(jīng)歷了手動到自動，從固定配時到靈活配時，從無感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制，從單點控制到干線控制，從區(qū)域控制到網(wǎng)絡(luò)控制的長遠(yuǎn)過程。1952 年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機(jī)和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機(jī)網(wǎng)的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于 1964 年完成了計算機(jī)控制信號燈的實用化，建立了一套由 IBM650 型計算機(jī)控制的交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。超聲波檢測器主要在日本等少數(shù)國家得到廣泛應(yīng)用。繼氣動橡皮管式檢測器之后，雷達(dá)、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環(huán)形線圈等檢測器相繼問世。車輛感應(yīng)控制器的特點是它能根據(jù)檢測器測量的交通流量來調(diào)整綠燈時間的長短，使綠燈時間更有效地被利用，減少車輛在交叉口的時間延誤，比定時控制方式有更大的靈活性。但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機(jī)變化增強(qiáng)，采用以往那種單一模式的“固定配時”方式已不能滿足客觀需要，于是一種多時段多方案的信號控制器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器。1926 年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動控制的起點。世界上第一臺交通自動信號燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕，1868 年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號燈幾乎銷聲匿跡了近半個世紀(jì)。在其各個發(fā)展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn)，人們總是盡可能地把各個歷史階段當(dāng)時的最新科技成果應(yīng)用到交通自動控制中來，從而促進(jìn)了交通自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展。隨著單片機(jī)和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，交通自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代傳統(tǒng)的交通控制措施。目前，交通控制方面的研究能完全實現(xiàn)自動智能化，甚至將整個區(qū)域整合成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)范圍，還能根據(jù)正常時段以及特定突發(fā)時段的情況進(jìn)行科學(xué)的自動調(diào)整。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，還必須通過一定的技術(shù)手段加以實現(xiàn)。自 18 世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展帶動整個交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，從而催生了單獨的交通控制學(xué)問與管理機(jī)構(gòu)。本設(shè)計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能，二是進(jìn)行傳感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計和基本功能要求。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設(shè)置、可倒計時顯示、急車強(qiáng)行通過、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。本文在對目前交通控制進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用檢測傳感、實時調(diào)整智能化控制的實現(xiàn)技術(shù)，將傳感器監(jiān)測、實時調(diào)整車輛通行時間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合，提出了基于單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)設(shè)計方案。畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 課 題 基于單片機(jī)的智能交通控制系統(tǒng)（硬件）指導(dǎo)教師 2022 年 6 月 11 日基于單片機(jī)的智能交通控制系統(tǒng)摘 要交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。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)。8051 單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由 8051 單片機(jī)、交通燈顯示、LED 倒計時、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。理論證明該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟(jì)、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。關(guān)鍵詞：交通控制，傳感檢測，AT89S51，倒計時顯示AbstractTraffic control system is a modern society with logistics, travel etc of traffic development a unique set of public management system. To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, still must through certain technological means to achieve. Based on analysis of traffic control, based on realtime detection sensor, adjust the implementation technology of intelligent control, realtime monitoring, sensor adjust vehicles time algorithm and singlechip microputer control function is proposed, which