1、 基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng) 摘 要 傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)從采用計算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設(shè)計過于死板，紅綠燈交替變換時間過于程式化是最突出的問題。 本設(shè)計的目的在于設(shè)計出一個具有實用價值的、性價比較高的智能交通燈的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由車輛檢測電路、信號燈電路、時間顯示電路、緊急轉(zhuǎn)換電路四部分組成。結(jié)合了數(shù)學(xué)中“模糊控制”累積計數(shù)的原理, 以美國ATMEL公司開發(fā)的低功耗，高性能CMOS8位AT89S51單片機(jī)為控制芯片，利用Wave 6000并結(jié)合匯編語言設(shè)計MCU,采用Proteu

2、s軟件對交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明：系統(tǒng)性能較好，穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通自動控制和緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行，能夠達(dá)到道路的最大通行效率。關(guān)鍵詞：ATM89S51單片機(jī)；智能交通燈控制系統(tǒng)；模糊控制；PROTEUS仿真The Design of Intelligent Traffic Light Control System Based On MCU Abstract Traditional traffic control system by computer control to modernization from the electronic ti

3、ming control, in scientific and automation in constantly update, development and improvement. However, with the development of society, the defects of the traditional lights are also increasingly appear too formalist, including design, lights alternates alternately time schedule is the most outstand

4、ing problems. The purpose of the design is to design which is practical and high performance.Better performance of the system, This system consists of vehicle detection circuit, signal circuit, time display circuit, emergency circuit four parts. Combining the fuzzy control in mathematics , the princ

5、iple, the cumulative count by American ATMEL company development of low power consumption, high CMOS8 AT89S51 bits for control chip, and using the Wave 6,000 assembler language designed by MCU, Proteus of traffic control system software simulation, the simulation results show that the system perform

6、ance is good, high stability, may realize the intersection traffic automatic control and emergency situations can manually switched signal make special vehicle right-of-way, can achieve maximum efficiency through the road.Key words: ATM89S51 SCM; intelligent traffic light control system; fuzzy contr

7、ol; PROTEUS Simulatio 目 錄第一章 前言41.1 交通燈控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀41.2基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計的意義4 第二章 智能交通燈控制系統(tǒng)的總體設(shè)計52.1 智能交通燈控制系統(tǒng)規(guī)劃52.2 智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計原理62.3智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的功能6第三章 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計73.1 AT89S51單片機(jī)簡介73.1.1 AT89S51單片機(jī)的主要性能參數(shù)73.1.2 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介73.1.3 主要引腳功能103.2 控制器的原理框圖113.3 各模塊控制電路123.3.1、車檢測電路133.3.2 信號燈電路143.3.

8、3 時間顯示電路153.3.4 緊急轉(zhuǎn)換電路16第四章 智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計174.1交通燈的軟件設(shè)計流程圖174.1.1 每秒鐘的設(shè)定174.1.2 1秒的方法184.1.3 軟件延時18實習(xí)小結(jié)19參考文獻(xiàn)19 第一章 前言1.1 交通燈控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀在今天，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。 從采用計算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設(shè)計過于死板，達(dá)不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時間

9、過于程式化。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護(hù)問題日益嚴(yán)重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，利用傳統(tǒng)的方法設(shè)計好紅綠燈的延時，然而，實際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統(tǒng)計的方法己不能適應(yīng)迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀。1.2基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計的意義 國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：1

10、兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定， 在十字路口，經(jīng)常一個車道為主干道，車輛較多，放行時間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應(yīng)該短些。2沒有考慮緊急車通過時，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過?；趥鹘y(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護(hù)，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機(jī)控制技術(shù)提出了軟件和硬件設(shè)計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。 第二章 智能交通燈控制系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 智能交通燈控制系統(tǒng)規(guī)劃我們將系統(tǒng)設(shè)計成可分離單獨工作的主控

11、制機(jī)與客戶端的形式，但是和傳統(tǒng)的C/S模式不一樣的是，每個終端機(jī)可以脫離主控制機(jī)而獨立工作。即使主控制機(jī)停止工作，或者由于某種原因不能正常工作，各終端機(jī)也可以照常穩(wěn)定的工作。各個終端機(jī)負(fù)責(zé)管理路口的多個信號燈。為了方便我們稱主控制機(jī)為主系統(tǒng)，各個終端機(jī)稱為子系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的總框圖如圖2-1示遠(yuǎn)程主系統(tǒng)計算機(jī) 路口子系統(tǒng) 路口子系統(tǒng) 路口子系統(tǒng) A干道交通信號燈B干道交通信號燈B干道交通信號燈A干道交通信號燈2.2 智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計原理 本設(shè)計中車輛檢測電路中用到了模糊控制原理，模糊控制原理簡單的說即是亦此亦彼的模糊邏輯， 模糊邏輯不是二者邏輯非此即彼的推理，它也不是傳統(tǒng)意義的多值邏輯，而

12、是在承認(rèn)事物隸屬真值中間過渡性的同時，還認(rèn)為事物在形態(tài)和類屬方面具有亦此亦彼性。模棱兩可性模糊性。正因如此，模糊計算可以處理不精確的模糊輸入信息，可以有效降低感官靈敏度和精確度的要求，而且所需要存儲空間少，能夠抓住信息處理的主要矛盾，保證信息處理的實時性。多功能性和滿意性。 美國加州大學(xué)L.A.Zadeh博士于1965年發(fā)表了關(guān)于模糊集的論文，首次提出了表達(dá)事物模糊性的重要概念隸屬函數(shù)。這篇論文把元素對集的隸屬度從原來的非0即1推廣到可以取區(qū)間【0,1】的任何值，這樣用隸屬度定量地描述論域中元素符合論域概念的程度，就實現(xiàn)了對普通集合的擴(kuò)展，從而可以用隸屬函數(shù)表示模糊集。模糊集理論構(gòu)成了模糊計算

13、系統(tǒng)的基礎(chǔ)，人們在此基礎(chǔ)上把人工智能中關(guān)于知識表示和推理的方法引入進(jìn)來，或者說把模糊集理論用到知識工程中去就形成了模糊邏輯和模糊推理；為了克服這些模糊系統(tǒng)知識獲取的不足及學(xué)習(xí)能力低下的缺點，又把神經(jīng)計算加入到這些模糊系統(tǒng)中，形成了模糊神經(jīng)系統(tǒng)。這些研究都成為人工智能研究的熱點，因為它們表現(xiàn)出了許多領(lǐng)域?qū)＜也啪哂械哪芰?。同時，這些模糊系統(tǒng)在計算形式 上一般都以數(shù)值計算為主，也通常被人們歸為軟計算。智能計算的范疇。 模糊計算在應(yīng)用上可是一點都不含糊，其應(yīng)用范圍非常廣泛，它在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用已被人們所接受，例如，模糊洗衣機(jī)。模糊冰箱。模糊相機(jī)等。另外，在專家系統(tǒng)。智能控制等許多系統(tǒng)中，模糊計算也都大

14、顯身手。究其原因，就在于它的工作方式與人類的認(rèn)知過程是極為相似的。在這里，筆者結(jié)合自己的研究實踐，以一個建筑結(jié)構(gòu)選型的專家系統(tǒng)為例，說明模糊推理系統(tǒng)是如何模仿領(lǐng)域?qū)＜业乃季S進(jìn)行工作的，其中所用到的步驟。計算過程在其他模糊系統(tǒng)中也具有典型的代表性。2.3智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的功能 智能的交通信號燈指揮著人和各種車輛的安全運行,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.在城鄉(xiāng)街道的十字交叉路口,為了保證交通秩序和行人安全,一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈,其中紅燈亮,表示該條道路禁止通行; 黃燈亮,表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行,已過停車線的車輛繼續(xù)通行;

15、 綠燈亮,表示該條道路允許通行.交通燈控制電路自動控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,指揮各種車輛和行人安全通行,實現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通管理自動化。在傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能交通燈控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能： 1) 設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和東西方向兩個交叉路口的車輛交替運行，兩個方向能根據(jù)車流量大小自動調(diào)節(jié)通行時間，車流量大，通行時間長，車流量小，通行時間短 2) 每次綠燈變紅燈時,要求黃燈先亮5S,才能變換運行車輛. 3) 東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用數(shù) 碼管顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計時的方法）。4) 同步設(shè)置人行橫道紅、

16、綠燈指示。5) 考慮到特殊車輛情況，設(shè)置緊急轉(zhuǎn)換開頭。 第三章 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 AT89S51單片機(jī)簡介 AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器 既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中,ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。3.1.1 AT89S51單片機(jī)的主要

17、性能參數(shù) 與單片機(jī)產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線 、三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 、全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。3.1.2 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介 中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM)：數(shù)據(jù)存儲器用于存放變化的數(shù)據(jù)。AT89S

18、51中數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為256個RAM單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用的僅有前面128個，后128個被專用寄存器占用。程序存儲器(內(nèi)部ROM)：程序存儲器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲器，且其又多種類型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89S51內(nèi)部配置了4KB閃存。定時/計數(shù)器(ROM)： 定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。AT89S51共有2個16位定時/計數(shù)器。 并行輸入輸出(I/O)口： 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。每個口都由1個鎖存器和一個驅(qū)動器組成。它們主要用于實現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出

19、，有些I/O口還有其他功能。 全雙工串行口：A89S51內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 時鐘電路：時鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘脈沖序列。 中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進(jìn)行管理與處理。AT89S51共有5個中斷源，其中又2個外部中斷源和3個內(nèi)部中斷源。 圖1 AT89S51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖3.1.3 主要引腳功能 圖2 AT89S51引腳圖VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I0口，也即地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個

20、TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口，Pl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“l(fā)”，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。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗期間，Pl接收低8位地址。表1 具有第二功能的P1口引腳端口引腳第二功能：P1.5MOSI（用于ISP編程）P1.6MOSI（用于ISP編程）

21、P1.7MOSI（用于ISP編程）P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向IO 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。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，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或

22、校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I0 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。對P3口寫入“l(fā)”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：表2 具有第二功能的P1口引腳端口引腳第二功能：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外中斷0）P3.3/ INT1（外中斷1）P3.4T0（定時計數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時計數(shù)器1外部輸

23、入）P3.6/ WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/ RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：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。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRT0 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE：當(dāng)訪問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)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的16 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的

24、。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對F1ash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條M0VX和M0VC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的信號。VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000

25、HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。F1ash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 3.2 控制器的原理框圖 按任務(wù)和要求,可畫出該控制器的原理框圖, 為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動控制系統(tǒng)來控制交通信號。其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停；綠燈（G）亮表示允許通行。1) 控制器的系統(tǒng)框圖如圖3所示。南北方向 NS G Y R 東西方向 EW G Y R

26、 系統(tǒng)控制 電路 緊急轉(zhuǎn)換 車輛檢測 制器系統(tǒng)框圖 圖3 控制器的系統(tǒng)框圖 圖4 智能交通燈電路圖 大家都明白，綠燈的放行時間與車輛通過數(shù)量不成正比。比如說20秒內(nèi)每車道可以通過20輛車，40秒內(nèi)每車道卻可以通過45輛車。因為這有一個起步的問題，還有一個黃燈等待問題。也就是說，綠燈放行時間越長，單位時間通過車輛的數(shù)量就越多。我們來計算一下，每車道通行20秒內(nèi)可以通過20輛車，一個紅綠燈循環(huán)是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內(nèi)通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均時間是1.25秒。如果每次車輛通行的時間改為40秒，40秒內(nèi)

27、每車道可以通過45輛，一個紅綠燈循環(huán)是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內(nèi)通行的車輛為90輛。通過一輛車的平均時間只需1秒。顯然在車輛擁擠的情況下綠燈的通行時間越長，單位時間內(nèi)通行的車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題。當(dāng)然綠燈時間也不可能無限長，要考慮到讓另一路口的等待時間不能過長。人們總是希望在交通燈前等候的時間越短越好。所以筆者設(shè)定了綠燈通行時間的上限為40秒。在非擁擠時段綠燈的通行時間的下限為20秒，當(dāng)交叉路口雙方車輛較少時通行時間設(shè)為20秒，這樣可以大大縮短車輛在紅燈面前的等待時間。當(dāng)交叉路口雙方車輛較多時通行時

28、間設(shè)為40秒。 3.3 各模塊控制電路交通燈系統(tǒng)由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開關(guān)。3.3.1、車檢測電路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

29、，下次綠燈放行時間改為20秒， 依此類推。綠燈下限時間為20秒，上限值為40秒，初始時間為20秒。這樣檢測，某次可能不準(zhǔn)確，但下次肯定能彌補(bǔ)回來，累積計算是很準(zhǔn)確的，這就是人們常說的“模糊控制”。因為路上的車不可能突然增多，塞車都有一個累積過程。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。本系統(tǒng)的特點是成本低，控制準(zhǔn)確。十字路口車輛通行順序如圖5所示： 南往北通行 北向南通行 東往西通行 西往東能行圖5 十字路口車輛通行順序由于南往北，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

30、，顯示時間選擇如表3.表3 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3.3.2 信號燈電路信號燈用來顯示車輛通行狀況，下面以一個十字路口為例，說明一個交通燈的四種狀態(tài)見圖5。每個路

31、口的信號的的轉(zhuǎn)換順序為：綠黃紅 綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經(jīng)駛過安全線的車輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過渡到紅燈提示燈。紅燈表示禁止通行。綠燈的最短時間為20秒，最長時間為40秒，紅紅最短時間為25秒，最長時間為45秒，黃燈時間為5秒。紅黃綠綠黃紅紅黃綠綠黃紅綠黃紅紅黃綠紅黃綠紅黃綠紅黃綠綠黃紅綠黃紅紅黃綠綠黃紅綠黃紅紅黃綠紅黃綠圖6 交通信號燈運行狀態(tài) 3.3.3 時間顯示電路 在交通信號燈的正上方安裝一個可以顯示綠燈通行時間，紅燈等待時間的顯示電路，采用數(shù)碼管顯示電路是一種很好的方法。由于東往西方向和西往東方向顯示的時間相同，南往北方向和北往南方向顯示的時間也相同，所以只需要考慮四

32、位數(shù)碼管顯示電路，其中東西方向兩位，南北方向兩位，兩位數(shù)碼管可以時間的時間為0-99秒完全可以滿足系統(tǒng)的要求，數(shù)碼管連接方法如圖7所示圖7 數(shù)碼管連接方法下面我們用這種方法顯示交通燈的時間，南北方向要顯示20秒，東西方向要顯示25秒，那么我們先給P0口送2的共陰極碼即5BH，讓第一位2要顯示的位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第一位就顯示2，其它三位不亮。讓其顯示1MS后再給P0口送0的共陰極碼即3FH，讓第二位要顯示0的位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第二位就顯示0，其它三位不亮。依此類推分別送完第一位2，第二位0，第三位2，第四位5，每一位點亮1M

33、S一個掃描周期為4MS，一秒時間就要掃描250次3.3.4 緊急轉(zhuǎn)換電路一般情況下交通燈按照車流量大小合理分配通行時間，按一定規(guī)律變化，但考慮緊急車通行車況，設(shè)計緊急通行開關(guān),下面簡述單片機(jī)的中斷原理。 ) Mcs51的中斷源 8051有5個中斷源，它們是兩個外中斷INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、兩個片內(nèi)定時/計數(shù)器溢出中斷TF0和TF1，一個是片內(nèi)串行口中斷TI或RI，這幾個中斷源由TCON和SCON兩個特殊功能寄存器進(jìn)行控制,其中5個中斷源的程序入口地址如表4所示：表4中斷源程序入口中斷源的服務(wù)程序入口地址中斷源入口地址外中斷00003H定時/計數(shù)器0000BH外中斷10013

34、H定時/計數(shù)器0001BH串行口中斷0023H )交通燈中的中斷處理流程（）現(xiàn)場保護(hù)和現(xiàn)場恢復(fù)：有特殊車輛要通過時就要進(jìn)行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護(hù)好，當(dāng)中斷執(zhí)行后再恢復(fù)現(xiàn)場，包括信號燈和時間顯示電路。（）中斷打開和中斷關(guān)閉：為了使特殊車輛通行按一下打開中斷開關(guān)就可以打開中斷，關(guān)閉中斷開關(guān)就關(guān)閉中斷。（）中斷服務(wù)程序：有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果南北方向有特殊車輛要求通過，南北方向轉(zhuǎn)換為綠燈，東西方向為紅燈；如果東西方向有特殊車輛要求通過，東西方向轉(zhuǎn)換為綠燈，南北方向為紅燈。（）中斷返回：執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返

35、回，即回交通燈信號回到中斷前狀態(tài)，顯示時間也和中斷前一樣。3.2 智能交通燈系統(tǒng)的組成 第四章 智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1交通燈的軟件設(shè)計流程圖 智能交通燈的軟件設(shè)計流程圖如圖8所示：圖8 交通燈的軟件設(shè)計流程圖 4.1.1 每秒鐘的設(shè)定 延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時器產(chǎn)生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。計數(shù)器硬件延時.a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)器記滿為零所需的計數(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： TC=M-C式中，M為計數(shù)器模值，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.b 計算公式 T=（MTC）T計數(shù) 或TCM-CT計數(shù)T計數(shù)是單片機(jī)時鐘周期的12倍；TC為定時初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為12MH