【正文】 ，而對越來越擁擠的交通，有限的資源和財(cái)力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。 交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。對城市交通流進(jìn)行智能控制，可以使道路順暢，提高交通效率。大大提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率。 交通系統(tǒng)作為一個(gè)時(shí)變的、具有隨機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人為設(shè)定多嘴方案或是建立各種預(yù)測模型均比較困難。 1913 年，在美國俄亥俄州的 Cleveland 市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號控制。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)的控制算法得到了發(fā)展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對環(huán)境的影響。早在 1977 年，Pappis 等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過建立規(guī)則庫或是專家系統(tǒng)對各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果。在這些系統(tǒng)中，大部分在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測器，還使用了新型檢測器等技術(shù)和設(shè)備。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號控制的上流方向之一。而且這些研究有些似乎相序固定為前提，不能保證相序與實(shí)際交通流狀況的一致性，影響了綠燈時(shí)間的利用率。例如目前應(yīng)用比較好的交通系統(tǒng)： SCOOT（經(jīng)典交通系統(tǒng)），它們都是主要采用統(tǒng)計(jì)模型和經(jīng)典算鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（ 2021） 3 法。利用模糊控制智能控制技術(shù)進(jìn)行交叉口信號燈控制能取得比定時(shí)控制與感應(yīng)控制更好的效果，是今后單交叉路口信號燈控制的主要研究方向。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在缺點(diǎn)：兩車道的車輛輪流放行的時(shí)間相同且固定，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。 延時(shí)一段時(shí)間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時(shí)并開始閃爍，閃爍三次后，東西路口的紅燈亮，同時(shí)南北路口的綠燈亮，南北方向開始通車。 之后一直重復(fù)以上三步。 單 片 機(jī)最 小 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路直 流 電 源 三 色 L E D 燈 圖 21 系統(tǒng)的總體框圖 系統(tǒng)的主要控制部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，由單片機(jī)最小系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)電路對三色LED 燈進(jìn)行控制。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 AT89C51 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 12 個(gè) LED 分成四組紅黃綠三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊。 單片機(jī)運(yùn)行的最小系統(tǒng) AT89C51 引腳結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 電源引腳 GND 20 接地端 Vcc 40 電源端（工作電壓為 5V） 外接晶體引腳 XTAL1 19 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（ 2021） 5 XTAL2 18 復(fù)位 RST 9 輸入輸出引腳 （ 1） P0 端口 [] P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1,（對端口寫 1）時(shí)作高阻抗輸入端，作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位） /數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 對 內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL，端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址。 （ 4） P3 端口 [] P3 一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。除此之外 P3 端口還用于一些專門功能，具體功能如表 31。 3 0 p3 0 p1 1 . 05 9 2M H Z 圖 32 內(nèi)部時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu) 時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)的各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘的頻率為基準(zhǔn)的。通常的時(shí)鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是 外部時(shí)鐘方式。使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。晶振的頻率可以再 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12 MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22 F。 系統(tǒng)復(fù)位電路 （ 1） 復(fù)位狀態(tài) 在 8051 單片機(jī)中 ，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)了復(fù)位。復(fù)位以后單片機(jī)的 P0~P3 口輸出高電平，且處于輸入狀態(tài)， SP（堆棧寄存器棧頂指針）的值為07H（因此，往往需要重新賦值，其余特殊功能寄存器和 PC（程序計(jì)數(shù)器）都被清為 0。 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（ 2021） 7 （ 2） 復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 33 所示。因此，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常要使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。 8051 單片機(jī)通常都采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式。這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)的復(fù)位要求一致時(shí)，可以把它們連起來。另外，還可以采用主板上的微處理器 監(jiān)控模塊來控制復(fù)位腳，以便更加可靠地管理單片機(jī)的工作。確保 LED 發(fā)光二極管的穩(wěn)定性，能更有效地工作。 型 號 tPLH tPHL PD 5405/7405 12ns 8ns 60mW 54H05/74H05 6ns 140mW 54S05/74S05 3ns 3ns 113mW 8 54LS05/74LS05 9ns 10ns 12mW 表 32 74LS05 的型號 74LS05 的引腳如圖 34 所示。剩余的 12 引腳組成 6 組反相器， A 為輸入， Y 為輸出 。 信號燈電路 在設(shè)計(jì)交通燈時(shí)，采用了發(fā)光 LED 代替信號燈。 LED的工作原理是單向?qū)ǎ粗挥姓龢O電壓高于負(fù)極電壓某個(gè)特定值時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，而負(fù)極電壓高于正極電壓時(shí)是不會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光 LED 是一種特殊的二極管，導(dǎo)通時(shí)會(huì)發(fā)光（發(fā)光二級管導(dǎo)通壓降一般為 ）。 發(fā)光 LED 的正負(fù)極可以用萬用表判斷，把萬用表撥至電阻檔，用兩個(gè)表筆分別接觸 LED 的兩個(gè)引出腳，若發(fā)光 LED 被點(diǎn)亮，則與紅表筆相接觸的 引出腳為正極。 在本次設(shè)計(jì)中，信號燈電路設(shè)計(jì)原理如圖 35 所示。經(jīng)計(jì)算得出所需電阻大小為 200~400Ω。 10 6542311234561 2U 2 : A7 4 0 53 4U 2 : B7 4 0 55 6U 2 : C7 4 0 598U 2 : D7 4 0 51110U 2 : E7 4 0 51312U 2 : F7 4 0 5D1L E D R E DD3L E D Y E L L O WD4L E D Y E L L O WD5L E D G RE E ND6L E D G RE E ND7L E D G RE E ND8L E D Y E L L O WD9L E D R E DD 1 0L E D R E DD 1 1L E D Y E L L O WD 1 2L E D G RE E ND2L E D R E D2 3 4 5 6 7 81R P 12 0 0 圖 36 信號燈連接方式 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 主 程序 流程圖 設(shè)交通等有四種工作方式： （ 1） 東西向綠燈與南北向紅燈亮五秒； （ 2） 東西向綠燈滅，黃燈閃爍五次； （ 3） 東西向紅燈與南北向綠燈亮五秒； （ 4） 南北綠燈滅，黃燈閃爍五次 ； 主程序流程圖如圖 41 所示。方式四執(zhí)行完后，系統(tǒng)重新初始化， 然后繼續(xù)執(zhí)行方式一到方式四，之后一直重復(fù)上述過程。 硬件調(diào)試 電路焊接好后，進(jìn)行電路連通測試。用萬用表檢查完后，再進(jìn)行上電檢測。各芯片功能檢測： 事先編號一段簡易程序（程序要能體現(xiàn)芯片功能），將程序輸入到硬件電路的 單片機(jī)中，觀察各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)的功能是否正常運(yùn)行，如能正常運(yùn)行，說明芯片沒有損壞，芯片可以使用 。調(diào)試過程中，對程序?qū)崿F(xiàn)的是分模塊調(diào)試，先確認(rèn)模塊程序能夠運(yùn)行，再進(jìn)行調(diào)試的整體調(diào)試，這樣可以快速的檢查出程序程序?qū)崿F(xiàn)的功能與實(shí)體實(shí)際要求的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)有區(qū)別也可以快速更改程序，直到程序能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 實(shí)物圖 14 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（ 2021） 15 圖 51 正面 圖 52 反面