【正文】 亮，南北紅燈亮。此狀態(tài)下，東西允許通行，南北禁止通行。（4）東西黃燈閃爍5s，南北保持紅燈亮。此狀態(tài)下除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車(chē)輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。主程序采用查詢方式定時(shí)，獲取交通燈的各種狀態(tài)。 車(chē)流量采樣程序設(shè)計(jì)車(chē)流量采樣程序主要功能是采樣各路口的車(chē)流量，每次紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈前兩秒對(duì)路口車(chē)流量進(jìn)行采樣，然后根據(jù)采樣后得到的車(chē)流量的大小來(lái)分配紅綠燈的時(shí)間。根據(jù)兩方向車(chē)流量的比例分成5個(gè)區(qū)域：，。 時(shí)間調(diào)整在此只劃定5個(gè)范圍。，表示南北方向車(chē)流量暢通，東西方向車(chē)流量擁擠。，表示南北方向車(chē)流量比東西車(chē)流量少。，表示南北車(chē)流量與東西車(chē)流量差距不大。，表示南北車(chē)流量比東西車(chē)流量多。，表示南北方向車(chē)流量擁擠，東西方向車(chē)流量暢通。時(shí)間設(shè)置以40s為基準(zhǔn)，南北綠燈時(shí)間增加10s，東西綠燈時(shí)間減少10s。，南北綠燈時(shí)間增加20s，東西綠燈時(shí)間減少20s。，南北綠燈時(shí)間減少10s，東西綠燈時(shí)間增加10s。，南北綠燈時(shí)間減少20s，東西綠燈時(shí)間增加20s。根據(jù)紅綠燈時(shí)間調(diào)整原理，一個(gè)周期下來(lái)，count_SN，count_EW中分別存儲(chǔ)著南北，東西的車(chē)流量，接下來(lái)求單位時(shí)間車(chē)流量，此時(shí)南北向時(shí)間，東西向時(shí)間分別存儲(chǔ)在tt_SN，tt_EW中，則兩個(gè)方向的流量比例為（count_SN /tt_SN）/（count_EW/tt_EW）=( count_SN * tt_EW)／(count_EW * tt_SN),顯然該比例是1左右?guī)?shù)的值，然而單片機(jī)程序中只取整數(shù)，重要的數(shù)據(jù)信息就會(huì)丟失，所以本設(shè)計(jì)中首先將(R5*R1)乘以10，比例就變?yōu)?0左右的值。將該比例值放在A，然后根據(jù)A的大小進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具體時(shí)間設(shè)置表41.表41 比例及調(diào)整時(shí)間南北與東西向比例調(diào)整南北向時(shí)間2030405060調(diào)整東西向時(shí)間6050403020顯示時(shí)間減1否是顯示時(shí)間是否為0顯示時(shí)間是否為5開(kāi)始初始化第一狀態(tài)，第一狀態(tài)顯示時(shí)間顯示時(shí)間減1顯示時(shí)間是否為5否是第二狀態(tài)，第二狀態(tài)顯示時(shí)間顯示時(shí)間減1顯示時(shí)間是否為0第三狀態(tài)，第三狀態(tài)顯示時(shí)間顯示時(shí)間減1否是否第四狀態(tài)，第四狀態(tài)顯示時(shí)間是 主程序流程圖開(kāi)始記錄車(chē)流量數(shù)據(jù)a與b相當(dāng)基準(zhǔn)狀態(tài)a/b南北綠燈增加10s，東西綠燈減少10秒a/ba/b南北綠燈減少10s，東西綠燈增加10sa/b南北綠燈減少20s，東西綠燈增加20sYNYY南北綠燈增加20s，東西綠燈減少20sNNNYY 車(chē)流量程序流程圖 顯示程序設(shè)計(jì)交通燈的時(shí)間顯示主要是通過(guò)數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管。開(kāi)始段選個(gè)位數(shù)顯示數(shù)碼管輸出顯示數(shù)據(jù)段選十位數(shù)顯示數(shù)碼管輸出顯示數(shù)據(jù) 顯示程序流程圖 理論基礎(chǔ)知識(shí) 定時(shí)器原理定時(shí)器工作的基本原理其實(shí)就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個(gè)初值是送到TH和TL中的。它是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值，即所要求的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C，把計(jì)數(shù)初值設(shè)定為T(mén)C 可得到如下計(jì)算通式：TC=MC式中，M為計(jì)數(shù)器模值。計(jì)數(shù)值并不是目的，目的是時(shí)間值，設(shè)計(jì)1次的時(shí)間，即定時(shí)器計(jì)數(shù)脈沖的周期為T(mén)0，它是單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的12倍，設(shè)要求的時(shí)間值為T(mén)，則有C=T／T0。計(jì)算通式變?yōu)椋篢=（M－TC）T0模值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為8192；在方式1時(shí)M的值為65536；在方式2和3為256。就此可以算出各種方式的最大延時(shí)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過(guò)12分頻后。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，若使用軟件則會(huì)耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時(shí)間計(jì)時(shí)方面卻不可能只用計(jì)數(shù)器，因?yàn)轱@然1秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們還必須采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題。 軟件延時(shí)原理MCS51的工作頻率為12MHZ，機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/12MHZ）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定1秒的時(shí)間，但同時(shí)由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)。我們?cè)O(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器和使T0定時(shí)50毫秒。這樣每當(dāng)T0到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，CPU先使軟件計(jì)數(shù)器減1，然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到。設(shè)定定時(shí)器需要定時(shí)50毫秒，故T0必須工作于方式1。要求初值：TC=MT*T0=21650ms/1us=15536=3CBOH. 本章小結(jié)本章主要對(duì)智能交通燈軟件方面進(jìn)行了介紹。主要包括了三個(gè)方面的軟件設(shè)計(jì)思路及原理：交通燈主程序的設(shè)計(jì)，車(chē)流量采樣程序的設(shè)計(jì)以及數(shù)碼管顯示程序的設(shè)計(jì)。最后概述了定時(shí)器原理和軟件延時(shí)原理。39第5章 智能交通燈的仿真第5章 智能交通燈的仿真 Proteus軟件介紹Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真的軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，軟件的特點(diǎn)是：（1）實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、IIC調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤(pán)和LCD系統(tǒng)仿真的功能：各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器燈。（2）支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有：6800系列、8051系列、AVR系列、PIC14系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（3）提供軟件調(diào)試功能。硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVison4等軟件。（4）具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能非常強(qiáng)大。 仿真過(guò)程介紹 用PROTEUS繪制原理圖運(yùn)行PROTEUS VSM的ISIS后出現(xiàn)相應(yīng)的界面，點(diǎn)狀的柵格區(qū)域?yàn)槔L圖區(qū)。在左側(cè)的上方為電路圖概覽區(qū)，下方則是元器件列表區(qū)。單擊P后出現(xiàn)的Pick Device添加元器件的對(duì)話框，輸入所要添加的器件名稱(chēng)，則該器件就會(huì)出現(xiàn)在右側(cè)，單擊OK按鈕，完成一個(gè)元器件的添加。重復(fù)以上過(guò)程，添加好電路中所需要的元器件。在元器件列表區(qū)選中某元器件后，在電路圖概覽區(qū)會(huì)出現(xiàn)該元器件，用鼠標(biāo)將其拖至繪圖區(qū)，將所有需要的元器件在繪圖區(qū)放置好，既開(kāi)始連線。連線方法很簡(jiǎn)單，將鼠標(biāo)移至元器件引腳后出現(xiàn)一個(gè)小十字，再次單擊左鍵就完成了一次連線。在布線時(shí)，如果需要轉(zhuǎn)彎，可以在要轉(zhuǎn)彎處單擊鼠標(biāo)左鍵。 PROTEUS對(duì)單片機(jī)內(nèi)核的仿真PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真軟件在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)注意到和單片機(jī)各種編譯程序的整合了，如它可以和Keil，Wave6000等編譯模擬軟件結(jié)合使用。因?yàn)镵eil使用方便，具有強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。把Proteus和Keil結(jié)合起來(lái)調(diào)試硬件就方便了好多，我采用的就是“Proteus+Keil”的仿真方法，具體步驟如下：首先運(yùn)行PROTEUS VSM的ISIS,畫(huà)好原理圖后。 定義代碼生成工具對(duì)話框用Keil軟件寫(xiě)好程序，并編譯生成相應(yīng)的HEX文件。電路圖繪制完成后，再添加AT89S52的應(yīng)用程序。鼠標(biāo)移至AT89S51上，雙擊鼠標(biāo)左鍵。在Program （可以接受3種格式的文件），再給AT89S52輸入晶振頻率。此處默認(rèn)為12MHZ，單擊OK按鈕完成程序添加工作，下面就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真了。單擊主界面下方的按鈕開(kāi)始系統(tǒng)仿真。PROTEUS VSM所進(jìn)行的是一種交互式仿真，在仿真進(jìn)行中可以對(duì)各控制按鈕、開(kāi)關(guān)等進(jìn)行操作，系統(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)會(huì)被真實(shí)的反映出來(lái)。在這個(gè)例子里，開(kāi)始仿真后，開(kāi)關(guān)按鈕通過(guò)鼠標(biāo)單擊來(lái)改變狀態(tài)，改變的狀態(tài)會(huì)在LED和數(shù)碼管顯示出來(lái)。 創(chuàng)建源代碼對(duì)話框 仿真結(jié)果與分析設(shè)南北向?yàn)閍路口，東西向車(chē)為b路口。（1）當(dāng)交通燈開(kāi)始工作后，執(zhí)行初始狀態(tài)。系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入狀態(tài)1：南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)40秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)40秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 默認(rèn)狀態(tài)仿真圖（2）當(dāng)手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)，使a路口車(chē)流量與b路口流量相當(dāng)時(shí)，a/b=。系統(tǒng)將紅綠燈時(shí)間調(diào)整為40s、40s。南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)40秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)40秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 a/b=1時(shí)仿真圖（3）當(dāng)手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)，使a路口車(chē)流量大于b路口流量,。系統(tǒng)將紅綠燈時(shí)間調(diào)整為50s、30s。南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)50秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)30秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 （4）當(dāng)手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)將紅綠燈時(shí)間調(diào)整為60、20s。南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)60秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 （5）當(dāng)手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)將紅綠燈時(shí)間調(diào)整為50s。南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)30秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)50秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 （6）當(dāng)手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)將紅綠燈時(shí)間調(diào)整為60s。南北向綠燈，東西向紅燈，倒計(jì)時(shí)20秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，南北向黃燈開(kāi)始閃爍5s，東西向保持紅燈。然后，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)60秒。倒計(jì)時(shí)到5s時(shí)，東西向黃燈開(kāi)始閃爍5s，南北向保持紅燈。 本章小結(jié)本章首先對(duì)proteus軟件進(jìn)行了介紹，后面展示了各種情況的仿真模擬圖。 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)交通燈控制在交通運(yùn)輸領(lǐng)域有著非常重要的作用。本系統(tǒng)采用以單片機(jī)為中心控制器，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的紅綠燈顯示和倒讀秒功能，并能根據(jù)車(chē)流量的變化自動(dòng)調(diào)整紅綠燈時(shí)間。首先通過(guò)信息采集，主要是對(duì)路口各方向的車(chē)流量進(jìn)行采集。本設(shè)計(jì)采用比例的方法利用紅外線傳感器只計(jì)算出需比較兩個(gè)相對(duì)通行路口車(chē)流量的比值即可。該系統(tǒng)可完成紅綠燈傳統(tǒng)的控制功能，紅綠黃燈按一定的規(guī)律依次循環(huán)顯示，并采用LED顯示器，以動(dòng)態(tài)掃描的方式完成倒計(jì)時(shí)功能。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感器對(duì)車(chē)流量的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。將采集的數(shù)據(jù)以脈沖信號(hào)的方式傳送還給控制中心，進(jìn)行分析比較。根據(jù)比較的結(jié)果，將具體的車(chē)流量轉(zhuǎn)換成兩車(chē)流量大小的比值。根據(jù)比值與紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系輸出時(shí)長(zhǎng)控制信號(hào)，使交通信號(hào)燈可根據(jù)車(chē)流量改變，提高了交叉口的通行效率。本論文以現(xiàn)有智能交通燈理論為基礎(chǔ)，突破傳統(tǒng)思路，使問(wèn)題簡(jiǎn)化。將難點(diǎn)不再放在具體的車(chē)輛數(shù)的獲得，以及車(chē)輛數(shù)與紅綠燈時(shí)間的數(shù)學(xué)模型的建立。通過(guò)傳感器取得兩路口車(chē)輛數(shù)的比值。因紅綠燈以秒為單位，這在控制中是精度很低的，將比值和秒數(shù)對(duì)應(yīng)化數(shù)學(xué)模型很容易建立，便于實(shí)現(xiàn)，使智能交通信號(hào)燈從理論進(jìn)入實(shí)踐成為一種可能。并且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。經(jīng)進(jìn)一步研究和完善，有望推向?qū)嶋H應(yīng)用。參 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