【正文】 ecific hardware architecture hardware and software, to be improved. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealers Drive, people walkways, orderly. Then rely on to achieve the discipline of the order then? Rely on the automatic traffic light is the chain of mand. Many ways to control traffic lights. In this system, MSC51 Series MCU ATSC51 and programmable parallel I / O interface chip 80C51centered design of traffic signal controller device to realize the actual traffic volume by 8051 according to the P1 port chip set of red, green time kindle function。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。 哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高 7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈 煤氣 交通信號燈 ，這是城市街道的第一盞信號燈。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩 ，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。 從此，城市的交通信號燈被取締了。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新 出現(xiàn)了交通信號燈。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。 單片機(jī)的發(fā)展歷程 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。 在 MCS51系列單片機(jī)中，有兩個子系列： 51 子系列和 52子系列。 51 系列有 805 8751 和 8031 三個型號，后來經(jīng)過改進(jìn)產(chǎn)生了 80c5 87c5 80c31三個型號； 52 系列有 502 875 8032 三個型號，改進(jìn)后的型號是 80c52/87c5 80c32。 52系列比對應(yīng)的 51 系列增加了定時器 T2 并將內(nèi)部程序存貯器增加到 8KB?，F(xiàn)在生產(chǎn) mcs51兼容單片機(jī)的公司對其進(jìn)行了不同程 共 30 頁 第 7 頁 度的改進(jìn)和提高。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O接口電路等。 單片機(jī)經(jīng)過 3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和 多品種方向發(fā)展，它們的CPU 功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。 （ 5）總線多樣，易于擴(kuò)展 單片機(jī)外部的典型三總線結(jié) 構(gòu) ,方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)展 ,構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 MCS— 51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有 8 大部分 ① .一個 8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器） 中央處理器 (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。 8051 內(nèi)部有 128個 8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128個專用寄存器單元，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，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。運(yùn)算器功能部件包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暫存寄存器 TMP TMP程序狀態(tài)字寄存器 PSW 等。 圖 12單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 共 30 頁 第 10 頁 第二章 單片機(jī)控制交通系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計(jì) 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。說明：黑色表示亮，白色表示滅。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。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。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 所示。 本設(shè)計(jì)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(jì)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。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時顯示的路口更安全。 車流量檢測及調(diào)整 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 共 30 頁 第 12 頁 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?，F(xiàn)階段，車輛檢測器檢測方式有很多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，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。 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。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)。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(dú)立式和行列式兩種。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(jì)要求。 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(cái)產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。 單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時以提醒行使者，更具人性化。 如圖（圖 22）所示： 單片機(jī) 單片機(jī) 紅黃綠信號燈 8 級 LED 數(shù)碼管顯示 車流量傳感器 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 蜂鳴器 共 30 頁 第 13 頁 圖 22 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測模塊，違規(guī)檢測模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊， LED 倒計(jì)時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。 鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài) ，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計(jì)時輸入到 LED 數(shù)碼管上實(shí)時顯示。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指 示模塊， 8個 LED 東西南北各兩個構(gòu)成倒計(jì)時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈， LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。 其中 P0， P1，用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管， P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， XTAL1 和 XTAL2接入晶振時鐘電路， REST 引腳接上復(fù)位電路， 即 INT1 接違規(guī)檢測電路和緊停／東西時間設(shè)置鍵 J， 即 INT1 接車流量檢測電路， 接南北時間設(shè)置鍵 S， 接自動模式選擇／返回鍵 F， 接蜂鳴器。若此時 F鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按 S 若干次， J 鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認(rèn)。 接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯 P0 和 P1 口，在此同時以 50ms 為周期，用軟件方法計(jì)時 1 秒，到達(dá) 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲車流量的寄存器加 1，然后中斷結(jié)束返回。如圖（圖 31）所示。當(dāng)前比較流行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。其基本思路為：當(dāng)車流量大時，有撥斷開關(guān)送出一個高電平。下面叫簡紹光電隔離，以 TLP550 為例。 TLP550 的工作原理如下：當(dāng) 叫的電壓為正，且能時發(fā)光二極管正常發(fā)光時，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。由于 5引腳接地，這樣輸出端 6 叫就為低電平。這樣當(dāng) 引腳的電壓不足使發(fā)光二級光發(fā)光時，輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端 6引腳通過一個電阻接到了 8腳上。這樣就可以通過控制 引腳之間的電壓，來控制輸出 6引腳的電平，達(dá)到電壓耦合的隔離的作用。 圖 32 車流量檢測電路 共 30 頁 第 16 頁 基于光電隔離的作用，再加上撥斷開關(guān)和 LED，為 了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。當(dāng)開關(guān)撥下時 LED熄滅，同時高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)通過捕獲的 電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與 LED 的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。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。 圖 33 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(diǎn)亮而顯示不同的字形，如 dp， g,f,e,d,c,b,a全亮顯示為８，采用共陽極連接驅(qū)動代碼，代碼表如下 表（ 表 31） 所示。 LED8 段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對 2為 顯示器。雖然路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的IO 口是對稱的。 圖 34 LED 連接圖 它器件 （ 1）發(fā)光二極管 根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極 管。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈 亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖 （圖 36） 所示 ： 圖 36 信號燈的 連接 共 30 頁 第 18 頁 （ 2）按鍵控制 本設(shè)計(jì)設(shè)置了有 3 個鍵： S 鍵 ， J 鍵 ， F 鍵 。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機(jī)捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。 圖 37 按鍵示意 第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) 程序主體設(shè)計(jì)流程 全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序， LED 顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計(jì)數(shù)程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。流程圖如圖 （圖 41）所示。 程序的開始要判斷是否有鍵按下，可以不斷將 S 鍵值和 F 鍵值相與， 與值為 1 則表示沒有鍵按下，為 0則表示有鍵按下，程序如下： K1: MOV C, ANL C, JB C, K1 共 30 頁 第 20 頁 …… 接下來要判斷具體是那個鍵，若為 F鍵，則將自動標(biāo)志位置 1，進(jìn)入下一程序，否則為 S鍵，則表示設(shè)置南北綠燈時間，用 R0 存值，按 1下加 1，同時還需判斷此時 J鍵是否按下，若按下，則表示南北綠燈時間設(shè)置完畢，開始設(shè)置東西綠燈時間，用 R1 存值，同樣按 1 下加 1 ，同時判斷此時 F 鍵是否按下，若按下，則表示時間設(shè)置完畢，進(jìn)入下一程序。如判斷 S鍵程序如下： CJNZ R0, 40, V1 MOV R0, 20 V1: INC R0 …… 狀態(tài)燈顯示及判斷 在本設(shè)計(jì)中，實(shí)際控制的燈只有 6 個，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈，南北綠燈，南北黃燈。 H_GREEN BIT H_YELLOW BIT L_RED BIT L_GREEN BIT L_YELLOW BIT 共有 4 鐘狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（ 11011101/DDH）；東西紅燈亮，南北黃燈亮（ 10111101/BDH）；東西綠燈亮，南北紅燈亮（ 11101101/EDH）；東西黃燈亮，南北紅燈亮（ 11100111/E7H）