智能交通导盲灯控制装置设计

1、 毕业设计说明书（论文）中文摘要随着时代的进步与社会的发展，经济的进一步提升越来越多的取决于交通网络的发达程度。其中交通灯在道路事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公路以及市区内的通车质量。交通关系着人们对于财产，安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。关键词 单片机 交通灯 程序设计毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Intelligent traffic light control device desig

2、n AbstractWith the development of time era and the improvement of the society，economic ascension is depending much more on a well-developed transportation network. Traffic lights play a vital role in the transportation industry, which directly affects the open quality of highway and roads in urban a

3、rea. Traffic safety is closely related to people's property security and time. Therefore the advanced traffic control technology is of great value to the logistics resource and People's travel, which avoids cuts in the case of vehicles leading to road paralysis. In order to ensure comfortabl

4、e travel, logistics on time in position, and even access to life extension we need to ensure the smooth flow of traffic safety.Keywords Microcontroller Traffic lights Programming 本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页目 次1 引言11.1 单片机概述11.2 单片机应用领域11.3 单片机的发展趋势32 系统功能和基本原理52.1 系统功能52.2 系统基本原理52.3 交通灯的四种通行模式63 方案设计与论证9

5、3.1 总体设计方案比较94 芯片的选择与简介114.1 AT89C52114.2 MAX232124.3 LED数码管135 系统硬件设计155.1 硬件总体设计155.2 各功能模块硬件设计与实现156 系统软件设计266.1 软件总体流程图266.2 软件主要程序277 软硬件调试31结论34致谢35参考文献36附录A Proteus仿真图37附录B Protel原理图38 本科毕业设计说明书（论文） 第 42 页 共 38 页1 引言二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代，电子时代和现已进入的电脑时代。不过这个电脑，通常是指个人计算机，简称PC机1-2。它由主机键盘、显示器等组成。

6、还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）3-4。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可以进行简单运算和控制，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的：“肚子”里。它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了5。单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，并且正以前所未有的速度取代传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利的条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选

7、择6-7。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中8。单片机能大大提高这些产品的智能性、易用性及经济性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一类是通用型单片机，另一类是专业型单片机9。1.1 单片机概述单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。51系列或其兼容的单片机仍是美国INTEL公司于1980年推出

8、的产品，与48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与51单片机作为代表进行理论基础学习10-11。51系列单片机主要包括8031、8051、和8751等通用产品。1.2 单片机应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电

9、子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师12-13。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几类14。1.2.1 在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、

10、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大15。例如精密的测量设备（功率计、示波器、各种分析仪）。1.2.2 在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统、与计算机联网构成二级控制系统等。1.2.3 在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。1.2.4 在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物

11、质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，再到日常工作中随处可见的移动电话、集群移动通信、无线电对讲机等。1.2.5 单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等等。1.2.6 在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式

12、存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。1.2.7 单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器、基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器、GPS导航系统、ABS防抱死系统、制动系统等等。此外，单片机在工商、金融、科研、教育，国防、航空航天等领域都有着十分广泛的用途16。1.3 单片机的发展趋势单片机现在可以说百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有

13、，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但他们各具特色，优势互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有以下三种。 1.3.1 微型单片机现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）等，有些单片机将LED（液晶）驱动电路都集成在单一芯片上，这样单片机包含的单元电路就越多，功能就越强大，甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己

14、特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求体积小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。1.3.2 低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，单由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适

15、合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。1.3.3 主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品、ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机，所以80C51占据了半壁江山。而MICROCHIP公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司今年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品、日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存

16、在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是一寸互补、相辅相成、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHz，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800、MITSUISHI公司的M337700、REVKWELL公司的R6500等。2 系统功能和基本原理2.1 系统功能图2.1系统功能智能交

17、通导盲灯控制装置设计以单片机为核心，组成一个以单片机控制的集信号灯、盲人语音提示装置、数码管显示、手动按键控制为一身的智能交通导盲灯控制装置设计。系统硬件电路由单片机、特种车辆检测电路、状态灯、LED显示、按键、盲人语音提示装置组成。单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上满足国家标准的智能交通导盲灯控制装置设计，接入2位LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入特种车辆检测电路和功能扩展电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上盲人语音提示装置，在听觉上加强了指挥提醒作用。2

18、.2 系统基本原理2.2.1 单片机的选择单片微型计算机又称微控制器、嵌入式微控制器等，简称单片机，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点。因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的控制中心。STC89C52芯片是深圳宏晶科技公司生产的低功耗、高可靠性、高性能8位单片机，片内含8K的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用深圳宏晶科技公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，不仅可以用传统方法进行编程，

19、更重要的是可方便的在线编程。同类单片机中深圳宏晶科技公司的STC89C52功能强大、价位低，正因如此STC89C52单片机可灵活应用于此次的智能交通信号灯控制中。总体上说选用STC89C52单片机的理由就是因为此单片机具有优异的性能价格比，并且集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗。2.2.2 手动按键控制手动按键控制主要是为了实现以下几个功能：方便盲人通过交通路口、不同交通时段信号灯时间切换、特殊情况下手动控制。系统上电或按下手动复位按钮之后，系统进入默认工作模式。按下“60秒/30秒切换” 按钮后，方便应对闲时忙时的交通信号切换，这个过程就是将存储时间值的寄存器进行设置。遇

20、到车祸等紧急情况时按下“紧急情况处理”按钮，此时整个道路封闭，只允许紧急情况处理车辆通过。2.2.3 数码管显示智能交通导盲控制灯控制装置由状态灯及LED数码管显示，将东西方向的状态码值送显P2口，将南北方向的状态码值送显P1口，将要显示的时间值送显P0口。时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值。2.2.4 紧急处理与盲人信号处理同时在此系统中，必须要开启至少一个的外部中断，用于检测特种车辆检测信号或功能扩展电路输入，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，开启全部红灯禁止全部通行，中断结束返回。2.3 交通灯的四种通行模式按交通灯控

21、制规则，每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。图2.2 交道口模型图4组LED数码管按照设置的通行时间（各路口默认的通行时间均为1分钟）进行倒计时，并各自进行红、绿灯显示，共有四种通行方式，分别为： 通行方式一：倒计时时间为60s（通行时间），红绿灯状态为：南北直行：绿，东西直行：红，各路右拐：绿，左拐：红，人行道：南北绿，东西红，各路右拐比直行滞后30秒钟开放。如图2.3通行方式二：倒计时时间为30s（通行时间），红绿灯状态为：南北直行：红，南北左拐：绿，东西直行：红，各路右拐：绿，所有人行道：红。如图2.4通行方式三：倒计时时间为60s（通行时间），红绿灯状态为：东西直行：绿，南北直

22、行：红，各路右拐：绿，左拐：红，人行道：东西绿，南北红，各路右拐比直行滞后30秒钟开放。如图2.5通行方式四：倒计时时间为30s（通行时间），红绿灯状态为：东西直行：红，东西左拐：绿，南北直行：红，各路右拐：绿，所有人行道：红。如图2.6通行默认时间为1分钟，系统设置了更改功能，可以根据实际情况进行调整，以提高车辆通过率，缓减交通压力。图2.3通行方式一示意图 图2.4通行方式二示意图图2.5通行方式三示意图 图2.6 通行方式四示意图3 方案设计与论证单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片

23、机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、4代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能，并具有低电压低功耗的优势。因此，本次我的课题拟采用单片机作为主控制器。3.1 总体设计方案比较3.1.1 方案一采用标准AT89C52单片机作为控制器；通行倒计时显示采用2位LED数码管；左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯采用双色高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以便节省端口数。特种车辆通行

24、采用实时中断完成，识别方法采用红外线发射及接受方案。按以上系统架构设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，可靠性高等特点。3.1.2 方案二采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时显示采用16×16点阵LED发光管；列驱动采用74LS595以实现串行端口扩展，行驱动采用4/16译码器74LS154动态扫描，译码器74LS154生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电流，应选用大功率三极管作为驱动管。这种设计方案的图案逼真，单片机占用端口资源少；缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，在模型

25、制作中较少采用。3.1.3 方案三采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也少，耗电也最小；虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，所以较少采用。通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计优点，因此城市道口交通灯控制系统模型采用方案一设计。同时，由于传统的交通信号灯控制方法往往是以路口的状态，按丁字、十字与多路口分时段进行红绿灯控制各路口依次通行，往往存在车多的路口绿灯通行时间短、无车或少车的路口却亮着绿灯。为避免因车流量不一致性而导致堵车等资源浪费的现象，本文亦将在

26、此方面进行积极而有益的探讨。4 芯片的选择与简介4.1 AT89C52AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用ATMEL 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C52具有以下标准功能：8K字节Flash、256字节RAM、32 位I/O 口线、看门狗定时器、2 个数据指针、三个16 位定时器/计数

27、器、一个6向量2级中断结构、全双工串行口、片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存、振荡器被冻结、单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止17。图4.1 AT89C524.2 MAX232图4.2 MAX232数据传输接口是数据传输的硬件基础，也是数据通信、计算机网络的重要组成部分。单片机本身的数据传输接口主要为8位或16位并行数据接口、全双工串行通信接口，但电子技术的迅速发展使得许多新的数据传输接口标准不断涌现，大多数的

28、单片机并没有在硬件中集成这些新的数据传输接口。为了使单片机适应不同标准的各类数据传输协议，必须对单片机的数据传输接口进行扩展。而随之而来的就是一系列的接口标准的诞生，其主要有RS-232标准、RS-485标准。RS232是一种电压型总线标准，可用于设计计算机接口与终端或外设之间的连接，以不同的极性的电压表示逻辑值。-3至-25表示逻辑“1” ，+3至+25 表示逻辑“0”，其电平与TTL和CMOS电平是不同的，所以在通信时必须进行转换。MAXIM公司的MAX232接收/发送器是MAXIM公司特别为满足EIA/TEA2232的标准而设计的，它们具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1uF

29、或1uF的电容，其价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用。MAX232引脚C1+与C1-、C2+与C2-、V+与VCC、V-与GND之间的4个0.1uF的电容不可缺少，一般选用陶瓷介质的电容。MAX232可以用作单片机和单片机之间、单片机和PC机串口之间的符合RS232串行接口电路。只要将待进行串行传输的设备的发送和接收端相应的接上，编程即可。单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。4.3 LED数码管LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共

30、电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位、1、2、3、4、5、6、8、10位等，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。共阴和共阳极数码管的内部电路发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红、绿、蓝、黄等几种。LED数码管广泛用于仪表、时钟、车站、家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色、功耗、亮度、波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片图4.3 7段两位带小数点 10引脚的LED数码管图4.4引脚定

31、义每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。4.3.1 静态显示驱动静态显示就是显示驱动电路，具有输出锁存功能。当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截止，直到显示另一个字符为止。即单片机将所有要显示的数据送出后就不再控制LED，直到下一次显示时再传送一次新的显示数据。静态显示的数据稳定、数码管的亮度较高、占用的CPU时间少、程序容易、管理简单，但占用的I/O线资源较多。静态显示中，每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口，该

32、接口用于笔划段字型代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，该字段就可以显示发送的字形。要显示新的数据时，单片机再发送新的字形码。动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画段ah同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM各自独立的受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM段，而这一段是由I/O控制的，由单片机决定何时显示哪一位了。优点：程序简单，亮度高。缺点：所占I/O口过多。4.3.2 动态显示驱动数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a/b/c

33、/d/e/f/g/dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是

34、一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O埠，而且功耗更低18。5 系统硬件设计5.1 硬件总体设计硬件部分的Protel电路原理图如下：图5.1交通灯控制装置Protel原理图交通灯控制装置系统的实物模型分为两块电路板完成：使用一块较小的电路板焊接交通灯控制装置的单片机电路、RS232串口电路、功能按键电路、复位电路、晶振电路、正常运行指示电路、供电电路等主要控制电路；使用较大的一块电路板制作交通灯控制装置的数码管倒计时电路、信号灯显示电路等输出显示的电路。两块电路板之间通过数据排线来连接，实现两块板之间的信号通讯。5.2 各功能模块硬件设计与实

35、现5.2.1 交通灯控制装置主要控制电路图5.2交通灯控制装置主要控制电路实物模型1.单片机电路2.RS232串口接口电路3.功能按键电路4.复位电路5.晶振电路6.正常运行指示电路7.供电电路8.通讯接口a) 单片机电路单片机部分选用的是STC89C52芯片。STC89C52芯片是深圳宏晶科技公司生产的低功耗、高可靠性、高性能8位单片机，片内含8K的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用深圳宏晶科技公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，不仅可以用传统方法进行编程，更重要的是可方便的在线编程。同类单片机中深圳宏晶科技公司的STC8

36、9C52功能强大，价位低，正因如此STC89C52单片机可灵活应用于此次的智能交通信号灯控制中。总体上说选用STC89C52单片机的理由就是因为此单片机具有优异的性能价格比，并且集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗。图5.3 Protel中的80C52单片机图5.4 STC89C52单片机的引脚图图5.5 交通灯控制装置主要控制电路单片机b) RS232串口通讯接口电路RS232串口通讯接口电路是目前实现双机联机通讯的主要接口方式，是实现单片机和PC之间进行通讯的通道。当单片机作为下位机，PC作为上位机的方式下，单片机可以将检测的信号及数据上传到上位机中进行分析和统计。电路原

37、理如图所示。图5.6 RS232串口通讯接口电路原理图图5.7交通灯控制装置主要控制电路RS232串口通讯接口电路另外，在本系统中使用的STC89C52RC单片机是具备ISP功能的单片机，在系统中可以不必将单片机取下进行编程后再次安装进行使用。只要直接通过串口与PC中的串口编程软件进行在线编程，即可实现单片机程序的烧写工作。c) 功能按键电路按键控制部分主要有三个按钮，分别对应的功能是S1：用于在交通路口的忙闲时进行切换，也就是对应的30/60秒切换按钮，交警可以根据车流量不同的时段按下这个按键来设置交通灯系统的忙闲时段，通过RXD口控制；S2按钮是紧急情况处理按键，在遇到交通事故、限行、重要

38、车辆通过的时候使用，交警按下这个按钮之后整个系统全部显示红灯，LED数码管倒计时不显示任何时间，直到事故处理完毕、不须限行、重要车辆通过之后交警再通过复位按键恢复系统的工作，通过P07口控制；S3按钮是用于模拟特种车辆的红外线中断，在遇到警车、救护车、救火车、抢修车辆等的时候，实际交通路口会识别到车辆上的红外装置发出的信号，这时会产生特种车辆通过的一个特殊中断，路口红灯亮20秒钟，LED倒计时20秒钟，等特种车辆通过之后，系统恢复正常运行，通过INT0口控制。图5.8交通灯控制装置主要控制电路功能按键电路原理图图5.9交通灯控制装置主要控制电路功能按键电路d) 复位电路单片机出现“死机”、“程

39、序跑飞”等现象是单片机复位电路设计不可靠引起的。在这种情况下，系统有时会出现一些不可预料的现象，如无规律可循的“死机”、“程序走飞”等。而用仿真器调试时却无此现象发生或极少发生此现象。影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分: 1) 外因射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递，在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽、合理的布线/器件布局衰减该类干扰；电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。2) 内因振荡源的稳定性，主要由起振时间、频率稳定度和占空比稳定度决定，起振时间可由电路参数

40、整定，稳定度受振荡器类型、温度和电压等参数影响单片机复位电路的可靠性。单片机复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分/合过程中引起的抖动而影响复位。图5.10交通灯控制装置主要控制电路复位电路原理图图5.11交通灯控制装置主要控制电路复位电路e) 晶振电路晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。简单地说：晶振提供系统所需的时钟频率。图5.12交通灯控制装置

41、主要控制电路晶振电路原理图图5.13交通灯控制装置主要控制电路晶振电路f) 正常运行指示电路正常运行指示电路用于反馈系统上电状态。这个系统并不复杂，由一个发光二极管、一个47欧姆的电阻并联在VCC和GND之间实现。图5.14交通灯控制装置主要控制电路正常运行指示电路g) 供电电路将系统中的所有VCC、GND接到同一条线上，将接线引出到跳针接口上，需要工作时将电源线插在跳针上即可供电。这样可以最大程度的增大系统稳定性，减少接线，方便系统携带。图5.15交通灯控制装置主要控制电路供电电路h) 通讯接口通讯接口就是两块电路板之间连接的总线，是两块电路板之间通讯的桥梁。在原理图中是使用序号标出的，实际

42、连接中通过数据线接通。图5.16交通灯控制装置主要控制电路通讯接口5.2.2 交通灯控制装置主要显示电路图5.17交通灯控制装置主要显示电路实物模型1.数码管倒计时电路2.信号灯显示电路3.通讯接口a) 数码管倒计时电路图5.18数码管引脚图图5.19数码管管脚图图5.20数码管连接原理图b) 信号灯显示电路图5.21信号灯连接原理图c) 通讯接口图5.22交通灯控制装置主要显示电路通讯接口6 系统软件设计6.1 软件总体流程图软件全部控制程序实际上分为若干模块：键盘扫描处理程序、状态灯控制程序、LED显示程序、紧停或违规判断程序、中断服务子程序等。主要流程图如下：图6.1主程序流程图图6.2

43、其他部分流程图6.2 软件主要程序6.2.1 主程序包含了调用显示、延时、交通灯控制循环、特种车和紧急状态的中断19。void main()uchar i,j;init();while(tt)/系统上电准备操作for(i=0;i<255;i+)for(j=0;j<20;j+)/循环，大概5秒P1=0xff;/所有的灯显示亮.P1=11111111P2=0xff;/P2=11111111y=0;/黄灯灭play(60);/数码管显示60tt=0;/5秒后，退出系统准备阶段init_timer();/定时器初始化init_extra();/外部中断初始化while(1)/循环，系统一直

44、工作y=0;/黄灯灭keyscan1();keyscan2();/键盘扫描1/2if(spe=0)/交通正常play(second);/交通正常下，数码管的显示if(condition=0)/60sif(direction=0)/通行方式一else if(direction=1)/通行方式二else if(direction=2)/通行方式三else/通行方式四else/30s6.2.2 键盘扫描处理程序P3.0等端口按下时值为1，判断端口值为1后跳转到相应的功能。void keyscan1()/30/60秒时间的切换。uchar temp1;change=1;temp1=change;if(

45、temp1!=1)delay(10);while(temp1!=1)if(condition=0)second=0x1e;/时间复位elsesecond=0x3c;time1=0;/计数器复位direction=0;/通行方式复位if(condition=0)condition=1;elsecondition=0;while(temp1!=1)/松手检测temp1=change;6.2.3 状态灯控制程序交通信号红绿灯变化以60秒忙时状态二为例说明。else if(direction=1)/通行方式二if(second>10)/6055秒，显示P1=0x99; P2=0x95;else/

46、最后5秒，黄灯亮操作if(ss=1)P1=0x99; P2=0x95;else/南北方向的左转黄，各路右转黄亮P1=0x11; P2=0x15;6.2.4 紧急中断遇到紧急情况，例如交通事故、道路限行等需要限制所有车辆通过时，按下紧急中断按钮。此状态下所有交通信号灯均显示红灯，LED数字倒计不显示数字。紧急情况解除后，警车按下复位按钮，系统重新恢复正常的交通。void init_extra()EX0=1;/开外部中断源PT1=1;/定时器1(高优先级)IT0=0;/电平触发6.2.5 特种车辆中断遇到火警、匪警、急救车等需要临时限制车辆通行时，系统会自动识别特种车上的特殊红外线，并产生一个临时

47、的特种车辆中断。此状态下所有交通信号灯均显示红灯20秒，LED数字计时器倒计时20秒钟。20秒钟结束后自动恢复正常的交通指挥，不需要警察手动复位。void extra0()interrupt 0while(1)P1=0x55; P2=0x55;/当特殊车辆来时，显示所有的红灯亮play(0);if(pp=1)/当特殊车辆离开时，计秒开始flag_pp=1;elseflag_pp=0;if(sec=20)/当计秒为20时，重新反回正常状态flag_pp=0;time4=0;sec=0;break;/跳出循环6.2.6 LED数码管显示程序在LED数码管中显示剩余的时间，通过调用TAB来显示相应状态下倒计时对应的时间数字。void play(uchar num)P0=tablenum/10;/十位显示wei1=0;delay(1);wei1=1;P0=tablenum%10;/个位显示wei2=0;delay(1);wei2=1;uchar code table=/0-9数字显示0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;7 软硬件调试实物模型制作之前交通灯控制装置系统的计算机仿真是使用Proteus (ISIS 7 Professional) 软件完成的20。