【正文】 對(duì)外部時(shí)鐘分頻，以得到內(nèi)部基頻，選基頻為 100KHZ，可得到前面規(guī)定的掃描和反跳時(shí)間，復(fù)位脈沖過后若無代碼送入則自動(dòng)為 31。8279 的編程命令8279 可適應(yīng)各種鍵盤和顯示器的不同工作方式，這是由于 8279 內(nèi)的各功能塊的工作是可程控的，用戶可根據(jù)自己的要求，利用向 8279 寫命令字的方法對(duì) 8279 的工作方式等進(jìn)行編程，只要同時(shí)使 CS=0WR=0A0=1，則可向 8279 寫命令字，并在 WR 的上升沿把命令打入 8279。RD:讀信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。CS:片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在 CS 端為低時(shí)可以對(duì) 8279 讀/ 寫操作。CLK:時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。5V 電源供電，40 腳封裝。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器件提供了按掃描方式的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)，可顯示16 為的字符或數(shù)字。所以本設(shè)計(jì)采用 8279 芯片來實(shí)現(xiàn)鍵盤和顯示功能。圖 34 時(shí)鐘電路1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 2Jun2022 Sheet of File: D:\交交交\交交交交交\ Drawn By:R_ESTE_STVCCRST圖 35 復(fù)位電路 鍵盤與顯示電路設(shè)計(jì)17 / 36Intel8279 是一種通用可編程鍵盤、顯示器接口芯片。本次設(shè)計(jì)的復(fù)位方式是采用上電位復(fù)位方式，其電路圖如圖 34 所示。上電位復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，只要外部電源接通，V CC 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。AT89S52 芯片的復(fù)位引腳在 RST 引腳，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期以上。振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，在二分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生 ALE 信號(hào)，六分頻得到機(jī)器周期信號(hào)。定時(shí)振蕩器的工作可由專用的寄存器 PCON 的 PD 位進(jìn)行控制，把 PD 位置“1”，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高。本次設(shè)計(jì)電路中的電容 C1 和 C2 取 30pF。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外，AT89S52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。（1）時(shí)鐘電路在 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。2）單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，分別采用的是 12M 的外部晶振，和上電復(fù)位電路，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路如圖 33 和 34 所示。XTAL1：晶體 1 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路輸入。PSEN：程序存儲(chǔ)使能當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器代碼時(shí)，PSEN 每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) PSEN 無效，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí) PSEN 無效。在正常情況下，ALE 輸出信號(hào)恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)。向 P3 口寫入 1 時(shí)，P3 口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口；當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P3 口，會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 P3口還具有以下特殊功能。此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送 1，當(dāng)使用 8 位尋址方式(MOVRi)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口發(fā)送 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。向 P2 口寫入 1 時(shí)，P2 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P2 口，會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。向 P1 口寫入 1 時(shí)，P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P1 口，會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。用作高阻輸入時(shí)， P0 也可以在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址的低字節(jié)；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，作為數(shù)據(jù)總線，此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉輸出 1。AT89S52 的腳圖如圖 32 所示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造。本設(shè)計(jì)的硬件采用的是 AT89S52 單片機(jī)為處理核心， AT89S52 單片機(jī)是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8Kbytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 256bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，與標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳相兼容 [11]。 空 閑 模 式 下 ， CPU 停 止 工 作 ， 允 許 RAM、 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù)器 、 串 口 、 中 斷 繼 續(xù) 工 作 。 在 單 芯 片 上 ， 擁 有 靈 巧 的 8位 CPU 和 在 系 統(tǒng) 可 編 程 Flash， 使 得 AT89S52 為 眾 多 嵌 入 式 控 制 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 提 供 高 靈活 、 超 有 效 的 解 決 方 案 。 使 用 Atmel 公 司 制 造 ， 與 工 業(yè) 80C51 產(chǎn) 品 指 令 和 引 腳 完 全 兼 容 。SPMC75 系列單片機(jī)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于變頻家電、變頻器、工業(yè)控制等控制領(lǐng)域. 這里以 SPM75F2313 為例： SPMC75F2313A （如圖 33）：16 位微控制器芯片；高性能的 16 位 CPU 內(nèi)核：凌陽 16 位 unSP 處理器、 2 種低功耗模式、Wait/Standby、片內(nèi)低電壓檢測電路、最高系統(tǒng)頻率 Fsys：24MHz ；片內(nèi)存儲(chǔ)器：32KW (32K16bit) Flash、2KW (2K16bit) SRAM；工作溫度： 40 ℃～ 85 ℃；10 位 ADC 模塊；可編程的轉(zhuǎn)換速率，最大轉(zhuǎn)換速率100Ksps；通用異步串行通訊接口(UART)及標(biāo)準(zhǔn)外圍接口(SPI)；可編程看門狗定時(shí)器；內(nèi)嵌在線仿真電路 ICE 接口：可實(shí)現(xiàn)在線仿真。在系列芯片中相同的片內(nèi)硬件功能模塊具有相同的資源特點(diǎn)；、工業(yè)控制、儀器儀表安防報(bào)警、計(jì)算機(jī)外圍等領(lǐng)域。上電復(fù)位(POR)，上電延時(shí)定時(shí)器 (PWRT)和振蕩器起振定時(shí)器(OST)采用自身片上 RC 振蕩器可靠工作的看門狗定時(shí)器 (WDT)，可編程代碼保護(hù)。 微控制器的特殊功能:可進(jìn)行100000 次擦寫操作的閃存程序存儲(chǔ)器(標(biāo)準(zhǔn)值)。支持中斷低電壓檢測。 線形≤1LSB。模擬功能:兼容的 10 位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊帶有:快速采樣率。⑧2 種運(yùn)作模式 :3 線 SPITM(支持所有 4 線 SPI 模式)。PWM 輸出: 最大 PWM 是 1~10 位。⑥CCP 引腳，可以配置為:捕捉輸入:16 位捕捉模塊，最大分辨率是 (TCY/16)。⑤輔助振蕩器時(shí)鐘選項(xiàng):定時(shí)器 1/定時(shí)器 3。定時(shí)器 2 模塊: 具有 8 位周期寄存器的 8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器( 時(shí)基為脈寬調(diào)制)。②3 個(gè)外部中斷 引腳，定時(shí)器 0 模塊:具有 8 位可編程預(yù)分頻器的 8/16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。當(dāng)有緊急情況時(shí)，可通過鍵盤全紅燈等其他情況。并將檢測到的信息輸至單片機(jī)進(jìn)行處理，通過單片機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈綠、紅切換及等待時(shí)間設(shè)定。10 / 363 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)本模糊控制交通器系統(tǒng)硬件主要由車流信息檢測電路、單片機(jī)控制器、8279 鍵盤顯示電路等電路組成。它包含以下兩部分內(nèi)容：i）將模糊的控制量經(jīng)清晰化變換成表示雜論域范圍的清晰量。該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來進(jìn)行的。它們反映了控制專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。i）數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的隸屬函數(shù)，尺度變換因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等。（2）知識(shí)庫知識(shí)庫中包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的控制目標(biāo)。ii）將上述已經(jīng)處理過的輸入量進(jìn)行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。其中輸入量包括外界的參考輸入、系統(tǒng)的輸出或狀態(tài)等。日本還率先將模糊控制應(yīng)用到了日常家電產(chǎn)品的控制，如照相機(jī)、吸塵器、洗衣機(jī)等，模糊控制的應(yīng)用在日本已經(jīng)相當(dāng)普及。在模糊控制的應(yīng)用方面，日本走在了前列。1974 年英國教授馬丹尼()首先將模糊集合理論應(yīng)用于加熱器的控制，其后產(chǎn)生了許多應(yīng)用例子。模糊控制方法既可以用于簡單的控制對(duì)象，也可以用于復(fù)雜的過程。它不需要有準(zhǔn)確的控制對(duì)象模型。由人作為控制器的控制系統(tǒng)是典型的智能控制系統(tǒng)，其中包含了人的高級(jí)智能活動(dòng)。5）要考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和可靠性。3）實(shí)時(shí)顯示紅綠燈時(shí)間，并采用倒計(jì)時(shí)方式。1）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。3）設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)紅綠燈的顯示電路，并采用倒計(jì)時(shí)顯示。 本文主要研究的內(nèi)容1）以 MSC52 系列單片機(jī)和可編程并行 I/O 接口芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通燈控制系統(tǒng)。馬楠等人采用雙向?yàn)V波帶寬最大化的方法建立了相位相序優(yōu)7 / 36化模型，并將該模型應(yīng)用于交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)。文中采用了交叉口平均車輛延誤作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并與現(xiàn)有的定周期配飾方式進(jìn)行對(duì)比，其對(duì)比結(jié)果表明該方法明顯優(yōu)于定時(shí)控制方式。陳淑燕等人針對(duì)入口為多車道的單路口的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)了一種三維模糊控制器。其二，決定下一周期的綠燈相位。2022 年，chou 模擬了實(shí)際的交叉口的通行狀況，建立了一種分散式的模糊邏輯控制方案，該方案根據(jù)交叉口的通行狀況以及相鄰路口的信號(hào)相位狀態(tài)設(shè)定所轄路口的信號(hào)相位以及延時(shí)時(shí)間。1993 年，Skowronski 等提出了一種自學(xué)習(xí)的交通信號(hào)模糊邏輯控制器，并將其應(yīng)用于孤立的交叉口，應(yīng)用結(jié)果表明了該控制器的有效性。該信號(hào)控制系統(tǒng)首次應(yīng)用模糊邏輯控制器解決了多個(gè)交叉口的交通信號(hào)控制問題。1984 年，Nakatsuyama 將孤立的交叉口交通信號(hào)模糊控制擴(kuò)展到相鄰兩個(gè)單行路口的信號(hào)控制中。該方法的仿真結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)控制方法而言，其平均車輛延誤率降低了 7%左右。這三個(gè)輸入量分別為: 當(dāng)前間隔中綠燈所用時(shí)間、在綠燈時(shí)間內(nèi)該方向通過路口的車輛數(shù)量、紅燈方向等待的車輛數(shù)量。該控制方法每過 10 秒鐘系統(tǒng)判斷是否延長交叉口的綠燈時(shí)間，并且每次判斷中，模糊邏輯控制器需要處理五條模糊規(guī)則。相對(duì)于經(jīng)典的控制算法，模糊邏輯控制算法能更合理的描述城市交通系統(tǒng)的控制對(duì)象。模糊理論的出現(xiàn)也引起了交通控制領(lǐng)域的研究者的關(guān)注。該理論采用語言分析的數(shù)學(xué)形式描述難以給出精確數(shù)學(xué)定義的實(shí)際對(duì)象。因此，如何處理這些隨機(jī)的、不確定的對(duì)象成為了各研究領(lǐng)域所關(guān)心的熱點(diǎn)。 模糊控制理論及其在交通信號(hào)控制系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀二十世紀(jì)初，各國學(xué)者察覺現(xiàn)實(shí)生活中存在著大量的“不清晰” 對(duì)象，這些對(duì)象難以通過精確地?cái)?shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。吳明暉等針對(duì)單交叉口交通狀況，提出了一種多種智能控制方法結(jié)合的交叉口信號(hào)控制模型。馬瑩瑩等結(jié)合道路交通控制的多目標(biāo)性，建立交通信號(hào)周期時(shí)長多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用多目標(biāo)連續(xù)蟻群算法求解模型，實(shí)現(xiàn)交叉口交通信號(hào)優(yōu)化控制。2022 年，馬萬經(jīng)等人在路段關(guān)聯(lián)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合交叉口間距、信號(hào)相位等因素建立了交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)。該方案結(jié)合增廣 Petri 網(wǎng)絡(luò)與自控技術(shù)，模擬六相位路口狀況，協(xié)調(diào)控制一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)路口信號(hào)。2022 年，宮曉燕等人提出了一種基于有序樣本聚類的交叉口信號(hào)控制方法。其中，公路網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)交通信號(hào)對(duì)應(yīng)遺傳算法中的一個(gè)染色體。張宗華等人采用遺傳算法優(yōu)化控制交通網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。趙晨、胡福喬等摒棄了 PapPis 的兩相位方法，基于城市交通的實(shí)際情況提出了一種四相位模糊控制方法。多級(jí)模糊控制器根據(jù)路口的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)控制綠燈的延遲時(shí)間以及相位切換，因此避免了對(duì)交通車流的預(yù)測，具有較好的實(shí)時(shí)性。文中對(duì)杭州市的某區(qū)域作為對(duì)象進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果表明采用這種區(qū)域劃分協(xié)調(diào)控制的信號(hào)控制方法能有效改善該區(qū)域內(nèi)交叉口的交通狀況。該方法根據(jù)相關(guān)交通狀況劃分為許多子區(qū)域，這些子區(qū)域中的交通信號(hào)控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)構(gòu)成了整個(gè)城市的交通信號(hào)控制系統(tǒng)。相對(duì)于 PapPis 等人的控制方法而言，該方法具有更快的控制時(shí)間，使得路口每秒通行車輛得到明顯改善。1992 年，徐冬玲設(shè)計(jì)了一種由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化的模糊控制器控制單路口信號(hào)燈的變化。目前，我國交通研究者側(cè)重于感應(yīng)式信號(hào)控制方式，并結(jié)合智能算法，自適應(yīng)調(diào)節(jié)交叉口信號(hào)，以期合理分配交叉口交通流，減小延誤率。隨著城市交通的發(fā)展，定時(shí)控制方式的缺陷逐漸暴露。二十世紀(jì)八十年代，我國引入了交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)的概念。 國內(nèi)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀相對(duì)于我國城市快速增長的交通需求，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展較為緩慢。美國交通部 2022 年啟動(dòng)了 IntelliDrive 計(jì)劃，研究內(nèi)容主要覆蓋了車載通訊及其安全應(yīng)用等方面，為美國實(shí)施下一代 ITS 的重要戰(zhàn)略目標(biāo)打下基礎(chǔ)。近幾年，歐盟、美國和日本開展的大型 ITS 研發(fā)計(jì)劃反應(yīng)了車路一體化的發(fā)展趨勢。這類方式雖然操作簡單、可靠，但是隨時(shí)跟蹤交叉口的車流變化，容易導(dǎo)致綠燈空、紅燈時(shí)間過長等問題。TRANST 系統(tǒng)是一種離線配時(shí)的交通信號(hào)控制方法，該類方案的交通信號(hào)控制系統(tǒng)還有 MAXBAND、PASSER 等。1966 年，英國交通道路研究所研發(fā)了一種交通網(wǎng)絡(luò)研究工具——TRANST 系統(tǒng)，該系統(tǒng)程序主要包含兩個(gè)部分:其一，交通模型，模擬在紅綠燈控制下的車輛行駛狀況，并用于交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)的計(jì)算。1963 年，該系統(tǒng)可控制 20 個(gè)交叉口，經(jīng)過十年的改進(jìn)，其升級(jí)為可控制 885 個(gè)交叉口的大型交通信號(hào)控制系統(tǒng)。二十世紀(jì)六十年代，世界各國紛紛開始研究針對(duì)大范圍的區(qū)域交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，根據(jù)各交叉口車流狀況建立數(shù)學(xué)模型，模擬各種交通狀況，并優(yōu)化信號(hào)配時(shí)問題。該系統(tǒng)通過車輛控制器感應(yīng)交叉