-.z基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)作者**：龍攀專業(yè)名稱：通信工程指導(dǎo)教師：陳明明講師-.z摘要交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通開展產(chǎn)生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。交通燈是城市的重要指揮系統(tǒng)，與人們的日常生活密切相關(guān)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速開展，車輛也隨之越來越多，所以交通擁擠與平安等一系列問題也變得很重要。而如今我們的社會已經(jīng)進(jìn)入到一個飛速開展的社會，所以在對于人越來越多，車越來越多的世界，我們更加需要的是一種平安感，需要一種智能化的時代的到來。交通平安更加是我們應(yīng)該去關(guān)注的一個問題。而本論文則是研究一種基于AT89C52單片機(jī)芯片的交通燈信號控制系統(tǒng)，有著許多功能模塊組成。實現(xiàn)了十字路口的智能交通燈控制。而我利用Proteus與Keil來可以對此交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)展仿真。通過仿真本設(shè)計能模擬出根本的控制系統(tǒng)還能進(jìn)展倒計時顯示，可以檢測道口流量，并且可以根據(jù)流量大小改變紅綠燈的顯示時間，有效地實現(xiàn)了智能交通燈的控制。該系統(tǒng)能夠簡單有效地疏導(dǎo)交通，提高穿插口的通行能力，實現(xiàn)智能交通燈控制，提高交通平安，減少交通事故。該系統(tǒng)同時也擁有構(gòu)造簡單、可靠性高、本錢低、實時性好、安裝維護(hù)方便，并且具有良好的擴(kuò)展完善特點有廣泛的前景。并且這也是解決城市交通的一種很不錯的系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)ProteusKeilAbstractTrafficcontrolsystemisamodernsocietywithlogistics,travelandothertransportationdevelopmentproduceauniquesetofpublicmanagementsystem.Toensuretheefficientandsafetrafficorder,inadditiontoformulateaseriesoftrafficrules,stillmustpassacertaintechnologicalmeanstoachievethem.Thetrafficlightisanimportantmandsystemofcity,iscloselyrelatedtoPeople'sDailylives.Withtherapiddevelopmentofworldeconomy,thevehiclehasbeenmoreandmore,soaseriesofproblemssuchastrafficcongestionandsafetyalsobeesveryimportant.Today,oursocietyhasenteredintoarapiddevelopmentofsociety,somoreandmorepeopleareinfor,carmoreandmoreoftheworld,weneedmoreisakindofsenseofsecurity,needakindofintelligentera.Moretrafficsafetyisaproblemweshouldpayattentionto.WhilethispaperistostudyakindoftrafficsignalcontrolsystembasedonsinglechipmicroputerAT89C52chip,hasmanyfunctionmodules.Implementstheintersectionofintelligenttrafficlightcontrol.AndIcanuseProteusKeiltotrafficlightcontrolsystemsimulation.Throughthesimulationofthisdesigncansimulatethebasiccontrolsystemalsocancountdowndisplay,candetectcrossingtraffic,andcanchangeaccordingtothevolumeoftrafficlightsshowtime,effectivelyrealizetheintelligentcontroloftrafficlights.Thesystemcansimpletrafficeffectivelyandimprovethetrafficcapacityofintersection,theintelligenttrafficlightcontrol,improvethetrafficsafety,reducethenumberoftrafficaccidents.Thesystemalsohasasimplestructure,highreliability,lowcost,goodreal-time,convenientinstallationandmaintenance,andhasagoode*tensionimprovecharacteristicshavebroadprospects.Andthisisalsoaverygoodsolvewhichistheurbantrafficsystem.Keywords:Singlechipmicroputer,Thetrafficlight,Controlsystem,Proteus,Keil目錄TOC\o"1-3"\h\u22328摘要I31382AbstractII21160目錄III23968前言1138491系統(tǒng)設(shè)計與原理圖2265591.1課題背景 2276601.2方案的設(shè)計思路 3297171.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3151341.3.1交通燈的工作方式 4119761.4電路的設(shè)計與分析 417721.4.1芯片AT89C52的性能及其常用參數(shù)的分析 4319461.4.2單片機(jī)時鐘電路的設(shè)計 664661.4.3單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計 678871.5車流量監(jiān)測電路的分析與設(shè)計 7158001.6顯示電路的設(shè)計 8207332系統(tǒng)軟件設(shè)計1128462.1系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖 11299812.2控制器的軟件設(shè)計 11208422.3監(jiān)測和顯示原理設(shè)計 138533系統(tǒng)Proteus仿真61554總結(jié)157606致謝1614277參考文獻(xiàn)1717689附錄1系統(tǒng)原理圖1813447附錄2源程序19-.z前言當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國?道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定?對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志制止*一種轉(zhuǎn)向。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。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在穿插路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對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平安停車時可以進(jìn)入穿插路口。我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞。桿狀細(xì)胞對黃色的光特別敏感，三種錐狀細(xì)胞則分別對紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。由于這種視覺構(gòu)造，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍(lán)色也容易分辨，但因為眼球，對藍(lán)光敏感的感光細(xì)胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問的呀！顏色也有活動(activity)的含意，要表達(dá)熱或劇烈的話，最強(qiáng)是紅色，其次是黃色。綠色則有較冷及平靜的含意。因此，人們常以紅色代表危險，黃色代表警覺，綠色代表平安。而且，由于紅光的穿透力最強(qiáng)，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見度比擬低，也容易被看見，不會發(fā)生事故。所以我們用紅色表示制止我們生活中常見的是，只顯示燈和倒計時時間，且倒計時時間是不會改變的。假設(shè)*一方向上車流量大，待紅燈跳轉(zhuǎn)到綠燈時，一局部的車輛經(jīng)過了十字路口，還有一局部由于綠燈時間短而，不得再等下一個綠燈[。這樣就帶來了很大的不便，假設(shè)該方向上的車流量一直很大，使等候的車輛就越來越多。尤其在大城市的主干道路上，假設(shè)不解決這類問題，對城市的交通通行是一個嚴(yán)峻的考驗。本文設(shè)計的可監(jiān)測車流量的十字路口交通燈，可實現(xiàn)對東西車道的車流量進(jìn)展監(jiān)測并根據(jù)流量大小改變紅綠燈的顯示時間，這樣就提高了效率，緩解了車流量大的一支路，也減少了不必要的堵車現(xiàn)象。隨著數(shù)字化城市建立的進(jìn)程，對城市交通的要求不僅是智能化，而是網(wǎng)絡(luò)化、信息化。1系統(tǒng)設(shè)計與原理圖1.1課題背景科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動了交通工具的現(xiàn)代化，社會經(jīng)濟(jì)的開展則導(dǎo)致了交通量的急劇增長并進(jìn)而加劇了交通擁擠與阻塞的嚴(yán)重程度，城市交通的規(guī)模與復(fù)雜特性、傳統(tǒng)交通控制和交通擁擠一直是困擾世界各國的難題，目前美國每年由于交通擁擠造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2370億美元，而我國國內(nèi)百萬人以上的大城市每年由交通擁塞造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600億元，相當(dāng)于國內(nèi)生產(chǎn)總值的3.2%。解決城市交通問題的根本路徑有兩條：一是加快交通根底設(shè)施建立；二是加強(qiáng)交通管理。前者是開展城市交通，滿足各種交通需求的物質(zhì)根底；而后者則為合理使用現(xiàn)有交通設(shè)施。保證人車的平安，在良好的交通環(huán)境下，使現(xiàn)有設(shè)施的能力得以充分發(fā)揮。兩者相比，由于在大城市新建和擴(kuò)建道路的可能性受空間制約越來越小。當(dāng)前城市交通管理的重點也側(cè)重于加強(qiáng)交通管理。對平面穿插口的研究一般是應(yīng)用交通信號在時間上給車輛分配通行權(quán)，從而實現(xiàn)車輛在時間上的別離。智能的交通信號燈指揮著人和各種車輛的平安運行，實現(xiàn)紅、黃綠燈的自動指揮是城鄉(xiāng)交通管理現(xiàn)代化的重要課題。城市交通矛盾的日益突出，已開場影響城市的開展，為了解決這個問題，專家提出了許多建議，如限制私人購車，增加道路寬度，建立交橋，開展城市軌道交通等等。這些措施和方法雖然短期內(nèi)也能緩解交通壓力，但從長遠(yuǎn)來看，城市的空間畢竟是有限的，這些方法除了需要大量的資金支持外，還要付出沉重的代價。特別是像這樣的著名歷史文化古城，一味地擴(kuò)展路面，不僅使古建筑和古跡遭到破壞，也破壞了城市獨有特征。則解決城市擁堵的最科學(xué)又行之有效的途徑在哪里呢?最行之有效的良方或許就是大力開展智能化交通。智能化交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合運用于整個交通運輸，從而實現(xiàn)運輸方式和交通管理的現(xiàn)代化。交通問題是我國社會經(jīng)濟(jì)開展的一個大問題，我國的人口壓力、現(xiàn)代化建立、城市化等都將使這個問題日益突出.交通是否便捷是衡量一個城市生活水平與投資環(huán)境的重要指標(biāo).目前，我國許多大城市都在考慮建立地鐵或輕軌以緩解交通壓力.但是，建立地鐵或輕軌都需要大量的資金與時間，這對大多數(shù)中小城市都不現(xiàn)實.所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率已成為當(dāng)務(wù)之急，而提高交通控制系統(tǒng)的效率更是重中之重.目前，我國城市十字路口的交通燈控制系統(tǒng)根本上都采用定時控制方式.這樣必然產(chǎn)生如下弊端：當(dāng)*條道路的車流量很大卻要等待紅燈，而此時另一條空道或車流量相對少得多的道路卻依然按原定時間亮著綠燈，這種現(xiàn)象是未對道路的實際情況進(jìn)展實時監(jiān)控所造成的.這樣的交通控制系統(tǒng)效率低，容易造成交通擁擠，而且也浪費人力、物力.因此，我們有必要尋求一種具有智能的交通控制系統(tǒng).這種智能交通控制系統(tǒng)能夠根據(jù)車流量的變化自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠、實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，大大的提高了交通控制系統(tǒng)的效率.隨著我國人民生活水平的不斷提高，城市化的推進(jìn)與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問題日益突出，可以預(yù)見，智能交通控制系統(tǒng)將具有廣闊的應(yīng)用前景。1.2方案的設(shè)計思路在一個十字路口，東西方向和南北方向都有一個紅黃綠三色的交通燈，指揮車輛和行人的平安通行。紅燈亮制止通行，綠燈亮可以通行。黃燈亮是提醒人們紅綠燈即將切換，黃燈亮的時間在東西方向與南北方向是一致的，表1-1是指示燈亮的方案，我們假設(shè)東西方向的車流量比南北方向的車流量大。表1-1指示燈點亮的方案時間60S5S80S5S……東西道紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮……南北道綠燈亮黃燈亮紅燈亮黃燈亮……表1-1說明：〔1〕當(dāng)東西方向為紅燈，此方向車輛制止通行；南北方向為綠燈，此方向車輛可以通過。時間為60秒?！?〕當(dāng)黃燈閃爍5秒，警示車輛紅、綠燈的狀態(tài)即將切換?！?〕當(dāng)東西方向為綠燈，此方向車輛通行；南北方向為紅燈，南北方向的車輛制止通過。時間為80秒。東西方向車流大通行時間長。〔4〕這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能平安暢通的通行?！?〕此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。南北方向為綠燈時，監(jiān)測車流量電路開場工作，假設(shè)東西方向上等候車輛大于或等于50輛，則東西方向的綠燈亮的時間就增加10秒；南北道為紅燈，監(jiān)測車流量電路不工作。該系統(tǒng)主要由以下功能模塊組成：電源電路、復(fù)位電路、車流量監(jiān)測電路、交通燈初始值設(shè)置電路、顯示電路等。1.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計該系統(tǒng)的硬件電路按實現(xiàn)的功能來分，可分為以下幾個局部。其中，AT89C52單片機(jī)是整個電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作。外圍電路包括復(fù)位電路，電源電路、顯示電路、監(jiān)測電路等。1.3.1交通燈的工作方式〔1〕首先我們開場輸入交通燈初始時間，通過AT89C52單片機(jī)P1輸入到系統(tǒng)。(2)由AT89C52單片機(jī)的定時器每秒鐘通過P0口向8255的數(shù)據(jù)口送信息，由8255的PA口顯示紅、綠、黃燈的點亮情況；由8255的PC、PB口顯示每個燈的點亮?xí)r間。(3)AT89C52通過設(shè)置各個信號燈的點亮?xí)r間，綠、紅時間分別為60秒、80秒循環(huán)，然后友AT89C52的P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出?！?〕通過AT89C52單片機(jī)的P2.2位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng)該位為0就對系統(tǒng)進(jìn)展初始化，為1系統(tǒng)就開場工作。〔5〕增加每次南北道綠燈時間，車流量監(jiān)測的功能，并且通過查詢P2.1端口的電平是否為低，開關(guān)按下為低電平，數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入?！?〕綠燈時間倒計時完畢，重新循環(huán)。1.4電路的設(shè)計與分析1.4.1芯片AT89C52的性能及其常用參數(shù)的分析AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器〔PEROM〕和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器〔CPU〕和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出〔I/O〕端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)展編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)本錢。主要性能參數(shù)：·與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容

·8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器·1000次擦寫周期

·全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz·三級加密程序存儲器

·256×8字節(jié)內(nèi)部RAM·32個可編程I／O口線

·3個16位定時／計數(shù)器·8個中斷源

·可編程串行UART通道·低功耗空閑和掉電模式·軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能AT89C52P為40腳雙列直插封裝的8位通用微處理器如圖1-2所示，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C52內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8*c52一樣，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC內(nèi)部存放器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：*TAL1〔19腳〕和*TAL2〔18腳〕為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。圖1-2AT89C52引腳分布圖RST/Vpd〔9腳〕為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC〔40腳〕和VSS〔20腳〕為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義。引腳功能說明：·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1〞時，可作為高阻抗輸入端用?！1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動〔吸收或輸出電流〕4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1〞，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口?！2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動〔吸收或輸出電流〕4個TTL邏輯門電路?！3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動〔吸收或輸出電流〕4個TTL邏輯門電路?！ST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位?！LE/PROG：當(dāng)外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE〔地址鎖存允許〕輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)?！SEN：程序儲存允許〔PSEN〕輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令〔或數(shù)據(jù)〕時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。·EA/VPP：外部允許。欲使CPU僅外部程序存儲器〔地址為0000H—FFFFH〕，EA端必須保持低電平〔接地〕。·*TAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端?！?TAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。1.4.2單片機(jī)時鐘電路的設(shè)計AT89C52單片機(jī)的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳*TAL1和*TAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖[。時鐘電路是由*TAL1和*TAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容C1、C2為30pf構(gòu)成，電路如圖1-3所示。時鐘電路中晶體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時鐘頻率就高，所以該系統(tǒng)采用12M晶振。圖1-3時鐘電路1.4.3單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位電路有兩種形式：手動按鍵上電復(fù)位和上電復(fù)位，在本系統(tǒng)中采用的是手動按鍵上電復(fù)位，電路如圖1-4所示。由RST腳接上電容C3為10pF和R2為10K的電阻接地構(gòu)成。圖1-4復(fù)位電路系統(tǒng)的復(fù)位在任何一個的系統(tǒng)中都是必不可少的，他可以使整個控制芯片回到最初的狀態(tài)下。單片機(jī)的復(fù)位操作使得單片機(jī)進(jìn)入最初的原始狀態(tài)，讓程序從0000H地址單元開場執(zhí)行。有一些特殊的功能存放器復(fù)位后的主要狀態(tài)需要記住，要了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的韌始化局部是很重要的。AT89C52單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，AT89C52單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，就會一直在這個狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，如果為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，如果為低電平便會執(zhí)行外部程序。AT89C52單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時，會將其內(nèi)部的一些重要存放器設(shè)置為特定的值，內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。1.5車流量監(jiān)測電路的分析與設(shè)計現(xiàn)在我們對與大局部單片機(jī)的知識都已經(jīng)有所了解，則我們下面來進(jìn)展對于車流量的研究。首先我們要對于車流量的監(jiān)測，采用傳感器知識中的紅外對管電路來實現(xiàn)。常用的紅外發(fā)光二極管〔如SE303·PH303〕，其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光〔近紅外線約0.93μm〕。管壓降約1.4V，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因為脈動光〔調(diào)制光〕的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提頂峰值Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度т，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖中空比約為1/4~1/3；一些電氣產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。常見的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率〔1mW~10mW〕、中功率(20mW~50mW)和大功率(50mW~100mW以上)三大類。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動管上加上一定頻率的脈沖電壓。用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件，如紅外按收二極管，光電三極管等。實用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二極管。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外線才工作。本設(shè)計采用直設(shè)式，這樣每有一輛車經(jīng)過就能監(jiān)測到，再通過電路里的上下電平輸入到單片機(jī)AT89C52中去。電路設(shè)計如圖1-5所示。圖1-5監(jiān)測電路1.6顯示電路的設(shè)計一、AT89C52并行口的擴(kuò)展AT89C52雖然有4個8位I/O端口,但真正能提供借用的只有P1口,因為P2和P0口一般用于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù),P3口也有它的第二個功能。所以，AT89C52通常需要擴(kuò)展。因為我們用外部輸入來設(shè)定紅綠燈倒計時的初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個I/O端口，顯然AT89C52的端口是不夠，所以我們需要擴(kuò)展。擴(kuò)展的方法有兩種：〔1〕借用外部RAM地址來擴(kuò)展I/O端口；〔2〕采用I/O接口新片來擴(kuò)大。我們用8255的并行接口信片來擴(kuò)展I/O端口。二、8255輸出信號與數(shù)碼管的連接〔1〕8255芯片8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片〔40引腳〕。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制局部，因而8255內(nèi)部構(gòu)造分為3個局部：與CPU連接局部、與外設(shè)連接局部、控制局部?！?〕與外設(shè)接口局部根據(jù)定義，8255有3個通道A、B、C與外設(shè)連接，每個通道又有8根線與外設(shè)連接，所以8255可以用24根線與外設(shè)連接，假設(shè)進(jìn)展開關(guān)量控制，則8255可同時控制24路開關(guān)。各通道的引腳編號如下：A口：編號為PA0～PA7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。B口：編號為PB0～PB7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。C口：編號為PC0～PC7，用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)，當(dāng)8255工作于應(yīng)答I/O方式時，C口用于應(yīng)答信號的通信?！?〕控制器8255將3個通道分為兩組，即PA0～PA7與PC4～PC7組成A組，PB0～PB7與PC0～PC3組成B組。如圖1-6所示，相應(yīng)的控制器也分為A組控制器與B組控制器，各組控制器的作用如下：〔1〕A組控制器：控制A口與上C口的輸入與輸出?！?〕B組控制器：控制B口與下C口的輸入與輸出。圖1-68255芯片LED燈的顯示原理：通過同名管腳上所加電平的上下來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同的字形，采用共陰數(shù)碼管時，其驅(qū)動代碼如表1-7所示。表1-7驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值dopgfedcba驅(qū)動代碼〔16進(jìn)制〕0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011006DH6011111007DH70000011107H8011111117FH8255A芯片與數(shù)碼管的連接如圖1-8所示。三、74LS241芯片和發(fā)光二極管的作用其中74LS241芯片主要擴(kuò)展對數(shù)碼管的顯示而發(fā)光二極管則做為交通燈〔紅、黃、綠〕。圖1-8顯示電路74LS241由2組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個控制端G，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。2系統(tǒng)軟件設(shè)計2.1系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖當(dāng)開啟電源，進(jìn)展復(fù)位操作，并初始化數(shù)據(jù)，程序便開場工作。主程序的流程見圖2-1和圖2-2所示。開場開場初始化等待事件事件處理顯示程序處理圖2-1系統(tǒng)流程圖2.2控制器的軟件設(shè)計一、每秒鐘的設(shè)定定時方法可以有兩種，一中是利用MCS-52內(nèi)部定時器產(chǎn)生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用程序延時的方法。我們這個設(shè)計則是采用第一種定時方式。二、計數(shù)器初值計算定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿所需的計數(shù)值設(shè)定為C和計數(shù)初值設(shè)定為Tc可得到如下計算通式(2.1)：Tc=M-CTc=M-C2.1式中，M為計數(shù)器初值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時M為213；在方式1時M的值為216；在方式2和3為28。計算公式為(2.2)和(2.3)：2.3或2.4T計數(shù)是單片機(jī)時鐘周期T的12倍；Tc為定時初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為TCLK12MHZ，經(jīng)過12分頻后,定時的最長時間為：圖2-2系統(tǒng)的程序流程圖方式０Ｔma*＝213＊１微秒＝8.192毫秒方式１Ｔma*＝216＊１微秒＝65.536毫秒顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的方法才能解決這個問題。三、定時器實現(xiàn)1秒延時的方法我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使T0定時50毫秒。這樣每當(dāng)T0到50毫秒時CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進(jìn)入他的中斷效勞子程序[。在中斷效勞子程序中，CPU先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。四、軟件延時MCS-52的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的AT89C52單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個機(jī)器周期的時間為12*〔1/6M〕=2us。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指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時間。2.3監(jiān)測和顯示原理設(shè)計假設(shè)南北方向綠燈倒計時，則東西方向就會進(jìn)展車流量的監(jiān)測，通過P2.0口由高電平變成低電平就記錄有1輛車進(jìn)入等待區(qū)，當(dāng)車流量大于或等于50，則將東西方向綠燈點亮的時間延長10秒。如果車流量沒有超過或者等于50，則時間不變，按照原來的繼續(xù)進(jìn)展。假設(shè)東西方向進(jìn)入綠燈倒計時狀態(tài)，則東西方向不會進(jìn)展車流量的監(jiān)測。當(dāng)定時器定時為1秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計數(shù)器賦初值，重新進(jìn)入循環(huán)。這樣就可以完成整個電路的監(jiān)測設(shè)計，其原理就是通過紅外對感電路來實行對車輛流量的監(jiān)測，在根據(jù)流量的大小來改變車流量大的方向的綠燈時間。車流量大的一方綠燈時間就會增加，這樣就有效的緩解了整個交通的壓力。3系統(tǒng)Proteus仿真首先我們需要對程序進(jìn)展調(diào)試，如果沒有芯片的支持，系統(tǒng)將無法正常運行，而一個程序是否能正常運行，首先要檢查它的語法上有沒有錯誤，檢查程序語法的錯誤。我們首先要利用KeiluVision3軟件來進(jìn)展編程。在KeiluVision3軟件中，我們可以有兩種語言提供應(yīng)我們進(jìn)展編譯，一種是C語言，一種是匯編語言。而在這個系統(tǒng)中我所使用的是匯編語言。在編好程序以后，我們將程序在程序編輯器中編輯，因為在調(diào)試時沒有實驗箱，所以在調(diào)試時只能看有沒有錯誤，即只能對程序進(jìn)展編譯連接，如果有編譯連接錯誤，將鼠標(biāo)指向窗口內(nèi)的錯誤提示信息，雙擊左鍵，光標(biāo)將自動跳到編輯窗口源程序文件發(fā)生錯誤的地方，對程序進(jìn)展修改。在進(jìn)展保存，保存的時候一定要在后綴寫上.asm，因為這才是匯編語言的后綴，C語言則是.C。在修改正確之后就可以產(chǎn)生一個HE*文件，該文件就是程序的代碼文件。然后使用Proteus6Professional進(jìn)展軟件仿真，顯示如圖3-1所示。圖3-1交通燈的仿真電路然后把程序燒制程序成功之后，就可以開場進(jìn)展硬件調(diào)試。導(dǎo)通電源之后，我發(fā)現(xiàn)交通燈是正確的，但是數(shù)碼管確是顯示不完整的。然后我在仔細(xì)的查找了一遍電路找到了問題，74LS241他是屬于低電平有效的，而我上下兩個芯片都沒有連接到低電平，導(dǎo)致了數(shù)碼管顯示的不正確。然后我重新連接上低電平，在啟動并進(jìn)展調(diào)試，把所有問題都處理好，系統(tǒng)運行正常，很好地實現(xiàn)了設(shè)計的各個功能。4總結(jié)本設(shè)計是基于單片機(jī)系統(tǒng)來根據(jù)車流量來改變紅綠燈的時間的控制系統(tǒng)的設(shè)計。它具有實用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點，值得我們?nèi)ヌ剿鬟@樣的方法。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件構(gòu)造，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。當(dāng)我在設(shè)計本作品的時候，我查閱了許多網(wǎng)上資料與書籍，也同時經(jīng)過教師精心的指導(dǎo)，終于完成了這個設(shè)計。設(shè)計出了可以根據(jù)流量的大小來控制時間的智能交通燈系統(tǒng)，時間并且是倒計時的。根本完成了任務(wù)的要求。而我在這次設(shè)計中也做了許多的工作，其主要工作如下：首先要確定做這個設(shè)計的方案，本設(shè)計是采用流量來控制交通燈時間的一種智能方式，我假設(shè)了東西方向的流量比南北方向的流量要大，所以東西方向的綠燈時間就會比南北方向的時間要長一些。然后我也需要要清楚組成這樣的一個電路需要哪些模塊組成，每一個的模塊是該怎樣去設(shè)計，還需要知道整個系統(tǒng)的原理是怎樣的。這些我都一一作了介紹在硬件方面已經(jīng)完成了大局部，在軟件局部我使用了KeiluVision3這個軟件來進(jìn)展編程，使用的是匯編語言，最后通過加載HE*文件來實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真。對于一個這樣的系統(tǒng)，光是有芯片還是不夠的，必須需要加載程序，它才可以運行出仿真結(jié)果。并且我還闡述了在車流量監(jiān)測的設(shè)計與分析，這些都是這個系統(tǒng)必不可少的。最后我對整個系統(tǒng)也進(jìn)展了調(diào)試與仿真，檢查了電路與程序，改正了錯誤并且把仿真結(jié)果顯示了出來?？傮w來說這個系統(tǒng)根本上就算完畢了，而對與這個系統(tǒng)他也有著許多的特點：⑴該產(chǎn)品的互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，外圍電路簡單易懂，體積小。⑵該系統(tǒng)能用軟件的方式設(shè)計硬件，所以用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)向硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)開發(fā)軟件自動完成的。⑶設(shè)計過程中可以對有關(guān)軟件進(jìn)展各種仿真，且系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級，所以有不同的功能可以實現(xiàn)。⑷可以從以前的組合設(shè)計轉(zhuǎn)向真正的自由設(shè)計，所以設(shè)計的移植性好，效率高?？蛇m合大規(guī)模的現(xiàn)場操作。⑸因為整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，因此體積小，外圍電路簡單、功耗低，可靠邊性更高。致謝這四年來，得到院領(lǐng)導(dǎo)和我們的專業(yè)教師對我的諄諄教導(dǎo)和幫助，學(xué)會了單片機(jī)工作原理，模擬集成電路工作原理以及一些專門集成塊的運用方法，電路的設(shè)計，控制電路的設(shè)計等等，使自己多年來所學(xué)的理論知識和實踐做到有機(jī)的組合，進(jìn)一步深化穩(wěn)固自己的理論知識。本設(shè)計最終得以完稿主要得益于陳明明教師的指導(dǎo)，在此向指導(dǎo)教師陳明明教師致謝！他指引我進(jìn)展資料檢索收集，閱讀相關(guān)的資料和書籍，使我加深了對思科專業(yè)知識的掌握，并且在我的畢業(yè)設(shè)計過程中提出了指導(dǎo)性的方案和架構(gòu)，幫助我順利完成了本畢業(yè)設(shè)計課題。感謝母校教師一直以來的培養(yǎng)，同學(xué)的幫助和家人的支持和關(guān)心。感謝四年來所有教師的傳業(yè)授道，你們四年來的幫助、教育和指引學(xué)生終生不敢忘。感謝四年來相濡以沫的同學(xué)們的幫助和鼓勵。感謝我的父母，是你們塑造了我。最后感謝學(xué)術(shù)界的前輩們?yōu)槲业难芯看蛳聢詫嵏住８兄x辯論組對本畢業(yè)設(shè)計的考核，希望可以得到教師們的認(rèn)可、建議和鼓勵，在今后的開展中，我會更加嚴(yán)格要求自己。參考文獻(xiàn)[1]李生明，楊紅．利用PLC實現(xiàn)十字路口交通燈的控制[N].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007-3-16(3).[2]姚臻．紅外監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J],**師*學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,13(2):72-74.[3]趙文博，*文濤．單片機(jī)語言C51程序設(shè)計[M].人民郵電,2007:15-18.[4]*世生．怎么樣分析單片機(jī)程序[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007,16(3):227-228.附錄1系統(tǒng)原理圖附錄2源程序DETECT_CARBITP2.0DISP_CAR_NUMBITP2.1SET_TIMEBITP2.2BJ_LEDBITP3.0BIT_DELAY10SBIT00HORG0000H;主程序的入口地址LJMPMAIN;跳轉(zhuǎn)到主程序的開場處ORG000BH;定時器0的中斷程序入口地址LJMPT0_INT;跳轉(zhuǎn)到中斷效勞程序處;*************************************************************************************ORG0030HMAIN:MOVSP,*50HCLRBIT_DELAY10S;東西方向綠燈延時10S標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，延時10S，否則，不延時。MOVTMOD,*51H;設(shè)置T1為計數(shù)方式,T0為定時方式，且都工作于模式1MOVTL0,*78H;給定時器T0送定時10ms的初值MOVTH0,*0ECHMOVR7,*60;MOVR0,*80MOV30H,*0;30H用于存放東西方向綠燈亮?xí)r的車流量MOV31H,R0;31H用于保存東西方向綠燈點亮的原始值MOVDPTR,*0003HMOVA,*80H;給8255賦初值，8255工作于方式0MOV*DPTR,ASETBET0SETBEAAGAIN:SET_TIME,N0;判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時間的初值，假設(shè)SET_TIME為1則跳轉(zhuǎn)P1.7,RED;判斷P1.7是否為1，假設(shè)為1則設(shè)定紅燈時間，否則設(shè)定綠燈時間MOVA,P1ANLA,*7FHMOVR0,A;存入東西方向綠燈初始時間MOV31H,R0MOVR3,ALCALLDISP1AJMPAGAINRED:MOVA,P1ANLA,*7FH;P1.7置0MOVR7,A;存入東西方向紅燈初始時間MOVR3,ALCALLDISP1AJMPAGAIN;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮N0:SETBTR0;啟動T0計時器MOV76H,R7;紅燈時間存入76HN00:MOVA,76H;東西方向制止，南北方向通行MOVR3,AMOVDPTR,*0000H;置8255A口，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮MOVA,*0DDHMOV*DPTR,AN21:JNBDETECT_CAR,T03N22:CJNER3,*05H,N21;黃燈閃爍5秒程序;SETBBJ_LEDMOVR3,*05HN1:MOVDPTR,*0000H;置8255A口MOVA,*01EH;東西，南北方向黃燈亮MOV*DPTR,AN11:MOVR4,*00HN12:CJNER4,*50,$;黃燈持續(xù)亮0.5秒N13:MOVDPTR,*0000H;置8255A口，南北方向黃燈滅MOVA,*01FHMOV*DPTR,AN14:MOVR4,*00HCJNER4,*50,$;黃燈持續(xù)滅0.5秒CJNER3,*00H,N1;閃爍時間達(dá)5秒則退出;東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮MOV30H,*0MOVR0,31HJNBBIT_DELAY10S,N2MOVA,R0;將東西方向綠燈點亮的時間延長10SADDA,*10MOVR0,AN2:MOVA,R0;東西通行，南北制止MOVR3,AMOVDPTR,*0000H;置8255A口，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮MOVA,*0EBHMOV*DPTR,AN23:CJNER3,*05H,N23;黃燈閃爍5秒程序MOVR3,*05HN3:MOVDPTR,*0000H;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮MOVA,*033HMOV*DPTR,AN31:MOVR4,*00HCJNER4,*50,$;黃燈持續(xù)亮0.5秒N32:MOVDPTR,*0000H;置8255A口，南北方向黃燈滅MOVA,*03BHMOV*DPTR,AN33:MOVR4,*00HCJNER4,*50,$;黃燈持續(xù)滅0.5秒CJNER3,*00H,N3