基于單片機(jī)的智能交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師學(xué)院名稱工程學(xué)院專業(yè)名稱電氣工程及其自動化論文提交日期論文答辯日期答辯委員會主席____________評閱人____________

摘要交通燈是現(xiàn)代交通非常重要的一個組成部分，一套好的交通燈系統(tǒng)往往對提升城市交通運(yùn)輸效率，降低事故發(fā)生率有至關(guān)重要的影響。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、雙電源供電系統(tǒng)、交通燈演示系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)組成。選用單片機(jī)作為此次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要是考慮到單片機(jī)的通用性和廉價(jià)性。通用性是指單片機(jī)的電路以及編程語言相對比其他控制模塊來說更加簡單和通用，這個對于往后功能的添加以及系統(tǒng)的維護(hù)來說更加簡便和易行。廉價(jià)性是單片機(jī)相對于其他的控制模塊來說成本更低，一塊成熟的STC89C52的成本不過10元，加上其他的外圍電路成本也不超過100元，無論是開發(fā)成本和維護(hù)成本都能夠得到很好的控制。本設(shè)計(jì)選用STC89C52主要也就是基于上述的兩個原因。本交通燈系統(tǒng)選用了LED燈和雙位數(shù)碼管來模擬顯示的交通燈切換狀態(tài)。雙電源供電系統(tǒng)采用的是主電源和后備電源供電的方案。雙電源供電方案主要是為了應(yīng)對市電突然掉電或者出現(xiàn)故障的情況，對于持續(xù)的保持整體系統(tǒng)的正常工作具有重要意義，其原理主要是利用二極管的單向?qū)щ娦运鶐淼拈_關(guān)功能來實(shí)現(xiàn)雙電源瞬時的切換。中斷系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能是在有特定需要的情況下實(shí)現(xiàn)對交通燈狀態(tài)的控制。這些狀態(tài)包括全紅燈和高低峰即時切換。本系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)最基本的交通燈功能以外，還可實(shí)現(xiàn)高低峰分時段控制方案以應(yīng)對不同時段的不同交通狀況，城市的交通早晚時段的流量往往能夠達(dá)到最大，分時控制對于提高城市交通效率有非常重要的作用。關(guān)鍵詞：單片機(jī)STC89C52交通燈分時系統(tǒng)雙電源目錄1前言.....................................................................11.1交通燈的歷史和現(xiàn)狀.....................................................11.2單片機(jī)相關(guān)介紹.........................................................11.3HYPERLINK課題意義...............................................................22HYPERLINK課題內(nèi)容.................................................................33方案比較、設(shè)計(jì)和論證......................................................33.1供電方案...............................................................33.2顯示界面方案...........................................................33.3輸入方案...............................................................44系統(tǒng)設(shè)計(jì).................................................................44.1交通燈規(guī)則方案.........................................................44.1.1相位的概念...........................................................44.1.2交通燈狀態(tài)...........................................................44.1.3高低峰分時管理機(jī)制..................................................64.2軟件編程..............................................................84.3硬件設(shè)計(jì)部分..........................................................94.3.1單片機(jī)系統(tǒng)..........................................................94.3.2交通燈演示系統(tǒng)......................................................124.3.3雙電源供電電路......................................................124.3.4中斷系統(tǒng)............................................................145系統(tǒng)調(diào)試................................................................145.1斷電調(diào)試..............................................................145.2通電調(diào)試..............................................................15HYPERLINK5.3基本要求部分的測試與分析..............................................156HYPERLINK結(jié)論................................................................15致謝..................................................................16參考文獻(xiàn)...............................................................17英文摘要...............................................................18附錄一系統(tǒng)主板電路.......................................................19附錄二程序清單...........................................................20附錄三系統(tǒng)實(shí)物圖.........................................................36成績評定表HYPERLINK1.前言1.1交通燈的歷史和現(xiàn)狀當(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。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。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)志禁止某一種轉(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交叉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安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制交通燈就是基于信號燈。1.2單片機(jī)相關(guān)介紹單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。本設(shè)計(jì)選用了市面上較為常見的STC89C52單片機(jī)，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52的管腳圖如圖1所示。圖1STC89C52管腳圖1.3課題意義使用單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的控制方案主要是考慮到其低廉的成本和易學(xué)易用的特性，相較于類似ARM這類性能更為強(qiáng)大的控制方案，單片機(jī)的性能并非其優(yōu)勢所在。但是如何充分利用單片機(jī)已有的功能進(jìn)行最大化的開發(fā)才是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。總的來說，本設(shè)計(jì)意義有如下4個方面：(a).對單片機(jī)這一成熟的解決方案在交通燈領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究和開發(fā)；(b).探究分時管理系統(tǒng)在交通燈系統(tǒng)中的應(yīng)用，對分時管理系統(tǒng)的C語言算法進(jìn)行開發(fā)。舉一反三，延伸到其他類似領(lǐng)域的應(yīng)用。(c).探究全新的交通燈管理系統(tǒng)；(d).建立不間斷電源在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的具體模型和電路結(jié)構(gòu)。HYPERLINK2課題內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容包括如下幾個方面：(a).設(shè)計(jì)交通燈狀態(tài)的管理方案；(b).設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和周邊電路；(c).設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)以及中斷系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)；(d).設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)的電路分布和接線；(d).使用C語言編寫整個系統(tǒng)運(yùn)行所需要的程序，重點(diǎn)是分時管理系統(tǒng)和緊急中斷系統(tǒng)的程序。HYPERLINK3方案比較、設(shè)計(jì)和論證3.1供電方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。本設(shè)計(jì)考慮了兩種電源方案：方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。本方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。考慮到實(shí)際情況和電路的簡潔，本設(shè)計(jì)采用了第二套方案，同時在考慮到突發(fā)斷電的情況，還增加了一個后備電源，在打開后備電源的時候，如果主電源斷電，后備電源瞬間接通繼續(xù)供電，這里會利用到二極管的單向?qū)щ娦?。HYPERLINK3.2顯示界面方案本設(shè)計(jì)涉及到倒計(jì)時、狀態(tài)燈等功能?；诠δ苄枨?，本設(shè)計(jì)考慮如下三個方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字符，無法勝任功能需求。方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。方案三：采用數(shù)碼管與點(diǎn)陣LED相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。3.3輸入方案考慮到緊急情況和具體現(xiàn)場的情況，本設(shè)計(jì)考慮兩種方案：方案一：采用8155擴(kuò)展I/O口及鍵盤，顯示等。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。若用該方案，可提供較多I/O口,但操作起來稍顯復(fù)雜。方案二：直接在I/O口線上接上按鍵開關(guān)。該方案優(yōu)點(diǎn)是：編程更加簡潔，使用更加簡單，且成本更低。缺點(diǎn)就是功能有限綜合考慮本設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，在使用輸入的時候不需要過于復(fù)雜的功能，故采用方案二。HYPERLINK4系統(tǒng)設(shè)計(jì)HYPERLINK4.1交通燈規(guī)則方案本設(shè)計(jì)的交通燈以十字路口為模型，在實(shí)現(xiàn)基本的功能前提下增加了高低峰分時管理機(jī)制和人工干預(yù)機(jī)制。HYPERLINK4.1.1相位的概念為保證交通系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性和公平性，本設(shè)計(jì)規(guī)定“相位”概念。相位的定義如下：在單個十字路口，整個狀態(tài)周期每個綠燈亮起的時間為一個固定值。相位的意義在于在一個循環(huán)狀態(tài)周期內(nèi)，根據(jù)每個路口車流量大小可以分配適時適當(dāng)?shù)木G燈時間以保證時間的充分利用，保證車流大的干道可以通過足夠多的車輛，車流小的干道不用浪費(fèi)時間。從總體上提升系統(tǒng)的效率。HYPERLINK4.1.2交通燈狀態(tài) 為方便說明交通燈狀態(tài)，交通燈系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。如圖2，交通道路系統(tǒng)是由常見的雙車道加人行道組成，由南向北行駛的車輛所看的交通燈是北路口的車行道交通燈，由北向南的車輛所看的交通燈是南路口的車行道交通燈，由西向東行駛的車輛所看的交通燈是東路口的車行道交通燈，由東向西行駛的車輛所看的交通燈是西路口的車行道交通燈?，F(xiàn)規(guī)定如下狀態(tài)：S1：南北方向車輛通行，東西方向、南左轉(zhuǎn)到西、北左轉(zhuǎn)到東、西左轉(zhuǎn)北、東左轉(zhuǎn)南禁行，東西方向人行道通行、南北方向人行道禁行。S1狀態(tài)如圖3所示。圖2交通燈示意圖圖3S1狀態(tài)示意圖S2：東西方向車輛通行，南北方向、南左轉(zhuǎn)到西、北左轉(zhuǎn)到東、西左轉(zhuǎn)北、東左轉(zhuǎn)南禁行，南北方向人行道通行、東西方向人行道禁行。S2狀態(tài)如圖4所示。S3：南左轉(zhuǎn)西、北左轉(zhuǎn)東車輛通行，南北方向、東西方向、西左轉(zhuǎn)北、東左轉(zhuǎn)南車輛禁行，南北方向、東西方向人行道禁行。S3狀態(tài)如圖5所示。S4：西左轉(zhuǎn)北、東左轉(zhuǎn)南車輛通行，南北方向、東西方向、南左轉(zhuǎn)西、北左轉(zhuǎn)東車輛禁行，南北方向、東西方向人行道禁行。S4狀態(tài)如圖6所示。圖4S2狀態(tài)示意圖圖5S3狀態(tài)示意圖S5：全紅燈，緊急事件狀態(tài)。S5狀態(tài)如圖7所示。HYPERLINK4.1.3高低峰分時管理機(jī)制本設(shè)計(jì)為提升交通燈系統(tǒng)效率，設(shè)置了高低峰分時管理機(jī)制。高低峰分時定義如下：高峰時段：8點(diǎn)到10點(diǎn)，一般為上班上學(xué)出行的高峰期，18點(diǎn)到20點(diǎn)，一般為下班放學(xué)出行高峰期，此時主干道車流量高于次干道的車流量；圖6S4狀態(tài)示意圖圖7S5狀態(tài)示意圖低峰時段：除高峰時段的其他時段。在高峰時段，采取增加主干道綠燈通行時間，減少次干道綠燈通行時間以最大限度的通過車輛。在低峰時段，采取減少主干道綠燈通行時間，增加次干道綠燈通行時間以平衡通過車輛。高低峰時段狀態(tài)如表1所示。表1高低峰時段狀態(tài)表S1S2S3S4低峰時段高峰時段南北向車行道綠燈時長20s南北向車行道綠燈時長25s東西向車行道綠燈時長15s東西向車行道綠燈時長10s南左轉(zhuǎn)西，北轉(zhuǎn)東綠燈時長10s南左轉(zhuǎn)西，北轉(zhuǎn)東綠燈時長10s東左轉(zhuǎn)南，西左轉(zhuǎn)北綠燈時長10s東左轉(zhuǎn)南，西左轉(zhuǎn)北綠燈時長10s在高低峰兩個時段中，全部車行道綠燈的總和都為55秒，即相位都為55s。在發(fā)生突發(fā)事件的時候啟動緊急狀態(tài)S5，全部紅燈亮。這種狀態(tài)主要適用于例如救護(hù)車，軍車執(zhí)行任務(wù)時候使用。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖8所示。圖8狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖HYPERLINK4.2軟件設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，采用了C語言作為程序編程的語言。相較于C語言，匯編語言的機(jī)器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而C語言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過匯編語言，而且C語言還可以嵌入?yún)R編來解決高時效性的代碼編寫問題。對于開發(fā)周期來說，中大型的軟件編寫用C語言的開發(fā)周期通常要小于匯編語言很多。綜合以上C語言的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)在編程的時候選擇了C語言。本設(shè)計(jì)在編程環(huán)境上也選擇了KeilμVision2.0。這款軟件支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)芯片，它集編輯、編譯、仿真為一體，同時還支持PLM、匯編和C語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好、簡單易學(xué)，在調(diào)試程序。軟件仿真方面都有很強(qiáng)大的功能。在初期的軟件調(diào)試階段，KeilμVision會提供非常便利的環(huán)境。在沒有突發(fā)事件按鈕和高低峰切換按鈕都沒有按下時交通燈的執(zhí)行預(yù)定方案。預(yù)定程序執(zhí)行方案流程圖如圖9。根據(jù)本設(shè)計(jì)交通燈的模型和實(shí)現(xiàn)的功能，程序流程圖如圖10所示。圖9預(yù)定程序執(zhí)行方案流程圖HYPERLINK4.3硬件設(shè)計(jì)部分根據(jù)本設(shè)計(jì)交通燈的模型和實(shí)現(xiàn)的功能，硬件部分可以分為以下兩個大的系統(tǒng)：單片機(jī)系統(tǒng)、交通燈演示系統(tǒng)、雙電源供電系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的硬件架構(gòu)圖如圖11。HYPERLINK4.3.1單片機(jī)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)單片機(jī)主要是用于控制交通燈的演示系統(tǒng)，故只需要單片機(jī)最小系統(tǒng)即可完成。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指能夠驅(qū)動單片機(jī)工作的最小電路。此電路由單片機(jī)、時鐘電路、電源、復(fù)位電路4個組成部分組成。圖12為單片機(jī)最小電路的電路圖。其中，復(fù)位電路如圖13。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳rst上外接電阻和電容,實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，而復(fù)位時間是(時鐘周期=12×振蕩周期,振蕩周期=1/f)，這個時間只能大不能小，具體數(shù)值可以由rc電路計(jì)算出時間常數(shù)。圖10主程序流程圖圖11系統(tǒng)總架構(gòu)圖圖12STC89C52最小系統(tǒng)圖圖13復(fù)位電路圖單片機(jī)復(fù)位后各寄存器的狀態(tài):A＝00H，表明累加器已被清零；PSW＝00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；SP＝07H，表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內(nèi)容寫入到08H單元中；Po-P3＝FFH，表明已向各端口線寫入1，此時，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP＝×××00000B，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級；IE＝0××00000B，表明各個中斷均被關(guān)斷；時鐘電路如圖14所示。時鐘電路中最為重要的就是晶振，晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。圖14時鐘電路圖通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。HYPERLINK4.3.2交通燈演示系統(tǒng)根據(jù)功能，交通燈的演示系統(tǒng)從功能上則分為：倒計(jì)時電路、紅綠燈功能電路。交通燈演示系統(tǒng)電路圖如圖15所示。倒計(jì)時電路主要是由雙位共陰數(shù)碼管和74HC573N驅(qū)動模塊組成，控制信號通過單片機(jī)的端口P1口進(jìn)行信號的傳輸。倒計(jì)時電路負(fù)責(zé)的是顯示紅綠燈持續(xù)顯示的時間。當(dāng)綠燈或者紅燈持續(xù)顯示時，數(shù)碼管顯示該狀態(tài)的持續(xù)時間，在黃燈閃爍顯示時，起到倒計(jì)時秒數(shù)的作用。紅綠燈功能電路主要是由各色的發(fā)光二極管和74HC573N驅(qū)動模塊組成，控制信號跟數(shù)碼管一樣都是通過P1口進(jìn)行傳輸。紅綠燈電路負(fù)責(zé)的是各個車行道和人行道通行狀態(tài)的顯示。HYPERLINK4.3.3雙電源供電電路供電電路由主電源和備用電源組成。主電源主要是由變壓器、6A整流橋、2顆1000μF電容以及7805三端穩(wěn)壓管組成。這個部分為系統(tǒng)提供主要的供電，輸出電壓為5V直流。備用電源主要是由4位的5號電池盒組成。這個部分在主電源斷電時能夠幾乎瞬時的為系統(tǒng)提供電源，輸出電壓也是6V直流。該電源直接接到單片機(jī)的電源端。圖15交通燈演示系統(tǒng)電路圖備用電源存在的意義就在于，如果主電源一旦斷電的話能夠及時的提供系統(tǒng)所需要的電力，以保證整個系統(tǒng)在主電源斷電的時間內(nèi)依然能夠正常的工作。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，備用電源可以根據(jù)需要設(shè)置一個合適的容量，本設(shè)計(jì)出于演示的需要就只提供了4顆5號電池為載體的備用電源。主電源和備用電源的切換功能電路如圖16所示。該切換電路的原理是根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦浴蜗驅(qū)щ娦允侵付O管的PN結(jié)加正向電壓時，電阻值很小，PN結(jié)導(dǎo)通；加反向電壓時，電阻值很大，PN結(jié)截止。當(dāng)主電源正常工作時，由于二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，由主電源供電，當(dāng)主電源突然斷開時，二極管導(dǎo)通，由電池組供電。此處選用雙二極管串聯(lián)工作原因是：當(dāng)選用一個時，圖16主電源和備用電源切換功能電路假設(shè)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時二極管陰極電位為5V，陽極電位為6V，所以電壓差為1V，此時二極管一定處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以假設(shè)不成立。當(dāng)主電源工作時電池組也提供電源，這會造成兩個不同電壓的電源并聯(lián)，造成干電池組給主電源充電。而當(dāng)選用兩個二極管串聯(lián)時，假設(shè)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時電壓差為0.5V，0.5V<0.7V二極截止，假設(shè)成立。而當(dāng)主電源斷開時，能提供電壓為6V減去2個二極管的壓降為4.6V，此電壓能保證單片機(jī)正常工作。HYPERLINK4.3.4中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)高低峰方案和緊急方案的切換。電路圖如圖17所示。圖17中斷系統(tǒng)HYPERLINK5系統(tǒng)調(diào)試5.1斷電調(diào)試為安全起見，防止硬件燒壞，首先進(jìn)行斷電調(diào)試，用萬用表檢測系統(tǒng)是否有短路現(xiàn)象，再檢查嚴(yán)原理是否正確，各個線路的電平是否正常。經(jīng)檢測，未出現(xiàn)短路現(xiàn)象以及各個電平都正常。HYPERLINK5.2通電調(diào)試(a).關(guān)掉交流電源開關(guān)，用萬用表直流電壓檔測量穩(wěn)壓輸出電壓，測量結(jié)果只有4.2V，用12V電源直接接入7805輸入端，測量輸出電壓達(dá)到4.99V。經(jīng)檢查分析為穩(wěn)壓芯片7805輸入端電容沒有接入，輸入電壓變化太大，造成7805無法穩(wěn)壓。經(jīng)處理問題解決。(b).檢查系統(tǒng)時鐘是否正常工作，用萬用表直流電壓檔測量XTAL1與AXTAL2兩端間的電壓，檢測到電壓若為2.5V左右，則視為正常工作。(c).檢查復(fù)位電路是否正常工作。(d).檢查數(shù)碼管顯示和LED燈是否正常。HYPERLINK5.3基本要求部分的測試與分析(a).系統(tǒng)上電后，顯示交通燈基本狀態(tài)，按中斷按鍵，中斷正常，直接進(jìn)入S5狀態(tài)，按復(fù)位按鍵，整個系統(tǒng)復(fù)位成功。(b).按高低峰切換按鍵，系統(tǒng)即時切換到高峰時段方案，再按下高低峰切換按鍵，系統(tǒng)即時切換到低峰時段方案，最后按下高低峰按鍵，系統(tǒng)重新進(jìn)入預(yù)定流程。(c).在未進(jìn)行任何的中斷和復(fù)位操作時，交通燈按照預(yù)定流程進(jìn)行，在高低峰兩個設(shè)定時段內(nèi)變化。6結(jié)論本文探究了單片機(jī)在當(dāng)今智能交通方面的應(yīng)用。相對于其他解決方案來說，單片機(jī)具有成本低廉，通用性高，維護(hù)簡單，軟件靈活，成熟度高等優(yōu)勢。但是，單片機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在也有存儲空間較小、下游方案較少等局限性。本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的時候主要是考慮到現(xiàn)有的條件，采用成熟度高的STC89C52作為CPU的解決方案，同時用LED燈和雙位數(shù)碼管作為顯示模塊，軟件則使用了移植性好的C語言。從功能需求上來看，已經(jīng)能夠滿足實(shí)際需要。供電方案也采用了現(xiàn)在熱門的雙電源供電，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，從一定程度上解決了實(shí)際中可能出現(xiàn)的由于電源引發(fā)的問題。高低峰分時管理方案作為靈活的交通燈狀態(tài)方案，對提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率也有很大的幫助。單片機(jī)作為已經(jīng)發(fā)展了30年的成熟產(chǎn)品，很多優(yōu)勢正在逐漸失去，讓位于更加先進(jìn)的芯片解決方案。但是作為成熟方案還是在很多領(lǐng)域能夠發(fā)揮作用。HYPERLINK致謝首先，要感謝偉大的國家，如果沒有國家的穩(wěn)定，我也沒有機(jī)會在大學(xué)四年安然度過。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我進(jìn)一步的鞏固了如下所學(xué)知識：模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)、C語言程序設(shè)計(jì)。與此同時，我自身的專業(yè)知識、動手能力和文檔撰寫能力也得到了很大程度的提升。這也讓我感受到“理論聯(lián)系實(shí)踐”這個硬道理，對于我未來的工作和人生都有很大的幫助。本次設(shè)計(jì)的完成不僅僅是我一個人努力的結(jié)果，XX老師在設(shè)計(jì)的過程中給予我很多的指導(dǎo)和提供了很多建設(shè)性的思路，特別是在我同時要上班、考試和做設(shè)計(jì)這繁忙的事務(wù)中，楊老師依然給了我很大的空間去完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。除此以外，XX同學(xué)在我設(shè)計(jì)電路和編程的時候也給予了我方方面面的指導(dǎo)，這跟他自身熱心助人和扎實(shí)過硬的專業(yè)知識是牢不可分的！因?yàn)樗约阂残枰瓿勺约旱漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，所以他能夠在自己所剩不多的時間內(nèi)，抽出一部分來幫助我完成設(shè)計(jì)，這讓我非常的感激。在此向XX老師和XX同學(xué)表示深切的感謝和崇高的敬意，同時也對工程學(xué)院所提供的良好學(xué)術(shù)環(huán)境表示感激。HYPERLINK參考文獻(xiàn)譚浩強(qiáng).2005.C程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社.95-104肖金球.2004.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社.210-230彭冬明，韋友春.2007.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教程.北京：北京理工大學(xué)出版社.58-65范立南.1996.單片微機(jī)接口與控制技術(shù).沈陽：遼寧大學(xué)出版社.110-135李華.1993.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.36-56溫欣玲，張玉葉.1999.基于單片機(jī)交通燈智能控制系統(tǒng)研究.微計(jì)算機(jī)信息，23（10）：90-91胡漢才.1996.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社.周美珍，江志華.2005.單片機(jī)控制交通燈的硬件與軟件設(shè)計(jì).家庭電子，9（20）：20-21蔣汝根，錢丹浩.2006.基于AT89C51單片機(jī)的交通燈模擬控制系統(tǒng).無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，6（6）：8-12康華光，陳大欽.2005.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.北京：高等教育出版社康華光，鄒壽彬.2005.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.北京：高等教育出版社李朝青.2005.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.88-109張偉，王麗，趙晶.2003.電路設(shè)計(jì)與制作ProtelDXP入門與提高.北京：人民郵電出版社.300-320HYPERLINKIntelligenceTrafficlightsControlSystemBasedonSingleChipMicyoco(CollegeofEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract:Thetrafficlightisanessentialpartofmoderntransportation.Areliabletrafficlightsystemplaysakeyroleforimprovingurbantransportationefficiencyandloweringtrafficaccidentodds.ThesystemconsistsofSCM,duplicatepowersupplysystem,trafficlightdemonstrationsystemandinterruptionsystem.Consideringtheuniversalproperty,itchoosessinglechipasthemaincontrolchip.Universalpropertymeansthatcircuitandprogramminglanguageareeasierandmorecommonwhichrelyonthesinglechipthanthatofothercontrolchip.Itissimplerandmoreconvenienttoaddmorefunctionsandmaintainthesystem.Inexpensivemeansthatthesinglechipcostslessthanothercontrolchip.ASTC89C52costslessthan10RMB.itcostslessthan100RMBevenpulsingperipheralcircuits.Inthiswayitcancontrolthedevelopingcostandmaintenancecost.So,thissystemchoosesSTC89C52ascontrolchip.Thissystemadoptsadualpowersupplysystem,justasthemainandback-uppowersupply.Dualpowersupplyschemeismainlyinresponsetoasuddenpower-downormainsfailuresituation.Itissignificantforholdingthesystemworkcontinually.Theprincipleistouseone-waydiodeswitchconductivefeaturetoachievedualpowerswitchinginstantaneously.Interruptsystemistoachievethefunctionofaspecificneedinthecaseofspecialneedsofthesystem.Thesestatesincludealltheredandhighorlowpeakswitchimmediately.Thissystemnotonlyachievesthemostbasicfeaturesofatrafficlight,butalsoimplementshighandlowpeaktimesharingcontrolschemetodealwiththedifferentperiodsofdifferentcitiesintrafficconditions.Thetrafficflowachievesitsmaximuminthemorningandevening.Sotheshared-timeofcontrolhasaveryimportantroleforimprovingurbantransportefficiency.Keywords:SingleChipSTC89C52TrafficLightTime-SharedSystemDuplicatepowerHYPERLINK附錄一系統(tǒng)主板電路圖HYPERLINK附錄二程序清單/******************************************************本交通燈實(shí)現(xiàn)的功能：1、正常時可以分時段車流高峰與低峰進(jìn)行控制2、可以緊急控制，讓某些車通過3、可以人為設(shè)置為車流高峰區(qū)狀態(tài)******************************************************/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchart,b,s,s1,s2,s3,s4,yellowtime,yellowflag,half_sec,sec,a;uinttime;sbitdula=P2^7;sbitwela=P2^6;bitg; //中斷標(biāo)志位ucharcodetable[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71};voiddelay(uintz) //延時函數(shù){ ucharx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voidinit() //初始化函數(shù){half_sec=0;s=1;sec=20;t=0;g=0;time=5;yellowtime=5;yellowflag=0;s1=15; s2=10;s3=10;s4=20; IT1=0; //設(shè)置外部中斷1為低電平觸發(fā)IT0=0; //設(shè)置外部中斷0為低電平觸發(fā)EX0=1; //允許外部中斷0EX1=1;TMOD=0x01; //設(shè)置定時器為十六位工作方式TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;//設(shè)置定時時間為50MSEA=1;//總中斷使能ET0=1;//定時器0中斷開TR0=1;//定時器0}voidmain(){init();/****************狀態(tài)S1，綠燈亮********************/while(1){ if((s==1)&&(yellowflag==0)) { P1=0xd7;//設(shè)置車道燈 P3=0xed;//設(shè)置人行道燈 dula=1; //打開段鎖存器 P0=table[(sec-yellowtime)/10];//存入段碼，顯示綠燈十位 dula=0; //鎖住段碼 P0=0xff;//消影 wela=1; //打開位鎖存器 P0=0xfe;//存入位選，設(shè)置某位數(shù)碼管顯示 wela=0; P0=0; //消影 delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)%10]; //顯示綠燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec/10]; //顯示紅燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xef; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; //顯示紅燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdf; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S1，黃燈亮********************/ if((s==1)&&(yellowflag==1)) { if(half_sec%2) { P1=0xb7;//車道黃燈關(guān) P3=0xfd;//人行道綠燈關(guān) } else { P1=0xf7;//車道黃燈開 P3=0xed;//人行道綠燈開 } //前面十行實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍 dula=1; P0=table[sec/10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xee; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdd; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S2，綠燈亮********************/ if((s==2)&&(yellowflag==0)) { P1=0x7d;//設(shè) P3=0xbe; dula=1; P0=table[(sec/10)]; //顯示綠燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec%10)]; //顯示綠燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)/10]; //顯示紅燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xef; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)%10]; //顯示紅燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdf; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S2，黃燈亮********************/ if((s==2)&&(yellowflag==1)) { if(half_sec%2) { P1=0x7b; P3=0xbf; } else { P1=0x7f;//前面四行實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍 P3=0xbe; } dula=1; P0=table[sec/10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xee; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdd; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S3,綠燈亮********************/if((s==3)&&(yellowflag==0)) { P1=0xe7;//設(shè)置燈 P3=0xbd; dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)/10]; //顯示綠燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)%10]; //顯示綠燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec/10]; //顯示紅燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xef; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; //顯示紅燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdf; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S3,黃燈亮********************/ if((s==3)&&(yellowflag==1)) { if(half_sec%2) P1=0xb7; else P1=0xf7;//前面四行實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍 dula=1; P0=table[sec/10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xee; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdd; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S4,綠燈亮********************/if((s==4)&&(yellowflag==0)) { P1=0x7e;//設(shè)置燈 dula=1; P0=table[(sec/10)]; //顯示綠燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec%10)]; //顯示綠燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)/10]; //顯示紅燈的十位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xef; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)%10]; //顯示紅燈的個位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdf; wela=0; P0=0; delay(3); }/****************狀態(tài)S4,黃燈亮********************/ if((s==4)&&(yellowflag==1)) { if(half_sec%2) P1=0x7b; else P1=0x7f;//前面四行實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍 dula=1; P0=table[sec/10]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xee; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec%10]; dula