四方位交通信号灯控制系统毕业论文

毕业设计课题四方位交通信号灯控制系统学生姓名学号专业电子工程信息技术班级院（系）机械与电子信息工程学院指导教师职称二○一五年五月十三日毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺本人郑重声明：所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。学生（签名）： 日期：绪论1.交通红绿灯的发展历史交通指挥信号已有100多年的历史了。它经历了从人工到自动，从点到线，从线到面的控制过程。随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软、硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路口交通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急.例如在我们新校区西门口(塔南路)就是这种情况,每天进出校门的学生特别多,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路,这为学校师生带来大大的不便.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域。2.道路交通控制的必要性经济的发展，城市化速度的加快，机动车辆占有量急剧增加，由此引发出日益严重的交通问题：交通拥挤甚至堵塞，交通事故频繁，空气和噪声污染严重，公共运输系统效率下降等。解决这一问题通常有两种办法，一种是修路造桥，这对道路交通状况的改善是一种最直接的办法，但它需要巨额的投资，且在城市中心区受拆迁的限制，很难实施．另一种是在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力，大量事实已经证明这种方法的有效性。现代道路交通的复杂多样，常常是几个或几十个甚至是成百上千个路口互相关联，在这种情况下，使任何一个经验丰富的交通警察都无能为力．因此，人们越来越关注把先进的科学技术用于交通管理，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。道路交通控制的目的可定义为：在确定的行政规定约束下，采用合适的营运方法来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通运行状态。围绕这一目的研制出的道路交通控制系统，把受控对象看成一个整体，采用对交通流科学地时间分割的方法，最大限度地保证交通流运动的连续性，使受控区域的交通流减少冲突，同时平稳地、有规则地运动。道路交通控制的作用主要表现为以下几个方面：（1）改善交通秩序，增加交通安全。（2）减少交通延误，提高经济效益。（3）降低污染程度，保护生态环境。（4）节省能源和土地消耗。第一章交通信号灯的设计要求及实现方案1.1交通信号灯的设计要求1）在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，正常情况下，东西、南北方向轮流放行。当东西方向(A线)放行、南北方向(B线)禁行时，东西方向(A线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，南北方向(B线)红灯亮30秒；当南北方向(B线)放行、东西方向(A线)禁行时，南北方向(B线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，东西方向(A线)红灯亮30秒。如此循环，实现交通灯定时控制。2）有急救车优先通过功能。当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红灯，以便急救车通过，急救车的通行时间为10秒，急救车过后，交通灯恢复先前状态。3）交通灯在红、绿灯交替点亮中，用两个数码管显示点亮的灯还能持续的时间。北北西东南图1-1交通效果图如1-1图是十字路口交通控制器的效果图，在A、B两道路相交叉的路口，可以分成东西南北四个方向，其中东西、南北方向的红绿灯显示是完全一样，只是为了便于在不同方位不同距离清楚的看到路况，在实际交通路口安装了两组一样的交通信号灯。1.2交通信号灯的实现方案随着自动化控制技术和微电子技术的迅猛发展，PLC作为前沿的工业控制器，具有体积小、可靠性高、易操作、灵活性强、抗干扰能力强等一系列优点，广泛用于自动化控制领域。用内部编程取代继电器逻辑控制电路中大量的中间继电器和时间继电器，简化了控制路线，提高了系统控制的可靠性，这是PLC最大的优点。借助于书序控制图和梯形图来编制用户控制程序，实现自动控制系统顺序控制，是PLC的主要功能之一。控制信号系统在车水马龙的都市，当交通干道不便于挖掘地下通道或架设天桥的时候，为了穿越马路行人的安全，需要在指定的人行横道两端设置人行道口的的红绿灯。交通灯控制工艺：南北、东西向的十字路口，均设有红、黄、绿三只信号灯。六只灯依一定的时序循环往复工作，图1-2为交通信号灯时序图图1-2交通灯时序工作波形图控制交通信号灯的PLC可选用FX2N-32MR，从时序图可以看出，该系统有一个输入装置和6个输出装置。表1为输入装置与输出装置与PLC的地址编号对应表。表1PLC的I/O分配交通信号灯的控制是一个典型的时序控制图，其梯形图设计关键是各灯(Y0~Y5)状态变化的“时间点”表示出来、时间的精确计算用定时器实现，本例将用T0~T9共10个定时器;灯的闪烁次数要用计数器实现，本例将用两个计数器，表是各定时器和计数器形成时间点的使用说明。b.顺序控制的概率及方法PLC是电子技术、计算机技术与继电逻辑自动控制系统相结合的产物，它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。PLC结构紧凑、体积小、操作方便、抗干扰能力强、编程灵活简单、工作安全可靠、能耗低等优点使其很快在工业自动化控制中占据主导地位，PLC外部接线简单方便，通过预先编制的程序来实现自动控制。c.系统梯形图设计顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有秩序地进行操作。PLC的设计者们继承了继电器顺序控制的思想，为顺序控制程序的设计提供了大量通用的和专用的编程元件和指令，开发了供设计顺序控制程序用的顺序功能图语言，使之成为当前PLC程序设计的主要方法。顺序控制设计法又称步进控制设计法，它是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，有经验的工程师也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。图1-3和图1-4为交通信号灯的顺序功能图和步进梯形图设计。图1-3交通信号灯的顺序功能图的设计图1-4交通信号灯的步进梯形图设计这两个图有以下特点：1)将复杂的任务或过程分解成若干个工序(状态)。无论多么复杂的过程均能分化为小的工序，这非常有利于程序的结构化设计。相对于某一具体的工序来说，控制任务实现了简化，给局部程序的编程带来了方便。3)整体程序是局部程序的综合，只要弄清各工序成立的条件、工序转移的条件和转移的方向，就可进行这类图形的设计。4)状态转移流程图可读性强、容易理解，能清晰地反映工艺控制全过程。状态转移图是状态编程法的重要工具。状态编程的一般思想为：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各状态的工作内容(状态的功能、转移条件和转移方向)，根据总的控制顺序要求，将各独立状态联系起来，形成状态转移图，进行绘制梯形图程序，写出语句表。1.3系统工作原理1）编程设置好交通灯初始时间，通过编程器写入89C51单片机系统。2）由89C51单片机的定时器每秒钟通过P0输送交通信息，显示红，绿，黄灯的燃亮情况；由P0，P2口显示每个灯的燃亮时间。3）通过89C51单片机的RESET位来控制系统是工作或设置初值，为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作；4）由CD4511译码器来把89C51输出的信号转换成BCD码，然后通过数码管来显示时间。5)当有紧急救护车出现时,应使东西南北四个方向全亮红灯,并延时10秒钟,以便急救车通过.技术上可用外部中断0发出一单脉冲向CPU申请中断。1.4系统控制信号分析在这个交通控制器的设计中，最为主要的是AT89C51芯片，它是整个系统的核心，在电路中总共用到了P0，P1，P2三个端口，P0口的八个I/O口连接到了74LS240这个芯片。74LS240的主要功能是反向驱动，从89C51传送过来的输入信号经过驱动后，输出信号的驱动能力加大了。经过驱动后，数码管LED得以显示。从P1端口输出的6个I/O口连接到74LS244的6个输入端，因为在十字路口有两组是相同的，所以只用到了6个LED。经过驱动后，由程序直接控制LED红绿灯显示信息。在数码管时间显示与信号输入之间存在一个译码的问题，在这是用了一个CD4511芯片来译码。P2端口的四个I/O口连接到CD4511的A，B，C，D口，通过CD4511译码器译码，传输给LED七段数码管，来显示时间。根据交通灯的设计，数字从大到小显示一直到零，当A道亮绿灯从三十到零时，B道红灯从二十五减到零，然后亮黄灯，从五减到零。反之亦然。另外在这个系统当中，还有三个电路，分别是复位电路，晶振电路，电源电路，在三个电路在一般的系统设计中都是要使用到的，他们在整个系统当中的作用在下面的单元电路中都会做详细的介绍。这个系统的设计来说，相对是比较简单的，并没有用到很复杂的芯片，所以这个系统具备了一些基本的功能，可能在特别情况下会不适用。第二章系统设计2.1硬件电路设计编程设置编程设置时间参数电源89C51系统设置驱动电路时间显示交通灯驱动电路图2-1硬件系统总框图 在设计硬件电路时，我们根据硬件系统的总框图，知道要用到哪几个芯片，89C51芯片是总的系统的核心，它既驱动数码管，又驱动交通灯。时间显示功能我们是用七段数码管，因为是用在十字路口，需要有两个时间显示，所以用到了四个七段数码管，数码管的译码功能是用了CD4511芯片。为了不使用外部电源，系统设计了一个桥式整流电源。在红绿灯显示上了，我们只用了六个LED，因为在A道上的两组红绿灯是完全一致的，在B道上也是一样的，所以我们只用了六个LED完全可一代表整个交通控制情况了。当我们已经完全知道我们的硬件需要时，在画原理图的时候要合理的布置各个芯片，各条线，尽量不要使电线交叉在一起，还要让我们的原理图看上去美观。2.2元件介绍2.2.1AT89C51芯片介绍图2-2AT89C51芯片引脚管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。功能描述：AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4k字节的在线可重复编程快擦快写程度存储器,能重复写入擦除解1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容,不仅可完全代替MCS251系列单片机,而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统,缩小系统体积,增加系统的可靠性,降低了系统成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒,仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写相比,不易损坏器件,没有两种电源的要求,改写时不拔下芯片,适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽2.7V～6V,全静态工作,工作频率宽,在0Hz～24MHz内,比8751/87C51等系列的6MHz～12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密,提供了方便灵活而可靠的硬加密手段,能完全保证程序或系统不被仿制。另外AT89C51还具有MCS51系列单片机的所有优点。128×8位内部RAM,32位双向输入输出线,两个十六位定时计时器,5个中断源,两级中断优先级,一个全双工异步串行口及时钟发生器等。2.2.274LS244芯片介绍74LS244是一种三态输出的八缓冲器和线驱动器，该芯片的逻辑电路图和引脚图如图2-3所示。图2-374LS244芯片引脚从图2-3可见，该缓冲器有8个输入端，分为两路——1A1～1A4，2A1～2A4，同时8个输出端，也分为两路——1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，分别由2个门控信号1G和2G控制，当记为低电平时，1Y1～1Y4的电平与1A1～1A4的电平相同，即输出反映输入电平的高低；同样，当2G为低电平时，1Y1～1Y4的电平与2A1～2A4的电平相同。而当1G（或2G）为高电平时，输出1A1～1A4（或2A1～2A4）为高阻态。经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动能力加大了。74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。2.2.374LS240芯片介绍图2-474LS240引脚74LS240芯片结构与功能和74LS244的相类似，而有所区别的是74LS244是八同向三态缓冲器/线驱动器，74LS240是八反向三态缓冲器/线驱动器，如图2-4。内部引脚是相同的。74LS240芯片的特点是三态门，可以把多个芯片的输出，并联在一起而不会互相影响；2.2.4CD4511芯片介绍CD4511是一个用于驱动共阴LED显示器的BCD码—七段码译码器，其引脚路如图2-5，逻辑功能见表1，8421BCD码对应的显示见图2-6。

其功能介绍如下：BI：当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字。

LT：当BI=1，LT=0时，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：使能控制端，当LE=0时，允许译码输出。DCBA：为8421BCD码输入端。abcdefg：为译码输出，输出为高电平。图2-5CD4511芯片引脚输入输出LEBILTDCBAabcdefg显示××00000000000000001×0111111111111111110111111111111111111××××××××0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111××××111111100000001111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111111011000000000000000000000000000000000000000000。80123456789。表2逻辑功能表图2-6BCD码显示图这里使用的是共阴数码管，对于CD4511，它与数码管的基本连接方式如图2-7所示。图2-7数码管连接方式图2-7是CD4511译码器与数码管的连接方式，从89C51芯片端输出四个信号给CD4511的A，B，C，D端口，经过译码后a,b,c,d,e,f，g七个端口，经过CD4511译码器的译码，将输出信号转变成高低电平传送给数码管。2.3单元电路设计2.3.1复位电路图2-8复位电路图图2-8的复位电路是比较简单的基本复位电路，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。在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个引脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位引脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM有所影响。2.3.2晶振电路图2-9晶振电路图微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能损坏）。影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化，增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出，并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器（硅振荡器）。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高，多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。选择振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成正比，可以表示为功率耗散电容值。比如，HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下工作时，相当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶振负载电容，整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容，相应地也需要更多的电流。相比之下，晶振模块一般需要电源电流为10mA~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能，范围可以从低频（固定）器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。在电路中起振荡作用.使电路中的电流形成高低电平来回振荡,并以晶振的频率振动.XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。2.3.3LED红绿灯显示电路图2-10红绿灯显示电路图在十字路口A、B两道交通灯中，由于在同一道中的红绿灯显示是完全一致的，所以在电路设计时只采用了一组红绿灯来代表，可以用六个LED发光二极管来替代。图中的DS1~DS6就是六个LED，DS1~DS3为一组，DS4~DS6为另外一组。它是由89C51的六个输出端口来控制的，由程序来直接控制红绿灯的点亮情况。1Y1，1Y2，1Y3，2Y1，2Y2，2Y3分别与89C51芯片的P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5连接。当输入信号时，高电平有效，DS1，DS2，DS3分别代表绿，红，黄；而DS4，DS5，DS6也分别代表绿，红，黄。当DS1亮时，DS5也亮，但由于亮的时间不同，当DS1亮了25秒以后，DS6亮；当DS4亮的时候，DS2先亮，亮了二十五秒以后，DS3亮。但当出现紧急情况时，又按键来使得DS2和DS5都两红灯。如图2-10所示。2.3.4七段数码管时间显示电路图2-11数码管显示电路图数码管显示电路总共运用了四个七段数码管，两个为一组。一组数码管可以显示0`99之间的数字，AT89C51的P2口输出四个信号给CD4511，CD4511的四个端口，分别是A，B，C，D。A，B，C，D四个端口是BCD码输入端，经过CD4511译码输出，输出高电平。数码管的四个引脚DIG1~~DIG4分别是从74LS240输入信号驱动，这样才会是数码管能够显示时间，而另外一方面由于CD4511芯片的作用，89C51芯片的输入信号转换成高低电平，这样才会按照时间从高到底的显示。其中的上拉电阻是起限流保护作用的。2.3.5电源电路图2-12电源电路图在该系统中,无论是AT89C51单片机工作电源,二极管还是数码管的驱动,都要用到+5V的直流电源，所以，一个稳定的,持续的+5V直流电源对本系统十分重要.本系统运用桥式整流电路,将交流转换为直流,为各部分电路提供恒定的+5V直流.模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压管供电,保证电路的稳定性和抗干扰性,其电路如图2-12所示。2.3.5.1电源电路工作原理参照图2-13，我们可知从接口J1输入9V左右的交流电压,波形如下图a所示,经全波整流电桥DB整流后，得到一幅值为0-8V左右的波动直流如下图b所示.这一波动的直流经C1,C2,C3滤波后,得到一较平稳的直流,再经LM7805稳压为+5V,C4再次滤波后，得到稳定的+5V直流电流,如下图c所示.图a图图a图b图c图2-13电源电路波形图2.4整机电路原理图分析图2-14整机电路原理图整机电路的工作原理是通过AT89C51芯片，P0口的八个I/O口连接74LS240芯片的1A1,1A2,1A3,1A4,2A1,2A2,2A3,2A4八个输入口，74LS240的在整个电路中的作用是驱动时间显示数码管，它的四个输出口连接数码管的四个DP口，驱动数码管能够显示时间数字。另外CD4511译码器的作用是译码从89C51输入的信号，89C51的P2端口的四个I/O：P2.0,P2.1,P2.2,P2.3，连接到CD4511A，B，C，D四个口，CD4511的a,b,c,d,e,f,g的七个引脚分别与四个数码管的a,b,c,d,e,f,g连接，其中的电阻是起保护数码管的作用的。在这个的整机电路中，还设计有复位电路，电源电路，晶振电路，设计这些电路都是为了能使整个系统能够很好的运转，或是当出现异常的情况时，能够马上使系统恢复原来的状态，都是不可缺少的组成部分。2.5软件设计2.5.1软件控制流程图软件部分包括主程序、延时、显示子程序、中断服务程序，各程序流程图如各图所示。开始初始化显示初始值设置A道放行，B道禁行延时显示延时5sA道禁行，B道放置显示初始值延时显示A道禁行，B道警告延时显示A道警告，B道禁行开始初始化显示初始值设置A道放行，B道禁行延时显示延时5sA道禁行，B道放置显示初始值延时显示A道禁行，B道警告延时显示A道警告，B道禁行图2-15主程序流程图返回显示次数=0？延时1ms显示个位数延时1ms显示十位数设置显示次数R2十位数R1个位数秒十位数转字形码秒个位数转字形码拆分秒数显示秒数减1秒数转十进制开始返回显示次数=0？延时1ms显示个位数延时1ms显示十位数设置显示次数R2十位数R1个位数秒十位数转字形码秒个位数转字形码拆分秒数显示秒数减1秒数转十进制开始图2-16显示子程序流程图中断响应保护现场A道放行，B道禁行延时10s恢复现场返回中断响应保护现场A道放行，B道禁行延时10s恢复现场返回图2-17紧急情况中服务程序图2.5.2功能实现空空B道绿灯B道黄灯B道红灯A道绿灯A道黄灯A道红灯控制码P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0状态说明000011000CHA道放行、B道禁止000010100AHA道警告、B道禁止0010000121HA道禁止、B道放行0001000111HA道禁止、B道警告表3交通灯信号控制码表3是根据整体方案设计而产生的红绿灯控制码，“1”代表亮，“0”代表不亮。我们可以很直观的发现，当A道放行，B道禁止时，A道绿灯亮，B道红灯亮；当A道警告，B道禁止时，A道黄灯亮，B道红灯亮；A道禁止，B道放行时，A道红灯亮，B道绿灯亮；当A道禁止，B道警告时，A道红灯亮，B道黄灯亮。在这里，关于救护车紧急通行的问题并未过多牵涉，具体的根据交通现状与国家法律法规，在碰到救护车通行时，可以不遵守交通灯的约束。结论本系统主要采用了AT89C51的I/O端口来完成对交通信号灯的控制，并附属以74LS240，74LS244，CD4511等小型芯片来完善信号灯的功能。用P