【正文】 AM,具有完備的時鐘、年、月、日、時、分、秒和潤年自動補償及百年歷、還具有 12/24 小時與 AM/PM 的十二小時轉(zhuǎn)換等功能，可向系統(tǒng)提供年、月、時、分、秒。在時鐘電路中一般接 的晶振。智能交通燈控制 20當(dāng) CKFS 接 VSS 時，CKOUT 引腳輸出頻率為晶振頻率的 1/4；CKOUT:時鐘輸出線SQW:方波輸出線AD0—AD7:雙向地址/數(shù)據(jù)總線AS/ALE:地址鎖存線DS/RD:讀寫信號R/WR:寫信號線CS:片選信號線IRQ:中斷請求線 INTRESET:復(fù)位信號線PS:電源檢測信號線，用來控制寄存器 D 的 VRT 位STBY:掉電檢測線,當(dāng)此線為低時，禁止訪問芯片，這有利于電池供電。（5） 74LS244 芯片介紹： 該芯片為單向八同相三態(tài)緩沖/線驅(qū)動器。 整個系統(tǒng)的組成框圖針對道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。 (2) 考慮特殊車輛通行情況，設(shè)計緊急切換開關(guān)。用單片機(jī)設(shè)計不但設(shè)計簡單，而且成本低，用其設(shè)計的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計交通燈，系統(tǒng)構(gòu)圖如圖 1 所示：智能交通燈控制 21圖 41 系統(tǒng)組成框圖 交通燈CPU主控和存儲部分系統(tǒng)原理框圖 圖 42 系統(tǒng)原理框圖 驅(qū)動電路的設(shè)計智能交通燈控制 22由于十字路口 SN(南北)和 WE(東西)方向路口各有相同的四盞燈，只需要四個功率開關(guān)，兩個方向只用八個功率開關(guān)，用 P1 口作為輸出口，輸出數(shù)字量來達(dá)到控制功率開關(guān)，從而來控制交通燈的目的。驅(qū)動器選 74LS244，該驅(qū)動器為八同相三態(tài)單相驅(qū)動器。它可以將交流高壓和單片機(jī)低壓系統(tǒng)進(jìn)行電氣隔離，提高裝置的抗干擾能力；該器件是雙向可控硅的配套控制產(chǎn)品，輸入端驅(qū)動電流為 15mA，所以單片機(jī)的輸出需經(jīng) 74LS244 驅(qū)動。圖中 R、C 為吸收電路，可用于防止感性負(fù)載時，與電流不同步的過電壓；MY 是雙向穩(wěn)壓管，可防止交流電路中出現(xiàn)的雷電和操作過電壓。 圖 43 驅(qū)動電路智能交通燈控制 23 鍵盤及顯示電路使用 89C51 的 P0 和 P2 口利用 8155 驅(qū)動 6 個 LED 數(shù)碼顯示器和十個鍵的鍵盤，LED 用于顯示交通燈的狀態(tài)及時間，各個路口的剩余時間顯示經(jīng)串行通信后到AT89C2051 輸出驅(qū)動 LED 顯示剩余時間。顯示器用動態(tài)掃描的方式，8155 的 A 口輸出數(shù)字量，經(jīng)驅(qū)動器后，作為燈的段選；8155 的 C 口輸出經(jīng)反向器后作為位選。各鍵的定義如下：智能交通燈控制 24表 42 鍵盤功能定義 顯示器的各位功能定義：圖 45 顯示器個功能位 時鐘電路的設(shè)計本系統(tǒng)的實時時鐘電路采用一片 MC146818 實時時鐘電路芯片，該芯片是 24 腳封按 鍵 名稱 功 能 描 述K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10MODESNWERYGL+設(shè)置方式南北操作東西操作操作紅燈操作黃燈操作綠燈操作左拐燈時間加時間減備用智能交通燈控制 25裝的 CMOS 型集成電路，它具備完備的時鐘、年、月、日、時、分、秒和潤年自動補償及百年歷等功能，可向系統(tǒng)提供年、月、時、分、秒。工作電壓為 3～6V，工作電流小于 50μA, 振蕩時鐘頻率為 .(2) 芯片內(nèi)部含有可以借給用戶的 50 個字節(jié)的靜態(tài) RAM,用于長期保存時間設(shè)置。電源用兩部分電源，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，+5V 的主要電源向 CPU 及MC146818 供電，同時向 可充電電源 B1 充電；當(dāng)系統(tǒng)斷電后，后備電池 B1 向MC146818 供電，保證實時時電路的不間斷工作。上電時，必須使時鐘芯片的 PS 引腳在 PLH 時間的低電平，以建立一個過渡狀態(tài)。將時鐘芯片的 AD0—AD7 與單片機(jī) P0 口數(shù)據(jù)/地址復(fù)用總線相連，并將單片機(jī)的ALE、WR 、RD、INT1 信號線一一對應(yīng)接到時鐘芯片的引腳上，即可完成硬件接口，通過片選 CS,選中時鐘芯片，然后對其進(jìn)行讀 /寫操作。車輛檢測器分為闖紅燈檢測和車流感應(yīng)檢測兩組, 其分布情況如圖 410 所示。各檢測器檢測到的信號送入處理機(jī)，經(jīng)處理后形成數(shù)字信號，再通過或門電路接入單片機(jī)主控系統(tǒng)，再做相應(yīng)的處理。環(huán)形線圈車輛檢測器，靈敏度高，具備車型分類功能等優(yōu)勢。工作原理：環(huán)形線圈車輛檢測器是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測器，它的傳感器是一個埋在路面下，通有一定工作電流的環(huán)形線圈 。圖 47 車輛檢測器分布圖有車檢測的原理框圖： 地埋線圈線（四路）耦合振蕩電路（四路）信號整形電路及電子開關(guān)選擇電路89C51 智能交通燈控制 28圖 48 有車檢測的原理框圖 目前國際上常用的車輛檢測器主要有環(huán)形線圈車輛檢測器，視頻車輛檢測器和微波車輛檢測器，其中環(huán)形線圈車輛檢測器由于其高準(zhǔn)確率，低成本，和高可靠性而被大量使用。所以本系統(tǒng)采用地感環(huán)型線圈檢測車輛。當(dāng)車輛通過環(huán)形地埋線圈或停在環(huán)形地埋線圈上時，車輛自身鐵質(zhì)切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測器通過檢測該電感變化量就可以檢測出車輛的存在。多匝數(shù)專用環(huán)形線圈線埋設(shè)于路面，它等效為一個感性器件，實際上它也是耦合振蕩電路的一部分，其振蕩信號通過信號整型電路和電子開關(guān)選擇電路先送入或門芯片，在送入 89C51 的 T0和 T1 端，進(jìn)行計數(shù),當(dāng)計數(shù)器滿時，產(chǎn)生中斷。耦合振蕩電路如圖所示，這是一個電容反饋三點式振蕩電路（對此電路的詳細(xì)分析這里不再熬述） ，其振蕩頻率在 300KHz 左右,兩個反接的 穩(wěn)壓管使正弦振蕩信號被抑制在5V 至+5V 的范圍內(nèi)，耦合變壓器原副邊匝數(shù)比為 1：1，P6KE12CA 是一個瞬間抑制二極管用于抑制由靜電等原因產(chǎn)生的瞬間高壓。另外，一路環(huán)形地埋線圈對應(yīng)一個檢測通道，共有四路檢測通道，這里只畫出了其中一路。241。216。223。166。車輛檢測部分的輸入是通過或門 74LS32 和與門輸入到單片機(jī)的 T0 和 T1 口，設(shè)定內(nèi)部計數(shù)器的值，當(dāng)內(nèi)部計數(shù)器滿時，則產(chǎn)生中斷，處理相應(yīng)的程序。 智能交通燈控制 30圖 410 車輛檢測部分車輛檢測部分用來判斷各方向車輛狀況,比如：20秒內(nèi)可以通過的車輛為20輛，當(dāng)20秒內(nèi)南往北方向車輛通過車輛達(dá)不到20輛時，判斷該方向為少車，當(dāng)20秒內(nèi)北往南方向車輛通過車輛也達(dá)不到20輛時，判斷該方向也為少車，下一次通行仍為20秒，當(dāng)20秒時間內(nèi)南往北或北往南任意一個方向通過的車輛達(dá)20輛時證明該狀態(tài)車輛較多，下一次該方向綠燈放行時間改為40秒，當(dāng)40秒內(nèi)通過的車輛數(shù)達(dá)45輛時車輛判斷為擁擠，下一次綠燈放行時間改仍為40秒，當(dāng)40秒車輛上通過車輛達(dá)不到45輛時，判斷為少車，下次綠燈放行時間改為20秒， 依此類推。這樣檢測，某次可能不準(zhǔn)確，但下次肯定能彌補回來，累積計算是很準(zhǔn)確的，這就是人們常說的“模糊控制”。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化，雖然最后由于每個路口的綠燈放行時間延長而使等候的時間變長，但比塞車等候的時間短得多。由于南往北，北往南時間顯示相同，所以只要一個方向多車，下次時間就要加長東往西，西往東也一樣，顯示時間選擇如表42.智能交通燈控制 31表42 顯示時間選擇車輛情況本次該方向通行時間下次該方向通行時間本次該方向通行時間本次該方向通行時間南往北少車北往南少車20 秒 20 秒 40 秒 20 秒南往北少車北往南多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒南往北多車北往南少車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒南往北多車北往南多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西少車西往東少車20 秒 20 秒 40 秒 20 秒東往西少車西往東多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西多車西往東少車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西多車西往東多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒 串行通信接口的設(shè)計串行通信是路口控制基站和交通燈信號控制機(jī)之間的通信。串行通信采用 RS422 總線形式。智能交通燈控制 32圖 411 串行通信接口電路圖智能交通燈控制 335 軟件設(shè)計交通信號控制系統(tǒng)的程序設(shè)計采用的是單片機(jī)匯編語言設(shè)計。每個模塊都是一個相對獨立特定子功能。 交通控制設(shè)計主要滿足以下功能 （1）系統(tǒng)參數(shù)的顯示、查詢及修改功能。 （2）多種控制方式的切換。本系統(tǒng)采用了手動控制，定時段控制和實時控制這三種控制方式。采用串行通信。四個方向的紅、黃、綠和左轉(zhuǎn)燈時間控制，檢測器，車輛通行時間表，最大延遲時間，串行波特率，時間等參數(shù)。主程序調(diào)用各功能模塊，并將它們聯(lián)系起來，從而形成一個整體，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理。程序框圖中，圓角長方形表示起、止框，平行四邊形表示輸入、輸出框，長方形表示處理框、執(zhí)行框，用于賦值、計算，菱形表示判斷框，成立寫是或 Y，不成立則寫否或 N。隨后進(jìn)行各控制判斷，再進(jìn)入相應(yīng)的程序處理。智能交通燈控制 35圖 51 系統(tǒng)主程序框圖在交通信號控制系統(tǒng)中，為了測試及維護(hù)的需要，一般都設(shè)有手動控制模式。 N Y N Y入 口全“1”送 C 口有鍵按下？（列值=3F）（列值=3F）延時 20ms 去抖掃 描 C 口被按鍵在本行？(列值≠0)（列值 ≠0）竄鍵標(biāo)志位加“1”竄鍵？（R2≠0)R4←列值 R3←行值行值左移一位掃完一遍？取鍵值（KEY CODE）A=0 返回NNYYY智能交通燈控制 36圖 55 求鍵盤掃描程序框圖 N Y NNY數(shù)字鍵處理程序入 口行序號初值送 R1 行值右移一位行值 R3=0?行序號左移四位和列值低四位相加得關(guān)鍵字查到關(guān)鍵字？鍵值送 A數(shù)字鍵？功能鍵處理程序鍵計數(shù)器加“1”行序號加“1”返 回智能交通燈控制 37圖 56 求鍵值子程序框圖 開 始送字位碼到“C”口送字段碼到“A”口延時子程序位選左移一位六位顯示完？返 回智能交通燈控制 38圖 57 顯示子程序框圖 開 始初始化子程序測量單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)NE=NK—N有車狀態(tài)置位、數(shù)據(jù)處理及通訊判斷是否有車?NK 與 N 比較判斷是否正常工工作？無車狀態(tài)置位Y智能交通燈控制 39圖 58 有無車輛的檢測程序框圖6 智能交通燈方案的局部仿真PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真軟件在設(shè)計時已經(jīng)注意到和單片機(jī)各種編譯程序的整合了，具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。 圖61 定義代碼生成工具對話框 選擇“源代碼”→添加/移除源代碼菜單項對話框，如圖所示：智能交通燈控制 40圖62 添加/刪除源文件對話框在在目標(biāo)處理器選項區(qū)，單擊下三角按鈕，選擇ASEM52工具。圖63 創(chuàng)建源代碼對話框，即完成了文件的創(chuàng)建。將鼠標(biāo)移至AT89C51 上, 單擊鼠標(biāo)右鍵使之處于選中狀態(tài), 在該器件上單擊左鍵, 打開如圖11所示的對話框。單擊主界面下方的按鈕開始系統(tǒng)仿真。仿真結(jié)果如圖。我設(shè)計的基于單片機(jī)為核心的交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路、部分軟件的程序框圖和程序清單，在付濤老師的精心指導(dǎo)下和小組成員的共同努力與幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計才得以結(jié)束，在此我對他們表示衷心的感謝！讓我大聲的說聲：謝謝你們！通過本次設(shè)計，使我對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了一個系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，獲得了許多新的知識，以及對以前不理解或不懂的地方進(jìn)行了復(fù)習(xí)，讓我有了新的認(rèn)識和理解。尤其是在單片機(jī)系統(tǒng)方面，讓我對以前的知識得到了強(qiáng)化，也學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，對系統(tǒng)的設(shè)計有進(jìn)一步的理解。在系統(tǒng)硬件和軟件目標(biāo)設(shè)計過程中，硬件的選擇是