【正文】 發(fā)展的交通現(xiàn)狀。　　 大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制法。采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器,能較好地解決這個(gè)問題?！　?051單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì),配置靈活、組態(tài)方便。在硬件方面，需研究整體硬件框圖以及各種器件的選型及連接方法；在軟件方面，要明確主程序及各個(gè)主要部分的流程以及相應(yīng)的程序控制清單。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。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。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)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(shí)可以進(jìn)入交叉路口。到90年代中期，由于受到國(guó)外ITS研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對(duì)ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。目前在對(duì)一些大中型城市引入的國(guó)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(jì)適合自己國(guó)情的ITS系統(tǒng)。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。到1963年加拿大多倫多市建立了一套使用IBM650型計(jì)算的集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號(hào)系統(tǒng)。到80年代初，全世界建有交通管制中心的城市有300多個(gè)，代表了未來交通控制的發(fā)展方向。對(duì)于傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)而言，對(duì)紅綠燈一般采用定時(shí)控制，無法對(duì)實(shí)際的交通流進(jìn)行識(shí)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(fèi)和道路的梗阻。智能交通系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)性、信息交流的交互性以及服務(wù)的廣泛性，其核心技術(shù)是電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、交通工程和系統(tǒng)工程。第2章 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本形式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的種類繁多，但歸納起來，目前實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的方式基本上屬于下面五種形式：成套的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品:目前世界上已出現(xiàn)了許多與硬件產(chǎn)品配套的，具有不同特點(diǎn)、適用于不同控制對(duì)象的軟件產(chǎn)品，像HONEYWELL、WDPF等DCS(集散系統(tǒng))系統(tǒng)。這類系統(tǒng)要求用戶自己編寫應(yīng)用程序，設(shè)計(jì)程序的流向，而由操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度和占先，循環(huán)處理，因此減少了應(yīng)用軟件開發(fā)的難度。集成的實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)軟件:例如：Citect，Intouch，由軟件制造商提供，是專門為實(shí)時(shí)服務(wù)的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。用戶只需要按照規(guī)定方式，根據(jù)實(shí)際對(duì)象要求，調(diào)用相應(yīng)模塊，即可構(gòu)成應(yīng)用程序。RTX， RTKERNEL，RTOS等都是應(yīng)用廣泛的實(shí)時(shí)核。程序設(shè)計(jì)的難度和工作量很大，但整個(gè)程序?qū)τ谠O(shè)計(jì)人員來說是完全透明的，適應(yīng)性強(qiáng)。MCS51 單片機(jī)典型的應(yīng)用是高速事件控制系統(tǒng)。汽車工業(yè)把MCS51 單片機(jī)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)和反鎖制動(dòng)系統(tǒng)。由于這些決定性應(yīng)用，市場(chǎng)需要一種可靠的具有低干擾潛伏響應(yīng)的費(fèi)用效能控制器，服務(wù)大量時(shí)間和事件驅(qū)動(dòng)的在實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的集成外圍的能力，具有在單一程序包中高出平均處理功率的中央處理器。一旦進(jìn)入市場(chǎng)，尤其任務(wù)決定性應(yīng)用諸如自動(dòng)駕駛儀或反鎖制動(dòng)系統(tǒng)，錯(cuò)誤將是財(cái)力上所禁止的。另外，部件的替代品領(lǐng)域是極其昂貴的，因?yàn)樵O(shè)備要用來把模塊典型地焊接成一個(gè)總體的價(jià)值比各個(gè)部件高幾倍。Intel Chandler 平臺(tái)工程組提供了各種單片機(jī)和處理器的系統(tǒng)驗(yàn)證。系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求決定了能夠在設(shè)備上執(zhí)行的測(cè)試類型。系統(tǒng)采用了AT89C51微控器構(gòu)成最小系統(tǒng)。 系統(tǒng)框圖 AT89C51微控器構(gòu)成的最小系統(tǒng)根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求來判斷是否需要對(duì)此微控器進(jìn)行片外程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。若不需要，則單片機(jī)及其時(shí)鐘電路與復(fù)位電路等構(gòu)成最小系統(tǒng)。顯示部分可模擬顯示交通等的顏色變化于倒計(jì)時(shí)。采用LED變色、七段數(shù)碼管顯示和蜂鳴器來執(zhí)行。但由于本設(shè)計(jì)電壓源是現(xiàn)成的設(shè)備，可以在市場(chǎng)上訂制，所以不在涉及范圍內(nèi)，不再予以講述。根據(jù)實(shí)際情況與技術(shù)要求，畫出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，并擬定了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，包括顯示單元、控制與執(zhí)行單元、系統(tǒng)各部分所需電源等輸入與輸出通道，并對(duì)每一部分都進(jìn)行了較詳細(xì)的敘述.第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)概述從總體上講，本系統(tǒng)硬件電路根據(jù)技術(shù)需求為了減小制作成本，本設(shè)計(jì)選用了價(jià)格低廉的AT89C51，性價(jià)比高，同時(shí)減少了外圍電路（如看門狗芯片、8255A等），僅用了晶體振蕩電路和復(fù)位電路。顯示方面使用了12發(fā)光二級(jí)管來模擬紅黃綠三色交通燈，選用了8個(gè)BCD數(shù)碼管來進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示。 單片機(jī)的選擇及分析本設(shè)計(jì)選擇了性價(jià)比較高的AT89C51單片機(jī)及其構(gòu)成的最下系統(tǒng)，在能滿足技術(shù)要求的前提下最大限度的降低了成本。 單片機(jī)的定義和特點(diǎn)所謂單片機(jī)就是把CPU、寄存器、RAM/ROM、I/O接口電路集成在一塊集成電路芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。例如，大家熟悉的Z80微型計(jì)算機(jī)就是由Z80CPU、存儲(chǔ)器(RAM, ROM), PIO等芯片組成的，單片機(jī)則不同，它把CPU, RAM, ROM, I/O接口，以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都集成在一個(gè)芯片上。 和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，單片機(jī)不僅體積大大減小，而且功能大為增強(qiáng)。結(jié)構(gòu)合理 目前單片機(jī)大多采用Harvard結(jié)構(gòu)。而在許多微型計(jì)算機(jī)(如Z80, Inte18085, M6800等)中，大都采用兩類存儲(chǔ)器合二為一(即統(tǒng)一編址)的方式。 單片機(jī)的發(fā)展概況 自從1974年12月美國(guó)仙童(Fairchild )公司第一個(gè)推出8位單片機(jī)FS以來，單片機(jī)以驚人的速度發(fā)展，從4位機(jī)、8位機(jī)發(fā)展到16位機(jī)、32位機(jī)，集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣。這種單片機(jī)的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，控制功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O接口，如并行I/O接口、串行I/O接口、定沖計(jì)數(shù)器接口、中斷功能接口等。豐富的I/O功能大大地增強(qiáng)了4位單片機(jī)的控制功能，從而使外部接口電路極為簡(jiǎn)單。這種8位機(jī)一般不帶有I/O接口，尋址范圍通常為4KB。 第三階段:高檔8位機(jī)階段(19781982年)。這類單片機(jī)有Intel公司的MCS51, Motorola公司的6801和Ziiog公司的Z8等。 第四階段:16位單片機(jī)和超8位單片機(jī)(1982年至今)。16位單片機(jī)除了CPU為16位外，片內(nèi)RAM和ROM的容量也進(jìn)一步增大，片內(nèi)RAM為232字節(jié)，ROM為8KB，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級(jí)，其實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)。 在今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是:向著大容量、高性能化，小容量、低價(jià)格化和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。主要特性：　　4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器 　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 　　32可編程I/O線 　　5個(gè)中斷源 　　低功耗的閑置和掉電模式 　　AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹單片機(jī)電路是系統(tǒng)控制的核心。引腳功能說明如下： AT89C51引腳圖GND：地 作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的力式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。Pl口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)叫可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。在訪問外部序程存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。 Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3口除了作為一般的I/0口線外，更重要的用途是它的第二功能。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。EA/VPP：外部訪問允許。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。對(duì)外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。 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AT89S51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用1個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)，狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，蜂鳴器組成。然后南北向路口綠燈亮38s后轉(zhuǎn)黃燈亮2s,再轉(zhuǎn)紅燈亮20s。如果發(fā)生緊急事件, 則按下按鈕, 此時(shí)東西、南北向都亮紅燈。時(shí)鐘采用倒計(jì)時(shí)方式顯示, 即各燈亮?xí)r, 時(shí)鐘為點(diǎn)亮的最大時(shí)間, 以后每1s 顯示數(shù)據(jù)減1, 直到減為0 以后指示燈再進(jìn)行變換。所有的時(shí)間設(shè)置都可以根據(jù)車流量實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整?？傊?，本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的功能除了典型的交通燈功能之外，只要功能還有：全部禁行、全部通行、南北方向通行、東西方向通行、高峰控制、警報(bào)提示、各方向各時(shí)段通行時(shí)間自定義、手動(dòng)復(fù)位等。當(dāng)開關(guān)按下之后，可視為傳感器發(fā)現(xiàn)了闖紅燈的車輛，于是蜂鳴器發(fā)警示音。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。 LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。以八段共陰管為例，它有8個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示sP，即點(diǎn))，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起。為方便起見，本文主要討論共陰八段LED數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。 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。（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(duì)稱分布的。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