【正文】 的改變而改變。這一些列的特殊功能，改善了道路交通情況，提高了道路的利用率，也給人們帶來了很大的便利。 另外， 在 道路 交通燈 的發(fā)展 過程中， 自適應(yīng)理論一直是世界 各 種 研究機(jī)構(gòu) 研究的熱點(diǎn) ， 比如 英國的 scoots 和 澳大利亞的 scats 系統(tǒng) 都有著自適應(yīng)理論的影子 。 我國 的 交通 事業(yè)的 起步 較 西方國家來說是比較晚的 ， 并 且在前期的時(shí)候 前進(jìn) 得 比較緩慢。 隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展， 我國的 交 管部門 以 技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新 為方針， 拋棄 了 在 我 國 一些 大中城市里 舊有的 交通燈 控制 模式 ， 而是采用 某些科技前沿 的控制技術(shù) ， 即使 在 普及率 和 規(guī)模 上 與世界發(fā)達(dá)國家有 著 很大 差距 ， 但 在某些 領(lǐng)域 上 的技術(shù)水準(zhǔn) 已處 在世界領(lǐng)先 水平 。 設(shè)計(jì) 任務(wù) 及目的 ： 通過 本 次畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 熟悉和 掌握 單片機(jī)的 C 語言 的編寫 ， 學(xué)習(xí)和了解一些單片機(jī)的知識(shí)，最后 理論聯(lián)系實(shí)踐，提高 自己 的 實(shí)踐 能力； 另外， 通過 智能 交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握 單片機(jī)的 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的使用， 會(huì)編寫單片機(jī)的簡單程序 ，充分發(fā)揮個(gè) 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 人能力， 最終設(shè)計(jì)出一套帶有特殊功能的交通燈控制系統(tǒng)，并用實(shí)物模擬出來。 第二章 方案總體設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì) 采 用 STC89C52RC 單片機(jī)為 控制 單元 ， 完成 交通 燈對 道路 交通的智能控制。 該系統(tǒng) 相對 于 傳統(tǒng)的交通燈來說其使用 可靠 、 結(jié)構(gòu)簡單 、 費(fèi)用 低 ， 實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便，有 較好 的 發(fā)展 前景。 時(shí)間 顯示方案的選擇 方案 一 ： 選擇 數(shù)碼管顯示， 對于數(shù)碼管來說其 工作 電流 低 ，一般在 10 毫安便可以正常工作，它 體積小 不占用電路板太大位置，另外它的 使用的 壽命長、可靠性 較 高， 最后它的 響應(yīng)時(shí)間 非常的 短 ， 一般 低于 微秒 ， 在電壓電流很低的 狀況 下 數(shù)碼管的 亮度也比較高。 根據(jù) 上 面的 兩種方 案的 比較 ， 本設(shè)計(jì)中交通燈的時(shí)間的顯示器件采用方案一的數(shù)碼管。 方案二：采用獨(dú)立按鍵，獨(dú)立按鍵在開發(fā)板上 共有八個(gè)， 每一個(gè)按鍵需要連接一個(gè) I/O口 即可實(shí)現(xiàn)信號輸入 ， 而 編程簡單。 輸入方案 本課程設(shè)計(jì)中輸入主要是車流量檢測的模擬按鍵和復(fù)位的按鍵兩種輸入情況。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有 RAM 及計(jì)數(shù)器。 方案二： 由于本設(shè)計(jì)中的輸入量不是很多，所以可以讓 單片機(jī) 的 I/O 口 直接 和獨(dú)立按鍵連接 ，這樣不僅 編程簡潔，使用 方便 ， 而 且成本 也 低。 結(jié)合 本設(shè)計(jì)的實(shí)際，在 按鍵 輸入時(shí) 并無太 復(fù)雜的 要求 ， 所以 選擇 方案二 作為輸入方案 。 而然 對于 不 一樣 的 處理器 來說 ，其 可讀可運(yùn)行的 匯編語言可能 會(huì)存在不同 ，因此可 移植性較低 。 但 是 它會(huì)占用 較多 的 RAM， 而且比 匯編 語言的 執(zhí)行效率 低 。 總體設(shè)計(jì)方案 首先需要 清楚地知道 交通 信號燈實(shí)際轉(zhuǎn)變 時(shí) 的情況和規(guī)律。如圖 1所示。紅燈亮表示禁止通行；綠燈亮表示允許通行； 黃燈閃爍時(shí) 表示紅、綠燈 之間 即將 轉(zhuǎn)變 ，之前通行的 方向 變?yōu)?等待禁行、禁行的 方向 變?yōu)?等待通行。具體的情況是，首先 打開電源 ， 系統(tǒng)進(jìn)入 起 始狀態(tài) 1，此時(shí)，東西 向 紅燈 點(diǎn) 亮，南北 向 綠燈點(diǎn) 亮， 東西 向車道的 車流量 開始 檢測， 經(jīng)過 一段 時(shí)間后，東西 向 紅燈 點(diǎn) 亮，南北 向 綠燈 熄 滅，南北 向 黃燈閃爍， 東西 向車道的 車流量 繼續(xù) 檢測， 再 經(jīng)過 一段 時(shí)間后，系統(tǒng)進(jìn)入狀態(tài) 2，東西 向 綠燈 點(diǎn) 亮，南北 向 紅燈 點(diǎn) 亮， 南北 向車道的 車流量 開始 檢測， 經(jīng)過若干時(shí)間后，東西 向紅燈 熄 滅，東西 向 黃燈閃爍，南北 向 紅燈 點(diǎn) 亮 ， 南北 向車道的 車流量 繼續(xù) 檢測，經(jīng)過若干時(shí)間后，返回到 起始 狀態(tài) 1，如此循環(huán)。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 所謂單片機(jī)最小系統(tǒng)是指 使單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)簡單運(yùn)行的最少的原件的組合 ，是保證單片正常 運(yùn)作的 電路， 不可缺少 。對于 51 單片機(jī)， 其 內(nèi) 部已經(jīng)有程序存儲(chǔ)器了，因此制作51單片機(jī)的 最小系統(tǒng)除了 需要 單片機(jī)本身外，只需 再 連接一個(gè) 時(shí)鐘電路 和一個(gè) 復(fù)位電路 就可以了 。 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 復(fù) 位 電 路時(shí) 鐘 電 路 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 單片機(jī)特性參數(shù) STC89C52RC 單片機(jī) 的 程序存儲(chǔ)空間 有 8千 字節(jié) ； 具有 512 字節(jié) 的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶 2K字節(jié) EEPROM 存儲(chǔ)空間；可直接使用串口下載； 8K 字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 ? 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ? 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，實(shí)際工頻可達(dá) 48MHz； ? 用戶應(yīng)用程序空間為 8Kbit， 片上 的 RAM 有 512bit； ? 32 個(gè) 通用 I/O 口，復(fù)位后為： P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口 /弱上 拉 。 設(shè)計(jì) 時(shí) 要注意這點(diǎn) 細(xì)節(jié) 。 圖 STC89C52 引腳圖 ? VCC：電源電壓 ? GND：接地 ? P0 口： P0口是一組 八 位雙向 I/O 口。 ? P1 口： P1口 是一 組八 位 的 雙向 輸入輸出端 ， 內(nèi)部 有 上拉電阻， P1 端口 是 通用的。 ? P3 口： P3口 是一 組八 位 雙 的 向 輸入輸出端 ， 內(nèi)部 存在 上拉電阻 。 ? EA—— /VPP：外部訪問允許 ? XTAL1： 晶振 的 入口 。 STC89C52RC 的中斷源 STC89C52RC共 有 5個(gè)中斷源，它們 分別是 片內(nèi)串行口中斷 TI或 RI、 外中斷 INT0和 INT片內(nèi)定時(shí) /計(jì)數(shù)器溢出中斷 TF0， TF1， TF2，這 5 個(gè)中斷源 由 兩個(gè)特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 控制 。 另外構(gòu)成 時(shí)鐘 振蕩器 的是 單片機(jī) 內(nèi)部 的 一個(gè)反相放大器 ， XTAL1和 XTAL2 分別為 其 輸入 端 和輸出端 ，兩端 并接一個(gè) 石英晶體 和 兩 片 電容 即 可 組成 一個(gè) 自激振蕩器。 電路如圖 4 所示。一般在RST 端和 電源 之間 串接一個(gè) 按 鍵， 按鍵一端接高電平，一端接復(fù)位端， 當(dāng) 按鍵 接通 時(shí)， +5V電 壓 就會(huì) 立即 輸入 復(fù)位 端 子 。 然而 人 為按按鍵的時(shí)候 動(dòng)作再快 ，按鍵由按下到接通的這段時(shí)間里，按鍵接通的時(shí)間也有幾十毫秒 ， 因此按鍵按一次足以 滿足復(fù)位 時(shí)在 時(shí)間 上的需求 。 圖 復(fù)位電路 數(shù)碼管顯示電路 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，采用的是八位的共陰極數(shù)碼管，每一 位 數(shù)碼管 由 七段 LDE 和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光管 組 成（如圖 6所示）， 根據(jù)七段的 LED 的 不同時(shí)間的 顯示 來表示 不同的 字碼 。根據(jù)具體情況， 本設(shè)計(jì) 選擇了數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的方案 ， 實(shí)際上是利 用了人 們 的視覺暫留效應(yīng) 。 其電路 接線圖 如圖 7所示。 圖 數(shù)碼管顯示電路 有關(guān) 8位共陰數(shù)碼管 的位 碼和段碼 ， 分別 見 表 2和表 3. 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 1 2 3 4 5 6 7 8 0xfe 0xfd 0xfb 0xf7 0xef 0xdf 0xbf 0x7f 表 八位共陰數(shù)碼管位碼表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f 表 數(shù)碼管 09段碼表 在數(shù)碼管的顯示電路中， 74HC573 鎖存器 幾乎都是要用到的 。 74HC573 的八個(gè)鎖存器都是透明的 D 型鎖存器，當(dāng)使能（ G）為高時(shí)， Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（ D）輸入而變。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。 這種電路可以驅(qū)動(dòng)大 電容 或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。 車流量檢測模擬電路 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中， 本設(shè)計(jì) 用按鍵按的次數(shù)來代替車流量的大小，所以車流量的檢測即是按按鍵 ，按鍵按一次表示檢測到有一輛車通過。 其接線 圖 如圖 9 所示。 紅綠燈顯示電路 在本次交通燈的設(shè)計(jì)中，南北向和東西向各用三 個(gè)發(fā)光二極管 （紅、黃、綠 發(fā)光二極管各一個(gè) ）來指示，所以 本設(shè)計(jì) 采用了單片機(jī) P1 口 的 05號端子來控制 六個(gè)發(fā)光二極管，這六個(gè)二極管是共陽極的。 圖 紅綠燈電路圖 這些發(fā)光二極管由于是共陽極的，所以只有在單片機(jī) P1口為低電平的時(shí)候才會(huì)亮，根據(jù)交通燈的亮滅規(guī)律， P1 口各端子的狀態(tài)可以總結(jié)為表 4： 表 紅綠燈顯示編碼 由于該設(shè)計(jì)只用到了 P1 口 05 號六個(gè)端子，剩下的 7 號端子就為高電平。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中 ,這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器 ,匯編器 ,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ,項(xiàng)目管理器 ,調(diào)試器。 C51V7 版本是目前最高效、靈活的 8051 開發(fā)平臺(tái)。 程序流程圖 程序流程圖 在 程序分析 時(shí)有很大的作用 ， 也是分析程序 時(shí) 最基本、最重要的 工具。 在東西 向 紅燈亮的這段時(shí)間里 ， 東西 的車流量檢測程序一直執(zhí)行，直到 南北黃燈閃爍結(jié)束 ； 南北 向 黃燈結(jié)束后，程序進(jìn)入 狀態(tài) s2： 東西 向 綠燈亮，南北 向 紅燈亮，一段時(shí)間后，東西 向 黃 燈 閃爍，南北 向 紅燈依舊，在南北 向 紅燈亮的這一段時(shí)間里，南北 向車流量檢測程序一直執(zhí)行，直到東西 向 黃燈閃爍結(jié)束，東西 向 黃燈結(jié)束以后程序再次跳入 到初始狀態(tài) s1 即東西 向 紅燈亮，南北 向 綠燈亮， 以上為 交通燈運(yùn)行的 一個(gè)周期 ， 在這個(gè)周期中東西向和南北向的車流量的大小已經(jīng)被單片機(jī)所記錄， 根據(jù)記錄的車流量的大小，在下一個(gè)狀態(tài) 程序運(yùn)行時(shí)，交通燈的顯示時(shí)長會(huì)根據(jù)單片機(jī)上周期所記錄的車流量的大小來改變。如圖 15 所示。而在本次設(shè)計(jì)中對按鍵的消抖采用的是判斷標(biāo)志位 flag 和交通燈的狀態(tài) S來實(shí)現(xiàn)的，其原理是在按鍵第一個(gè)下降沿就執(zhí)行相關(guān)的程序，而不是在按鍵穩(wěn)定閉合的時(shí)候才開始執(zhí)行。 初始化程序 void init() { half_sec = 0。 //交通燈狀態(tài)選擇標(biāo)志 t = 0。//南北 向 車流量 count2=0。 ew_Rtime=15。 Ytime = 5。//黃燈標(biāo)志位置零 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 IT1 = 0。 //設(shè) 定 外部中斷 0 在 低電平觸發(fā) EX0 = 1。 TMOD = 0x11。 TL0 = (65536 50000)%256。 //開總中斷 ET0 = 1。 //啟動(dòng)定時(shí)器 0 } 在初始化程序，設(shè)定了兩主道的車流量大小以及系統(tǒng)開啟時(shí)，兩道紅綠黃燈燈的顯示時(shí)長等參數(shù)， 另外還設(shè) 定 了單片機(jī) 運(yùn)行時(shí) 的中斷方式和定時(shí)器 類型 。amp。 //設(shè)置車道燈 dula = 1。 //存入段碼 值 ，顯示綠燈 的 十位 dula = 0。 //消影 wela = 1。 //存入位選 wela = 0。 //消影 delay(4)。 P0 = table[(sec Ytime)%10]。 P0 = 0xff。 P0 = 0xfd。 P0 = 0。 對于本設(shè)計(jì)中數(shù)碼 管和二極管點(diǎn)亮的程序， 以上 面 這 段程序?yàn)槔?，這是在主程序中的一小段程序，其表示的是南北綠燈點(diǎn)亮 以及南北綠燈 顯示時(shí)長的程序，首先判斷此時(shí)是什么狀態(tài)，這里有條件 :s==1amp。yellowflag==0，可見是狀態(tài) 1 中南北 向 綠燈 點(diǎn) 亮，東西 向 紅燈 點(diǎn) 亮的狀態(tài)。 黃燈閃爍程序 上海海事大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 if((s == 1)amp。 (yellowflag == 1)) { if(half_sec % 2) { P1 = 0xf9。 //車道黃燈開 } //前面實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍 ???? 以上是南北黃燈閃爍的程序，其主要設(shè)計(jì)思路是 南北黃燈開始時(shí)，讓它點(diǎn)亮一秒，一秒后黃燈便熄滅，熄滅一秒后再點(diǎn)亮 。 延時(shí)函數(shù) 程序 void delay(uint z) { uchar x,y。x0。y0。 } 上面的這段代碼 的毫秒延時(shí)是不精確的，只能提供延時(shí)的效果，不能精確做到延時(shí)到所需的時(shí)間。這個(gè)函數(shù)主要用在數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的時(shí)候 車流量按鍵模擬程序 void keyscan() { if((