第一篇：智能交通信號燈系統設計

目 錄

摘 要.....................................................................1 第一章引言................................................................2 第一節 本課題的意義...................................................2 第二節 國內外發展狀況.................................................2 第三節 系統設計的特點.................................................4 第二章 系統硬件設計......................................................4 第一節 系統總體設計目標...............................................4 第二節 系統框圖及系統工作原理.........................................5 第三節 單片機--AT89C51芯片............................................6 第四節 鍵盤控制電路..................................................9 第五節 車輛檢測電路..................................................11 第六節 路口交通燈電路................................................15 第七節 數碼管顯示電路................................................17 第八節 電源電路......................................................17 第三章 控制系統的軟件設計................................................18 第一節 設計思路......................................................18 第二節 計數器延時分析................................................19 第三節 軟件設計主流程圖及程序分析....................................19 第四節 一道有車一道無車的中斷服務子程序流程圖及程序分析..............21 第五節 鍵盤處理子程序流程圖..........................................23 第六節 讀ADC0809通道轉換數子程序流程圖..............................23 結 束 語.................................................................25 謝 辭.................................................................25 參 考 文 獻..............................................................26 附

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智能交通信號燈系統設計

摘 要

本文先闡述了國內外交通信號燈的發展史，分析國外智能交通信號燈的優缺點，進而介紹了本文基于單片機的交通信號智能控制系統，此系統可實現紅、綠、黃燈的定時控制，具有時間顯示功能，便于行人和車輛通行。還利用按鍵控制，可完成時間設定本系統應用單片機實現交通信號智能控制系統具有很強的實用性。該系統采用車流量檢測電路實現交通燈亮滅持續時間的自適應控制, 并與單片機進行通信，系統根據檢測的實際情況切換到利于車輛運行的狀態，實現交通信號等的智能調控。本設計通過單片機控制，因此具有安裝靈活，設置方便，模塊化、結構化的優點，使其具有良好的可擴展性，系統運行安全、穩定，效率高從而能減少交通擁擠狀況，有利于交通的暢通運行。

關鍵詞：智能交通信號燈；單片機；控制；車輛

Summary This article first describes the history of traffic lights at home and abroad, analyze the advantages and disadvantages of foreign intelligent traffic lights, and then introduced this microcontroller-based intelligent traffic signal control system, this system can be red, green, yellow light timing control, with time display for easy pedestrian and vehicle traffic.Also used the button control, set the system to be completed by the time the application MCU intelligent traffic signal control system has a strong practical.The systems uses traffic flowdetection circuit traffic lights off the duration of the adaptive control, and communicate with the microcontroller, the system under test switch to the actual situation is conducive to the state vehicle operation, traffic signals, etc.to achieve intelligent control.This design single-chip control, it has the installation flexibility and easy set up, modular, structured advantages, it has a good scalability, the system is running security, stability, high efficiency and thus reduce traffic congestion conditions are conducive to traffic smooth running Keywords: intelligent traffic lights;chip;control;vehicles 1

第一章 引 言

第一節 本課題的意義

城市交通控制系統主要是用于城市交通數據監測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統，它已經成為現代城市交通監控指揮系統中最重要的組成部分。因此，如何利用先進的信息技術改造城市交通系統已成為城市交通管理者的共識。

高效的交通燈智能控制系統是解決城市交通問題的關鍵。隨著經濟的快速發展，城市中的車輛逐漸增多，交通擁擠和堵塞現象日趨嚴重，引起交通事故頻發、環境污染加劇等一系列問題。本設計采用單片機控制，實現交通信號燈的智能控制。系統根據東西和南北兩個方向的車輛情況，自動進行定時控制和智能控制方式的切換，當某一方向沒有車輛時，系統會自動切換使另一方向車輛通行。當兩個方向都有車輛時，按照定時控制方式通行。本設計與普通的交通信號控制系統相比，其優點是可根據路口情況的不同，對交通燈進行差異化控制，從而達到使道路更為通暢的目的，最大限度的緩解交通擁擠情況。

交通信號控制系統是現代城市交通控制和疏導的主要手段。而作為城市交通基本組成部分的平面交叉路口，其通行能力是解決城市交通問題的關鍵，而交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計算機技術和自動控制技術的發展，以及交通流理論的不斷發展完善，交通運輸組織與優化理論、技術的不斷提高，國內外逐步形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統。

第二節 國內外發展狀況

交通信號控制系統是現代城市交通控制和疏導的主要手段。而作為城市交通基本組成部分的平面交叉路口，其通行能力是解決城市交通問題的關鍵，而交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計算機技術和自動控制技術的發展，以及交通流理論的不斷發展完善，交通運輸組織與優化理論、技術的不斷提高，國內外逐步形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統。國外現狀：

一、澳大利亞SCAT系統

SCATS采取分層遞階式控制結構。其控制中心備有一臺監控計算機和一臺管理計算機，通過串行數據通訊線路相連。地區級的計算機自動把各種數據送到管理計算機。監控計算機連續地監視所有路El的信號運行、檢測器的工作狀況。地區主控制器用于分

析路El控制器送來的車流數據，確定控制策略，并對本區域各路口進行實時控制。SCATS系統充分體現了計算機網絡技術的突出優點，結構易于更改，控制方案較易變換。SCATS系統明顯的不足：第一，系統為一種方案選擇系統，限制了配時參數的優化程度；第二，系統過分依賴于計算機硬件，移植能力差；第三，選擇控制方案時，無實時信息反饋。

二、英國SCOOT系統

SCOOT是由英國道路研究所在TRANSYT系統的基礎上采用自適應控制方法于1980年提出的動態交通控制系統。SCOOT的模型與優化原理與TRANSYT相仿，不同的是SCOOT為方案生成的控制系統，是通過安裝在交叉口每條進口車道最上游的車輛檢測器所采集的車輛信息，進行聯機處理，從而形成控制方案，并能連續實時調整周期、綠信比和相位差來適應不同的交通流。SCOOT系統的不足是：相位不能自動增減，任何路E1只能有固定的相序：獨立的控制子區的劃分不能自動完成，只能人工完成：安裝調試困難，對用戶的技術要求過高。

三、國內城市交通控制系統研究狀況[1]：

國內應用和研究城市交通控制系統的工作起步較晚，20世紀80年代以來，國家一方面進行以改善城市市中心交通為核心的UTSM(urban traffic sys-tem manage)技術研究；另一方面采取引進與開發相結合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統。以北京、上海為代表的大城市，交通控制系統主要是簡易單點信號機、SCOOT系統、TRANSYT系統和SCATS系統其中幾個結合使用；而如湘潭、岳陽等國內中小城市，交通控制系統主要還是使用國產的簡易單點信號機和集中協調式信號機。這些信號系統雖然取得了較好的效果，但我國實際情況決定了需要對這些系統進行改進[5]。

(一)需要完善信號控制。現有的單點信號控制系統一般只能實現兩相位控制，存在一定的局限性。而實際中，如果根據交叉路口的情況，適當采用多相位控制、變相序控制，可減少交叉路口的交通沖突，提高交通的安全性。

(二)需要合理解決混合交通流問題。現有信號控制系統對自行車流大多是與機動車同時開始，容易造成交通流沖突。因此，需要設計一種信號系統能對各個相位包括對自行車流單獨進行控制。

(三)實現區域網絡協調控制[2]。目前，雖然在我國的幾個大城市，引進或研制了具有區域控制功能的集中式計算機控制系統，但對于中小城市來說，建立這樣龐大的系統一方面代價高昂，另一方面實際利用效率不高。為了解決這一情況，在國內的中小城市應大量推廣小型區域網絡協調控制信號系統。

(四)對于小型的路口，應研制并設計能夠對交通流量進行監測得交通信號燈系統，這樣有利于交通的暢通運行。

第三節 系統設計的特點

本系統采用單片機控制，實現交通信號燈的智能控制。系統根據東西和南北兩個方向的車輛情況，自動進行定時控制和智能控制方式的切換，當某一方向沒有車輛時，系統會自動切換使另一方向車輛通行。當兩個方向都有車輛時，按照定時控制方式通行。設計硬件系統和編制軟件程序。

本文設計一種新型交通信號燈控制系統，就是一種可應用于智能交通系統的交通信號控制子系統。與傳統的交通信號機相比，該控制系統有很強的控制能力及良好的控制接口，并且安裝靈活，設置方便，模塊化、結構化的設計使其具有良好的可擴展性，系統運行安全、穩定，效率高。

第二章 系統硬件設計

第一節 系統總體設計目標

（1）當A、B道都有車時，A、B道（A、B道交叉組成十字路口，A是主道，B是支道）輪流放行，A道放行60秒，（兩個數碼管從60秒開始倒數，其中5秒用于警告），B道放行30秒（兩個數碼管從30秒開始倒數，其中5秒用于警告）。

（2）當A道有車、B道無車時，使A道綠燈亮，B道紅燈亮，A道綠燈亮的時間可根據實際的車流量來進行設定和調節；當B道有車、A道無車時，使B道綠燈亮，A道紅燈亮，B道綠燈亮的時間可根據實際的車流量來進行設定和調節。

（3）在上述一道有車，一道無車的情況中，若無車的道路來了車輛，此時有兩種情況：當原來有車的車輛運行時間小于當兩道都有車時的定時時間時，系統會繼續讓原來有車的車道上的車輛繼續行駛，到了定時時間，切換到兩道都有車時的運行狀態：當原來有車的車輛運行時間大于當兩道都有車時的定時時間時，系統會直接切換到當兩道都有車時運行狀態。

（4）利用按鍵控制，可直接完成東西南北方向的方向選擇、時間設定、系統復位、燈顏色的選擇，方便控制。

（5）本系統可實現倒計時[6]顯示，方便行人和車輛的順利通行。

第二節 系統框圖及系統工作原理

一、系統框圖

交通信號燈控制系統模塊[3]硬件系統框圖如圖2.1所示

電源穩壓模塊鍵盤控制模塊單片機車輛檢測模塊驅動模塊路口交通燈模塊顯示模塊

圖2.1 交通信號燈控制系統模塊硬件系統框圖

系統各組成部分說明如下:(1)單片機模塊 本系統采用AT89C51作為主控電路的主要元件。

(2)電源穩壓模塊 本系統專門設計了電源穩壓模塊，為電路系統提供穩定平滑的5V電壓。

(3)鍵盤控制模塊 利用按鍵控制，可直接完成時間設定，燈顏色設定，方便控制。(4)驅動模塊 用來做功率驅動，提高控制信號的驅動能力，驅動LED模擬燈組。(5)路口交通燈模塊 采用紅、綠、黃發光二極管實時模擬被控制的路口交通燈。(6)車輛檢測模塊 應用電感式接近傳感器實現對過路車輛的檢測，并與單片機進行通信，實現信號的傳遞。

(7)顯示模塊 本系統應用數碼管可實現倒計時顯示，方便行人和車輛的順利通行。

二、系統工作原理

(1)開關鍵盤輸入交通燈初始時間，通過AT89C51單片機P1輸入到系統。(2)由AT89C51單片機的定時器每秒鐘通過P1口送信息，顯示紅、綠、黃燈的燈亮情況，由P0口顯示每個燈的燃亮時間。

(3)AT89C51各個信號燈亮起時間通過鍵盤來進行設定和調節。

(4)通過AT89C51單片機的P30位來控制系統是工作或設置初值，當為0就對系統進行初始化，為1系統就開始工作。

(5)通過電感式接近傳感器檢測A道和B道的車輛情況，一道有車而另一道無車時，采用外部中斷1方式進入與其相適應的中斷服務程序，并設置該中斷為低 優先級中斷。

使有車車道放行。

第三節 單片機--AT89C51芯片

一、單片機簡介

單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。

通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件:中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統。

單片機經過發展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發展，它們的CPU功能在增強，內部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。

本系統主控電路的主要元件應用的是AT89C51[4]。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。

二、AT89C51芯片說明

AT89C51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本。管腳說明： VCC：供電電壓。GND：接地。

P0口：為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

P1口：是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。

P2口：為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門

電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P3口：管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行輸入口）

P3.1 TXD(串行輸出口）P3.2 /INT0(外部中斷0)P3.3 /INT1(外部中斷1)P3.4 T0(記時器0外部輸入)P3.5 T1(記時器1外部輸入)P3.6 /WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7 /RD(外部數據存儲器讀選通)P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

RST:復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG:當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。

/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取值期間，每個機器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET，當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。

其引腳圖如圖2.2所示:

圖2.2 AT89C51引腳圖

AT89C51的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，上電自動復位、手動復位電路分別如圖2.3、圖2.4所示，內部時鐘方式和外部時鐘方式分別如圖2.5、2.6所示。此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部RAM的數據不丟失。

圖2.3 上電自動復位 圖2.4 手動復位電路

圖2.5 內部時鐘方式 圖2.6外部時鐘方式

第四節 鍵盤控制電路

一、鍵盤控制電路工作過程

鍵盤工作過程為：單片機從8155的PA口送出全0，然后從8155的PC口讀人數據，當PCO—PC3不為全0時，表明有鍵按下。然后逐行從PAO一P7送0，再從PC口讀入數據，最終確定按鍵位置和鍵值。此后，轉人相應的按鍵處理程序，修改定時數據區內容。本系統中共使用了9個鍵：

方向選擇鍵:1鍵按下選擇東西方向，2鍵按下選擇南北方向。燈顏色選擇鍵:3鍵按下紅燈亮，4鍵按下黃燈亮，5鍵按下綠燈亮。時間增加1秒鍵:6鍵按下時間增加1秒。時間減少1秒鍵:7鍵按下時間增加1秒。

紅燈長亮鍵:8鍵按下東西方向紅燈長亮，9鍵按下南北方向紅燈長亮。

二、8155芯片說明

8155有40個引腳，采用雙列直插封裝，其引腳圖如下圖2.7所示。

圖2.7 8155引腳圖

在此對8155的引腳分類說明如下:(1)地址/數據線AD0~AD7（8條）:是低8位地址線和數據線的共用輸入總線，常和51單片機的P0口相連，用于分時傳送地址數據信息，當ALE=1時，傳送的是地址。(2)I/O口總線（22條）:PA0~PA7、PB0~PB7分別為A、B口線，用于和外設之間傳遞數據；PC0~PC5為C端口線，既可與外設傳送數據，也可以作為A、B口的控制聯絡線。(3)控制總線（8條）: RESET:復位線，通常與單片機的復位端相連，復位后，8155的3個端口都為輸入方式。WR, RD:讀/寫線，控制8155的讀、寫操作。

ALE:地址鎖存線，高電平有效。它常和單片機的ALE端相連，在ALE的下降沿將單片機P0口輸出的低8位地址信息鎖存到8155內部的地址鎖存器中。因此，單片機的P0口和8155連接時，無需外接鎖存器。CS:片選線，低電平有效。

IO/M:RAM或I/O口的選擇線。當=0時，選中8155的256 B RAM，當=1時，選中8155片內3個I/O端口以及命令/狀態寄存器和定時/計數器。

TIMERIN、TIMEROUT:定時/計數器的脈沖輸入、輸出線。TIMERIN是脈沖輸入線，其輸入脈沖對8155內部的14位定時/計數器減1；為輸出線，當計數器計滿回0時，8155從該線輸出脈沖或方波，波形形狀由計數器的工作方式決定。作片外RAM使用: 當CE=0，IO/M=0時，8155只能做片外RAM使用，共256 B。其尋址范圍由AD0~AD7的

接法決定，這和前面講到的片外RAM擴展時討論的完全相同。當系統同時擴展片外RAM芯片時，要注意二者的統一編址。對這256 B RAM的操作使用片外RAM的讀/寫指令“MOVX”。作擴展I/O用: 當 CE=0，IO/M=1時，此時可以對8155片內3個I/O端口以及命令/狀態寄存器和定時/計數器進行操作。與I/O端口和計數器使用有關的內部寄存器共有6個，需要三位地址來區分。

三、74LS373芯片說明

74LS373芯片是一種帶三態門的8D鎖存器。其中:1D-8D為8個輸入端，1Q-8Q為8個輸出端。

LE為數據打入端:當LE為“1”時，鎖存器輸出狀態同輸入狀態；當LE由“1”變“0”時，數據打入鎖存器。

OE為輸出允許端。其管腳示意圖如下圖2.8所示:

圖 2.8 74LS373引腳圖

第五節 車輛檢測電路

一、電感式接近傳感器[7]的工作原理

接近傳感器是一種具有感知物體接近能力的器件。它利用位移傳感器對所接近物體具有的敏感特性達到識別物體接近并輸出開關信號的目的，因此，通常又把接近傳感器稱為接近開關。

電感式接近傳感器由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。檢測用敏感元件為檢測線圈，它是振蕩電路的一個組成部分，在檢測線圈的工作面上存在一個交變磁場，當金屬物體（車輛）接近檢測線圈時，金屬物體就會產生渦流而吸收振蕩能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩與停振這兩種狀態經檢測電路轉換成開關信號輸出。

電感式接近傳感器專門用于檢測金屬物體。電感式接近傳感器本質上由振蕩器組成，線圈組成了檢測面，交變磁場在線圈周圍產生。當一個金屬物體處于傳感器產生的磁場內，感應電流形成一個附加磁場，阻止線圈磁場交變，振蕩停止。這引起輸出驅動器動作，按傳感器類型，產生一個常開(NO)或常閉(NC)的輸出信號。

電感式接近傳感器可以在不接觸金屬物體的情況下進行檢測。它們的應用范圍很廣泛，包括: 機器零件的監控(凸輪、停止，等等。)、監控金屬物體移動、計數等等。

二、電感式接近傳感器的電路組成

電感式接近傳感器的電路組成如圖2.9所示:

圖2.9 電感式接近傳感器的電路組成

三、電感式接近傳感器檢測車輛的工作原理示意圖

電感式接近傳感器檢測車輛的工作原理示意圖如圖2.10所示:

圖2.10車輛存在與監測電路原理框圖

四、感應檢測的優點

（1）不需要直接接觸被檢測物體，因此可防止磨損并且可以檢測易碎和剛被涂色的對象。

（2）工作效率高、快速響應。

（3）具有較強的耐工業環境性能(堅固的產品完全封裝在樹脂中)。

（4）固態技術:沒有活動部分，因此傳感器的使用壽命與操作循環次數無關。

五、ADC0809芯片說明

ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模-數轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。1.主要特性

1）8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位。2）具有轉換起、停控制端。3）轉換時間為100μs 4）單個+5V電源供電

5）模擬輸入電壓范圍0~+5V，不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-40~+85攝氏度 7）低功耗，約15mW。2.內部結構

ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D/A轉換器、逐次逼近3.外部特性（引腳功能）

ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。下面說明各引腳功能。IN0~IN7:8路模擬量輸入端。2-1~2-8:8位數字量輸出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE:地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。

START: A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。

EOC: A/D轉換結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。

OE:數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量。

CLK:時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）:基準電壓。

Vcc:電源，單一+5V。GND:地。

其管腳圖如圖2.11所示:

VCCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7EOCADDAADDBADDCALEREF(+)REF(-)OESTARTCLOCK2-12-22-32-42-52-62-72-8ADC08009圖2.11 ADC0809管腳圖

六、車輛檢測電路圖

車輛檢測電路圖如圖2.12所示

圖2.12 車輛檢測電路圖

第六節 路口交通燈電路

一、發光二極管的選擇

發光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。

它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能，常簡寫為LED。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。

發光二極管可分為普通單色發光二極管、高亮度發光二極管、超高亮度發光二極管、變色發光二極管、閃爍發光二極管、電壓控制型發光二極管、紅外發光二極管和負阻發光二極管等。本設計采用的是普通單色發光二極管，選用的型號是2EF系列。

普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。

二、三極管的選擇

三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉換成信號的能量電流放大系數β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極很大的變化，這就是三極管的放大作用。本設計正是應用了三極管的放大作用功能。

三極管的電路符號有兩種:有一個箭頭的電極是發射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。本設計采用的是PNP型的晶體三極管。

三、各口線控制功能及相應控制碼表

各口線控制功能及相應控制碼如下表2.1所示。

表 2.1 各口線控制功能及相應控制碼表

四、路口交通燈的電路組成

本系統利用12MHZ晶振和兩個瓷片電容并聯為AT89C51單片機提供工作頻率，用20只發光二極管模擬交通信號燈，以AT89C51單片機的P1口控制20只發光二極管。在P1口與二極管之間采用PNP三極管作推動管，口線輸出高電平則“信號燈”熄，口線輸出低電平則“信號燈”亮。路口交通燈的電路組成如圖2.13所示:

圖2.13 路口交通燈的電路組成

第七節 數碼管顯示電路

一、數碼管的選擇 型號:2481AS 極性:共陰

尺寸:32.2mm(L)*10.2mm(H)發光顏色:紅色 亮度:高亮

工作電壓:3-3.6（小數點位2.6伏）工作電流:20mA

二、數碼管的電路組成

數碼管模擬交通燈上的數字顯示板，數碼管由8155[11]的PB（PB0-PB7）口控制。

第八節 電源電路

一、電源電路工作原理

從接口J1輸入的9V左右的交流電壓，經全波整流電橋DB整流后，得到一幅值為

[8]0-8V左右的波動直流。這一波動的直流經C1、C2、C3濾波后，得到較平穩的直流，再經 LM7805穩壓為+5V，C4再次濾波后，得到穩定的+5V直流電流，為系統無線電接收發模塊和解碼芯片PT2272路供電。Q1為繼電器驅動管，當其基極接收到解碼芯片的高電平時，繼電器吸合，K1接通，電壓經7805穩壓后為AT89C51開機供電。

二、主要元器件介紹

DB為全波整流電橋，其內部結構如圖2.14所示:

圖2.14 全波整流電橋內部結構

其工作原理如下: 電橋1、3端接交流電源，2、4為支直流輸出端。當某一時刻，交瞬時值為上+下-（即1端為+，3端為-），電流從1端輸入，經1、2間的二極管到2端，再經2、4端的負載流到4端，然后經3、4間的二極管流回交流負端，同理，電流從3端流入，從1端流回負端。

三、電源電路圖

無論是AT89C51單片機工作電源、二極管還是數碼管的驅動，都要用到+5V的直流電源，所以，一個穩定的、持續的+5V直流電源對本系統十分重要。本系統運用橋式整流電路，將交流轉換為直流，為各部分電路提供恒定的+5V直流。模擬部分和數字部分分別采用一個獨立的穩壓管供電，保證電路的穩定性和抗干擾，其電路如圖2.15所示。

圖2.15 電源電路

第三章 控制系統的軟件設計

第一節 設計思路

（1）正常情況下運行主程序，采用0.5秒延時子程序的反復調用來實現各種定時時間。（2）一道有車而另一道無車時，采用外部中斷1方式進入與其相適應的中斷服務程序，并設置該中斷為低 優先級中斷。

第二節 計數器延時分析

一、每秒鐘的設定

延時方法可以有兩種一種是利用AT89C51內部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。

二、計數器初值計算

定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數的，并能從全1到全0時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為C和計數初值設定為TC 可得到如下計算通式: TC=M-C [12] 式中，M為計數器摸值，該值和計數器工作方式有關。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

三、計算公式

T=（M-TC）T計數 或TC=M-T/T計數

T計數是單片機時鐘周期TCLK的12倍；TC為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為TCLK 12MHZ，經過12分頻 方式0[13]

TMAX=213*1微秒=8.192毫秒 方式1 TMAX=216*1微秒=65.536毫秒

顯然1秒鐘已經超過了計數器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問題。

四、1秒的方法[10]

我們采用在主程序中設定一個初值為20的軟件計數器和使T0定時50毫秒。這樣每當T0到50毫秒時CPU就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，CPU先使軟件計數器減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。

[9]

第三節 軟件設計主流程圖及程序分析

一、主程序流程圖 主程序流程圖如圖3.1所示

開始初始化A綠燈、A右拐燈亮，B紅燈亮，數碼管倒數57sA綠燈、A右拐燈閃爍3sA黃燈亮、B紅燈亮，數碼管倒數2sA紅燈、A左拐燈亮，B紅燈亮，數碼管倒數57s A左拐燈,B紅燈閃爍3s A紅燈亮，B右拐，B綠燈亮，數碼管倒數27s B右拐燈,B綠燈閃爍3s B黃燈亮、A紅燈亮，數碼管倒數2s B紅燈、B左拐燈亮，A紅燈亮，數碼管倒數27s B左拐燈閃爍3s

圖3.1主程序流程圖

二、主程序分析

定時器需定時50毫秒，故T0工作于方式。初值: TC=M-T/T計數 =216-50ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, #01H;令T0為定時器方式1 MOV TH0, #3CH;裝入定時器初值

MOV TL0, #BOH;

MOV IE, #82H;開T0中斷

SEBT TR0 ；啟動T0計數器

MOV RO, #14H;軟件計數器賦初值

LOOP: SJMP

$ ；等待中斷

三、軟件延時程序分析

MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的AT89C51單片機的工作頻率為6MHZ。機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*（1/6M）=2us[11]。我們可以知道具體每條指令的周期數，這樣我們就可以通過指令的執行條數來確定1秒的時間。具體的延時程序分析: DELAY：MOV R4,#08H

延時1秒子程序

DE2：LCALL DELAY1

DJNZ R4,DE2

RET

DELAY1：MOV R6,#0

延時125ms 子程序

MOV R5,#0 DE1：

DJNZ R5,$

DJNZ R6,DE1

RET

MOV RN，#DATA

字節數數為2 ,機器周期數為1,所以此指令的執行時間為2ms DELAY1 為一個雙重循壞 循環次數為256*256=65536[14] 所以 延時時間=65536*2=131072us 約為125us DELAY R4設置的初值為8,主延時程序循環8次，所以125us*8= 1秒 由于單片機的運行速度很快其他的指令執行時間可以忽略不計。

第四節 一道有車一道無車的中斷服務子程序流程圖及程序分析一、一道有車一道無車的中斷服務子程序流程圖

圖3.2 一道有車一道無車的中斷服務子程序流程圖

二、中斷服務子程序分析

ORG

000BH

AJMP BRTO

ORG 00BH

BRTO:DJNZ R0，NEXT

AJMP

TIME;

跳轉到時間及信號燈顯示子程序

DJNZ:MOV R0，#14H，恢復R0值

MOV TH0，#3CH

;重裝入定時器初值

MOV TL0，#BOH;

MOV IE，#82H

RET1

END

第五節 鍵盤處理子程序流程圖

鍵盤處理子程序流程圖如圖3.3所示

是否按鍵是否返回鍵值否返回是1# 鍵?否選擇東西方向2# 鍵?是否選擇南北方向3# 鍵?是否紅燈亮4# 鍵?是否黃燈亮5# 鍵?是否是綠燈亮6# 鍵?否是7# 鍵?否是時間增1s時間減1s8# 鍵?否9# 鍵否東西方向紅燈長亮南北方向紅燈長亮返回 圖3.3 按鍵處理子程序流程圖

第六節 讀ADC0809通道轉換數子程序流程圖

讀ADC0809[15]通道轉換數子程序就是啟動ADC0809并且將轉換后的數讀入相應的緩沖區(即76H~79H)中。具體操作是首先將讀數狀態地址(即ADC0809通道地址

0000H~O003H)低位送入R6中，存數狀態地址(即76H~79H)送入指針RO中，再讀ADC0809通道的數將它存入相應的寄存器中。再判斷讀數狀態地址低位是否到達03H，若到達就置讀數狀態地址低位為OOH，存數狀態地址76H，否則就將讀數狀態地址和存數狀態地址分別加一，然后再次啟動ADC0809轉換。讀ADC0809通道轉換數子程序流程圖如圖3.4所示。

圖 3.4 讀ADC0809通道轉換數子程序流程圖

結 束 語

本文介紹了基于AT89C51單片機的交通信號智能控制系統。應用單片機實現交通信號智能控制系統具有很強的實用性。系統硬件具有外圍器件少、電路簡單、成本低等優點。整個系統具有良好的可擴展性。實現了交通信號系統的智能控制。該系統還具有先進的體系結構，極高的可靠性，良好環境的適應性，容易安裝、調試、維護并且節約投資，具有良好的應用前景。

本系統可實現紅、綠、黃燈的定時控制，具有時間顯示功能，便于行人和車輛通行。還可利用按鍵控制，可完成時間設定。

本文的創新點是:系統整體設計為單片機控制的獨立模塊，通過電感式接近傳感器來對車輛的流量進行采集,檢測道路車輛情況，該系統采用車流量檢測電路實現交通燈亮滅持續時間的自適應控制, 并與單片機進行通信，系統根據檢測的實際情況切換到利于車輛運行的狀態，實現交通信號等的智能調控。較好地解決了當前多數交通燈控制系統存在的不能根據道路上車流量的情況自適應調節的缺點。減少交通擁擠狀況，有利于交通的暢通運行。

謝 辭

這次畢業設計得到了王紹成老師和同學的幫助。從選題到設計，我在王老師的細心指導下，查閱了大量的參考資料，學習到了很多知識。王老師在我做畢業設計時及時提出一些建議并指導我改正這些錯誤，使我在設計過程中獲得了豐富的知識，開闊了視野，培養了我的思考能力，提升了個人解決問題的能力，使自身的素質有了極大的提高。

通過這次畢業設計，使我得到了一次用專業知識、專業技能分析和解決問題全面系統地鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統開發過程，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。

另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。

最后，感謝在這次畢業設計中所有給予過我幫助的人，感謝老師和同學對我的關心和照顧謹向審評本文的老師致意！

參 考 文 獻

[1] 胡潤州.我國智能交通主要問題分析中國公共安全:智能交通，2007(11):30~35 [2] 李哲.基于圖像檢測的交通信號機技術研究.西安:西北工業大學，2005:2~6 [3] 趙凱.城市智能交通信號控制系統.西安:西北工業大學，2001:21~29 [4] 徐繼峰.智能交通信號控制系統的設計與研究.北京:北京工商大學，2006:1~6 [5] 呂娟，馬成剛.城市交通信號控制系統現狀及發展透視.江蘇:交通科技，2009(4): 24~26 [6] 劉學軍，李樹彬，林勇，李建新.城市智能交通信號控制系統的研究概況山東科學，2008,21(4):36~40 [7] 韓潔瓊.基于單片機的智能交通控制系統的設計.工業控制計算機,2010,(2)[8] 湯志康.城市交通信號控制系統微觀仿真研究電腦與信息技術.電腦與信息技術，2009(2):30~33 [9]劉斌,熊光潔,吳雪,劉美蓮.基于單片機無線通信的應急交通控制研究.微計算機信息,2009,(8)[10]王冬梅,張建秋,路敬祎.基于單片機的交通燈控制系統設計與實現.佳木斯大學學報,2009,(1)[11]許文君,達新宇.一種車流量自適應交通燈控制系統的實現.儀器儀表用戶, 2009,(4)[12]陳春華,李青,孔祥川.智能交通燈控制系統.科學大眾, 2008,(11)[13] Lu Cong lin，Wei Wu，Tan Yue jin.Traffic variable estimation and traffic signal control based on soft computation Intelligent Transportation Systems[C]∥Proceedings-7th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems，2004:1045~1050 [14] Hong bin Yin, S.C.Wong, Jian min Xu and C.K.Wong.Urban traffic flow prediction using a fuzzy-neural approach, Transportation Research Part C: Emerging Technologies Volume 10, Issue 2, April 2002, Pages 85-98

[15]Zhang Ben niu , Zhang Jun qian, Zhang Kai hong and Zhou Zhi xiang.A non-contact proximity sensor with low frequency electromagnetic field, Sensors and Actuators A: Physical Volume 135, Issue 1, 30 March 2007, Pages 162-168 Special Issue of The Micromechanics section of Sensors and Actuators(SAMM, based on contributions revised from the Technical Digest of the IEEE 19th International conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2006), 19th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS-2006)

附 錄

主程序: ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP AA0 ORG 0013H AJMP AA1 ORG 0100H MAIN:SETB PX0 MOV TCON,#00H MOV TMOD,#10H MOV IE,#85H DISP:MOV 20H,#60;倒計時初值送計數儲存區 MOV P1,#0F3H;A綠,B紅

MOV R2,#02H;1秒計時循環次數送R2 DISP1:ACALL DELAY DJNZ R2,DISP1;1秒沒到,繼續延時 MOV R2,#02H DEC 20H;1秒到計數單元數減1 MOV A,20H CJNE A,#05H,DISP1;判斷倒計5秒到否,沒到繼續循環 ACALL DISPY FY0:CPL P1.2;倒計5秒到時,A綠燈閃動3次 FT0:ACALL DELAY DJNZ R2,FT0 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#02H,FY0;判斷倒計2秒到否,沒到返回 ACALL DISPY MOV P1,#0F5H;倒計2秒到時,A黃燈亮 FY1:ACALL DELAY DJNZ R2,FY1 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,FY1;判斷倒計到0否,沒到返回 ACALL DISPY MOV 20H,#30 MOV P1,#0DEH;倒計到0時,A紅燈,B綠燈 DISP2:ACALL DELAY DJNZ R2,DISP2 27

MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#05H,DISP2 ACALL DISPY FY2:CPL P1.5 FT2:ACALL DELAY DJNZ R2,FT2 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#02H,FY2 ACALL DISPY MOV P1,#0EEH FY3:ACALL DELAY DJNZ R2 ,FY3 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,FY3 ACALL DISPY AJMP DISP AA0:PUSH 02H;緊急情況,中斷入口 PUSH 20H PUSH 04H PUSH P1 PUSH TH1 PUSH TL1 MOV P1,#0F6H MOV 20,#20H MOV R2,#02H DELAY0:ACALL DELAY DJNZ R2,DELAY0 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,DELAY0 ACALL DISPY POP TL1 POP TH1 POP 04H POP P1 POP 20H POP 02H 28

RETI;返回主程序 一道有車一道無車的中斷服務子程序: AA1:CLR EA;一道有車,一道無車中斷入口 PUSH 20H PUSH 02H PUSH P1 PUSH 04H PUSH TH1 PUSH TL1 SETB EA JNB P3.0,BP MOV P1,#0F3H SJMP DELAY1 BP:JNB P3.1 ,EXIT MOV P1,#0DEH DELAY1:MOV 20H,#05H MOV R2,#02H NEXT:ACALL DELAY DJNZ R2,NEXT MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,NEXT ACALL DISPY EXIT:CLR EA POP TL1 POP TH1 POP 04H POP P1 POP 02H POP 20H SETB EA RETI;DISPY:MOV A,20H;MOV B,#100 DIV AB MOV A,#10 XCH A ,B DIV AB MOV 30H,B MOV 31H,A MOV R5,#0FEH MOV R1,#02H MOV R0,#30H 返回主程序 數碼管顯示部分 29

DISPY1:MOV A,@R0 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV A,R5 MOV P2,A DJNZ R6,$ DJNZ R6,$ RL A MOV R5,A INC R0 DJNZ R1,DISPY1 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H DELAY:MOV R4,#0AH;0.5秒延時子程序 MOV TH1,3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 LP1:ACALL DISPY JBC TF1,LP2 SJMP LP1 LP2:MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R4,LP1 RET;返回主程序 END;程序結束 鍵盤處理子程序: KB:LEALL KEYIB，取鍵值 CJNE A，#01H，TWO INE 31H，處理1#鍵 SJMP BACK TWO :CJNE A，#02H，THR INC 32H，處理2#鍵 SJMP BACK THR:CJNE A，#03H，FOU INC 33H，處理3#建 SJMP BACK FOU:CJNE A，#04H,FIV DEC 31H，處理4#鍵 SJMP BACK FIV: CJNE A,#05H,SIX 30

DEC 32H，處理5#鍵 SLMP BACK SIX: CINE A,#06H,SEV DEC 33H，處理6#鍵 SJMP BACK SEV: CJNE A,#07H,EIG MOV 40H,#01H，處理7#鍵:置燈碼，重裝定時時間 MOV R0,#33H MOV R1,#43H MOV A,@R0 MOV @R1,A CLR 10H SJMP BACK EIG:CJNE A，#08H，NIN MOV 40H，#40H，處理8#鍵 MOV R0，#31H MOV R1，#41H MOV A，@R0 MOV @R1,A SETB 10H NIN:CJNE A，#08H，BACK MOV 40H，#40H，處理9#鍵 MOV R0，#31H MOV R1，#41H MOV A，@R0 MOV @R1,A SETB 10H BACK: RET KEYIB:SETB PSW.4，改變工作寄存器區 MOV A,#0FH MOV R1,#22H MOVX @R1,A HH: MOV R2,#0FEH MOV R3,#08H MOV R0,#00H LOP: MOV A,R2 MOV R1,#21H MOVX @R1,A，送掃描碼 NOP R1 A MOV R2,A MOV R1,#23H MOVX A,@R1，讀入PC口內容 CPL A 31

MOV R1,#5BH MOV @R1,A ANL A,#0FH

JNZ L1，有鍵按下轉11 INC R0 DJNZ R3,LOP MOV A,#0D0H 11: CPL A JB ACC.0,12，非第一列轉12 MOV A,#00H SJMP PP1 12: JB ACC.1,13，非第二列轉13 MOV A,#10H SJMP PP1 13: JB ACC.2,14，非第三列轉14 MOV A,#10H SJMP PP1 14: JB ACC.3,15 MOV A,#18H PP1: ADD A,R0，行值與列值相加 SJMP 16 15: JNB ACC.5,HH ANL A,#0F0H 16: CLR PSW.4 CJNE A,#10H,PP PP: JNC 17，控制鍵轉17 17: RET 讀ADC0809通道轉換數子程序: ORG 0390H DSH: PUSH ACC，保護現場 PUSH R6，PUSH R0，PUSH DPH，PUSH DPL，MOV R6，67H，將讀數狀態地址低位送入R6中 MOV R0，68H，將寫數狀態地址送入R0中 MOV DPH，#00H，將讀數狀態地址送入DPTR中 MOV DPL，R6，MOVX A，@DPTR，讀ADC0809轉換通道中內容 MOV @RO，A，將讀數結果送入寫數狀態地址中 CJNE R6，#03H，DSH1，判斷讀數狀態地址低位是否為03H MOV R6，#OOH，是03H，將讀數狀態地址低位

MOV 68H，#76H，置OOH并置寫數地址為低地址 AJMP DSH2，DSH1: INC R6，不為03H，將讀數狀態地址低位加一 INC 68H，將寫數地址加一 DSH2: MOV 67H，R6，MOV DPL，R6，再次啟動ADC0809轉換器 MOVX @DPTR,A，POP DPL，恢復現場 POP DPH，POP R0 POP R6 POP ACC RET，，返回程序

第二篇：交通信號燈系統程序可分為以下幾個模塊

交通信號燈系統程序可分為以下幾個模塊

信號機主程序模塊是整個系統的主要模塊，它按優先級利用其它模塊的執行結果，生成當前信號燈周期。

定時控制程序模塊支持通過鍵盤輸入固定的時間數值，改變當前所執行的信號燈周期，以人工經驗與系統相結合，體現出人機交互能力。

車流調節程序模塊是利用RFID技術識別交通路口附近的車流量，經由GA（遺傳算法）并引入模糊邏輯理論[6]，對路口交通情況進行實時分析計算，依據結果對信號燈周期進行調整。本系統中，此模塊也是最能體現智能化的部分。此外，通過RFID技術的擴展技術，即車輛自動識別管理（AVIM）系統，把車流信息與車輛信息監控管理中心連接起來，就可構成車輛信息管理平臺。

定時調節程序模塊是針對已經形成一定路況規律的路段而設置的。可以一次性預先設定每天不同時段對應不同的信號燈周期。比如，晚上車流量較少，可做定時調節將紅綠燈改成閃爍的黃燈，當第二天指定時刻到來時，自動恢復紅綠燈。

黃閃警告程序模塊可以立刻中斷所有的紅綠燈，全部改成閃爍黃燈。主要是在車流量很小的時段使用，可以提高通行效率。

遙控強置程序模塊是為交警現場指揮交通而設計的，只需用遙控器對紅外接收端按下特定的按鈕，就可以對現場的信號燈相位全部強制重置，特別適用于單向塞車車流的調節和像救護車救火車這樣需要無障礙通行的交通工具快速通過路口。

聯動處理程序模塊是用來處理上位機（交警聯動中心控制機）所發來的指令。信號燈聯網以后，整個區域的交通路口就可以進行協調聯動控制，如果一個路口發生擁堵，聯動中心可以發來指令，適當延長相鄰路口信號燈來車方向的通行時間，有效疏導交通。

“看門狗”程序模塊在主程序運行異常時可產生的一個溢出信號，并通過引腳向處理器發送復位信號，使主程序重新開始運行。

系統檢測及報警程序模塊是應對信號燈故障而設置的，它根據返回的TTL電平信號作出判斷，一旦發現問題，將把出錯信息實時向上反映，為進一步的系統維護提供依據。

第三篇：交通信號燈電路的設計

電子綜合實訓任務書

學生姓名：專業班級：指導老師：賈信庭工作單位：武漢理工大學理學院

題目：交通信號燈電路的設計

初始條件：直流可調穩壓電源一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具

要求完成的主要任務：（包括電子綜合實訓工作量及其技術要求以及說明書撰寫

等具體要求）

1、技術要求：

設計一種利用發光二極管作為交通信號燈的指示，實現南北、東西車道的交替通行，要求實現南北車道方向循環顯示的順序是綠燈、黃燈、紅燈；東西車道方向循環顯示的順序是紅燈、綠燈、黃燈。

2、主要任務：

（一）設計方案

（1）按照技術要求，提出自己的設計方案（多種）并進行比較；

（2）以NE555時基集成電路、74LS138和74LS161為主，設計一種交通信

號燈（實現方案）；

（3）依據設計方案，進行預答辯；

（二）實現方案

（4）根據設計的實現方案，畫出電路邏輯圖和裝配圖；

（5）查閱資料，確定所需各元器件型號和參數；

（6）在面包板上組裝電路；

（7）自擬調整測試方法，并調試電路使其達到設計指標要求；

（8）撰寫設計說明書，進行答辯。

3、撰寫電子綜合實訓說明書：

封面：題目，學院，專業，班級，姓名，學號，指導教師，日期 任務書

目錄（自動生成）

正文：

1、技術指標；

2、設計方案及其比較；

3、實現方案；

4、調試過程及結論；

5、心得體會；

6、參考文獻

成績評定表

時間安排：

電子綜合實訓時間：19周－20周19周：明確任務，查閱資料，提出不同的設計方案（包括實現方案）并答辯； 20周：按照實現方案進行電路布線并調試通過；撰寫電子綜合實訓說明書。

指導教師簽名：年月日

系主任（或負責老師）簽名：年月日

第四篇：交通信號燈自動控制系統

概述 1.1 設計目的

（1）掌握CPU與各芯片管腳連接方法，提高接口擴展硬件電路的連接能力；

（2）通過對交通燈信號自動系統的模擬控制，進一部提高應用8255A并行接口技術，8253定時功能，8259A中斷管理控制器的綜合應用能力；

（3）掌握基本匯編源程序編制方法，學會綜合考慮各種設計方案的對比和論證。1.2 設計要求

交通信號燈自動控制系統須滿足下列要求和功能：（1）首先車行道亮綠燈45s，同時人行道亮紅45s；

（2）45s后，車行道黃燈閃爍3次，亮、滅各1s，此時人行道仍維持紅燈；

（3）6s后，轉為人行道亮綠燈20s，車行道亮紅燈20s；（4）20s后，再轉到第（1）步，如此循環往復；

（5）當有車闖紅燈時，能實現報警信號持續3 s的擴展功能。

1.3 設計方法及步驟

1、設計系統硬件部分

（1）先進行方案論證，確定最終采取硬件定時還是軟件定時，是查詢方式還是中斷方式；（2）在具體甄選設計過程中可能要設計的芯片，分析它們的功能特點，確定它們的工作模式；

（3）按照各芯片的使用特點以及本系統的設計要求逐步連接，畫出系統硬件連接圖。

2、設計系統的軟件部分

（1）先進行程序編制方式的方案論證，討論分析，確定是采用宏程序調用還是子程序調用模式；

（2）確定本系統設計可能涉及的源程序各個模塊，明確各個模塊的各自功能，分清它們相互之間的調用關系；（3）畫出各個模塊的程序流程圖；

（4）依據流程圖，編制出交通信號燈自動控制系統的完整匯編源程序。

1.4 設計說明

（1）本設計采用共陽極的發光二極管模擬對應的交通信號燈的型式，參見后面“系統硬件部分設計”中“總體設計”這一節；

（2）本設計關于有車闖紅燈報警的擴展功能，是通過紅外線接收裝置實現的，具體分析見后面“可編程芯片說明及其地址范圍確定”中“8254定時/計數器”這一節；

（3）在本設計的最初方案中，本來是有電子眼拍攝闖紅燈車牌號的這一很實用、很現實化的擴展功能的，但由于實現這種功能的電路芯片資料難以搜集，芯片電路連接復雜以及芯片工作模式，工作環境，工作特點的難以確定，最終被舍棄，只留下報警功能；（4）本設計在很多方面，比如譯碼器的選擇，定時器選型，程序調用方式等等盡量做到不與本組其他成員雷同，程序編制力求簡便清晰，硬件連接圖在保證每根具體用到的管腳線都能被表示出來的同時，力求線路連接清晰明確，盡量不使線與線之間過于纏繞。2 方案論證

2.1 軟件定時與硬件定時

本任務要求交通信號燈能實現自行定時、延時、切換等功能，即能實現交通信號燈自動控制。一般計算機控制系統實現定時或延時有兩種基本方法：利用軟件定時或使用可編程硬件芯片，即硬件定時。軟件定時，即讓機器執行一段程序，這個程序沒有具體的執行目的，顯然利用執行每條指令CPU所花費的時間，可實現延時功能。這種方法容易實現，僅需選用恰當指令并安排循環即可實現，定時時間調整方便，但不能做到精確定時。另外，時間調整是以一條指令執行時間為基準，占用CPU資源，降低CPU利用率。

硬件定時，即使用可編程定時/計數器硬件芯片定時。這種芯片內部有一個可編程定時器，其定時值、定時范圍可以很容易地由軟件程序改變，定時時間到時可發出某種形式的信號通知外設或CPU。定時器的輸出頻率和波形等均由程序設定，因而使用靈活，功能強。綜合軟、硬件定時的各種優缺點，考慮到交通信號燈精確換燈的要求，以及交通信號等需要方便、靈活地調整換燈時間等特點，我選用硬件定時來完成任務。2.2 查詢方式與中斷方式

定時時間到，比如車道綠燈亮45s后需換成黃燈閃爍，完成這一轉換工作，有兩種工作方式：查詢方式和中斷方式。

查詢方式即CPU在與外設傳輸數據（本設計為8086傳輸數據給8255A從而控制交通信號燈換燈）前，一直不停檢查外設狀態，當外設準備好時方傳輸數據（本設計為8086不斷測試8255A狀態口PC1，當PC1變為低電平時，表明定時時間到），CPU可傳輸數據，控制信號燈切換。

中斷方式可以不讓CPU主動去查詢外設狀態，而是讓外設在數據準備好（定時時間到后）之后再通知CPU，CPU繼而開始與外設交換數據控制外設工作。

顯然查詢方式相比與中斷方式，使CPU利用率大大降低，因為CPU要用大量時間去執行狀態查詢程序。但考慮到本課程設計的主要目的是控制信號燈切換，即CPU工作最終目的還是與外設傳輸數據，控制外設工作，即這種狀態查詢是有必要的，CPU的不間斷的狀態查詢并非多余的，而且查詢方式可使指令執行效率提高，指令執行目的更加明確，軟件編程更加簡便，避免了中斷方式繁瑣的中斷矢量表的建立，中斷程序的匯編等等，因而我選用查詢方式來實現交通信號燈的自動控制。

2.3 8253定時/計數器與8254 定時/計數器

8253和8254都是能實現定時，延時功能的可編程定時計數器，可以 輕松地實現所需要的功能。兩者的功能與工作方式，工作環境皆類似，區別僅在于8254的工作頻率更高，可達到10MHZ。另外，8254比8253還多出回讀功能。

考慮到本組大多數人都選用8253，為避免重復雷同，我選用8254定時計數器，實際上兩者并沒多大區別。

2.4 方案確定

綜上所述，我選用的方案最終為利用可編程計數器8254實現硬件定時，用查詢方式控制8086工作，用并行I/O接口8255A實現8086與外設（本設計采用發光二極管模擬交通信號燈）數據交換，用中斷控制器8259A實現闖紅燈報警的擴展功能。硬件部分設計 3.1 總體設計

正如A3圖紙系統硬件連接圖所示，CPU我選用INTEL公司的8086，它足以滿足交通信號燈自動控制系統的功能要求；存儲器選用兩片型號為6116的靜態RAM，一片作為奇片，一片作為偶片，總存儲容量可達到4KB，既可以讀也可以寫，足以滿足要求；由于8086CPU有16根地址與數據共用線，故有必要將地址碼與數據碼分開，8086采用了分時傳送的方法，即先傳送地址碼，再傳送數據碼，故必須用鎖存器將地址碼鎖存起來。我選用74系列的74LS373作為地址鎖存器； 由于外設、內存存取數據速度不匹配，故有必要使用緩沖器來暫時記憶存儲數據，我選用74系列的74LS245作為數據緩沖器；存儲器譯碼我采用全譯碼方式，用74LS688比較譯碼器可減少邏輯組合電路；可編程芯片8255A，8254，8259A的片選信號譯碼，我采用線譯碼方式，這樣可以保證其端口地址只有8位，易于程序編寫。因而74LS138譯碼器是最好的選擇。至于8255A，8254，8259A的選用目的已在前面解釋過，這里不再重復。在具體設計該系統時，我選用發光二極管LED來模擬紅，黃，綠燈的亮和滅。由于實際生活中只需要10盞燈就可實現車行道，人行道的通行，如圖所示，故這里我也選用10支二極管，其對應關系如表所示。LED1－LED5與8255A PA口相連，LED6－LED10與PB口相連。PC1口作為狀態查詢口，PC6口輸出可實現車闖紅燈的報警功能。

圖1 信號燈和LED對應圖 3.2 CPU選型

CPU我選用的是8086，其管腳分配圖如圖所示。部分管腳采用分時復用方式，構成了40條管腳的雙列直插封裝，它有兩種工作模式，我采用的是最小模式，故33號管腳應接高電平。

8086內部結構由指令執行部件EU和總線接口部件BIU兩部分構成。EU負責執行指令，BIU負責取指令，讀出操作數和寫入結果。兩個單元相互獨立工作，有效地加快系統的運算速度。

3.3 存儲器選型

存儲器我選用兩片6116型號的靜態RAM，容量為4KB片選信號與A0相連的是偶片，主要用于低8位數據總線上進行字節傳送。與BHE選中的是奇片，主要用于高8位數據總線上字節傳送。當A0和BHE都選中的時候，可進行16位數據總線字傳送。

圖3 6116 RAM存儲器管腳圖

RAM的主要功能是存儲程序、變量等。如果計算機關機，這些信息不再存在。本電路中，A12－A19作為片選信號，均為低電平。故存儲范圍為0H－0FFFH。

3.4 可編程芯片說明及其地址范圍確定

3.4.1 8254定時/計數器及其地址范圍

8254與8253功能類似，但8254工作頻率更高，可達10MHZ，且8254還可進行回讀，但這一功能在本設計中用不上，因而對8254的說明也可看作是對8253的介紹，事實上兩者管腳圖接近完全相同。

8254芯片包含3個功能完全相同的計數通道，稱為通道0，通道1，通道2，有6種工作方式。本設計要求實現的最大45s，故必須采用兩個計數器級聯方式，工作在方式2分頻功能。另一個計數器1工作在方式5，OUT1門產生中斷，實現闖紅燈報警3s的功能。三個計數器具體連接圖如A3圖紙硬件連接圖所示，CLK0，CLK1都通入1.2MHZ的脈沖。OUT0與CLK2端相連，均工作在方式2分頻，由OUT2門產生低電平作為狀態信號實現延時功能。計數器1工作在方式5，GATE1門上升沿觸發。如圖3所示，當車行道紅燈時，則開中斷。當有車闖紅燈時，就會阻擋安裝在人行道上的紅外線發射和接受裝置的光線，接收裝置可將光信號變為電信號的一個脈沖，通入GATE1門，上升沿觸發，在OUT1門輸出低電平，將此電平通過非門后連在8259A的IR1端，則可以產生中斷。經過中斷處理便可以控制相關芯片發出3s的報警信號。當然，在車行道綠燈時，應關中斷。

圖5 車闖紅燈報警信號圖

8254的端口地址可由硬件連接圖確定，由圖可知，8254片選信號由Y2引出，并與A0組成邏輯電路，輸出口送入8254的 端。其地址可由上表可看出，為40－46H中偶地址。

3.4.2 8255A并行I/O接口及其地址范圍

8255A是一個標準的40管腳芯片，它有3個數據端口，分別為PA口，PB口，PC口。每個端口有8位。8255A有3種工作方式。本設計選用最簡單的方式0——基本輸入/輸出方式。

本設計用到了PA，PB口，它們分別作為發光二極管的并行輸出接口。由于發光二極管，由于二極管為共陽極，故當PA，PB輸出為0（低電平）時，相應二極管才會亮。另外，PC1口作為狀態查詢口，于8254 OUT2門相連，當PC1輸入為0時，表示定時時間到，可交換數據。PC6口作為輸出口，作為報警信號的端口。這些在軟件編程時要格外注意，將決定各端口控制字的選擇和確定。8255A端口地址可硬件連接圖確定，由圖可知，8255A片選信號由Y3引出，并與A0組成邏輯組合電路，作為8255A 信號。其地址可由右表看出，為60H-6中偶地址。

3.4.3 8259A中斷控制及其地址范圍 8259A可編程芯片中斷控制器（PIC）稱為優先權控制器，它可為CPU處理8級向量中斷。本設計中，中斷控制器用于擴展電路的報警功能。由硬件圖可知，OUT1門低電平經過非門送入IR1端，故其為高電平有效的電平觸發方式。

8259A的端口地址可由硬件圖確定。由圖可知，8259A片選信號由Y4引出，并與A0，A2組成邏輯電路，作為8259A 信號。其地址可由右表看出為80H－82H中偶地址。

3.5 其它選用芯片說明 3.5.1 地址鎖存器74LS373

在8086系統中，地址線和數據線時復用的，故有必要鎖存地址。74LS373管腳及功能圖如圖所示。其數據送入是由時鐘的約定電平來進行的。E為低電平時，鎖存器才能工作。

3.5.2 數據緩沖器74LS245

74LS245是帶三態輸出的8位雙向數據緩沖器，專用于需要雙向傳輸的 數據總線接口。它其實也是一個三態門，為輸出使能端，G為低電平時，緩沖器才能工作，M為傳輸方向控制端。事實上，在8086最小模式時，由于鎖存器的作用，數據緩沖器并不是必要的。

3.5.3譯碼器

3.5.3.1比較譯碼器74LS688

在存儲器擴展時，我選用74LS688作為譯碼器，其一是為了在全譯 碼時減少組合邏輯電路，二是為了與本組其他成員相區別。74LS688作譯碼器時，必須為低電平，且當且僅當對應的8個輸入端P與8個輸入端Q相等時，才會輸出低電平。利用這一特性將 低電平作為存儲器的片選信號，可實現其譯碼片選功能。

由硬件連接圖可知，在設計中，我將8個輸入端Q全部接地，即低電平，保證了存儲器高8位全部為0。實現了存儲器從最低地址0H－0FFFH，4KB的存儲容量。3.5.3.2 74LS138譯碼器

74LS138譯碼器是譯碼電路中最常用的，在本設計中我也選用74LS138譯碼器產生8255A，8254，8259A三個芯片的片選信號，如果選用比較譯碼器74LS688則需要三片，既增加了芯片數量，也增加了電路消耗，同時占用了過多的空間，使線路連接更加復雜，更不直觀。由于74LS138的功能及工作模式熟知，這里不再贅述。

3.5.4時鐘發生器8284A

8284A是用于8086（或8088）系統的時鐘發生器/驅動芯片，它為8086（或8088）以及其他芯片提供所需的信號。

8284A由三部分電路組成：時鐘信號發生器，復位生成電路和就緒控制電路。下圖是8284A的管腳圖。

3.5.5 D觸發器

D觸發器的工作原理是在CP端脈沖上升沿觸發翻轉技術，在本電路中，主要用于分頻。其將CP端脈沖頻率減半，那么為什么要減半頻 率呢？

原因是8253的最高工作頻率只有2MHZ，因此必須將2.4MHZ脈沖頻率減半8253才能工作。因此，在我選用的8254定時/計數器電路中D觸發器并不是必要的了，甚至可以完全省去不用，因為8253最高工作頻率可達到10MHZ，但為了避免頻率過大導致45最長延時時，寫入的數據過大，我還是加上了D觸發器，無非是為了簡化后面的軟件編程。3.5.6 7407驅動器

7407TTL集電極開路六正相高壓驅動器，其管腳圖如下。

3.5.7 功率放大器PWN－2401－EW

該放大器是上海邁高網絡技術有限公司生產的，主要工作2.4GHZ ISM頻段的WLAN設置的覆蓋范圍。4 軟件總體設計說明 4.1 系統軟件部分說明 4.1.1 宏調用與子程序調用

設計延時程序可采用兩種方法，一種是子程序調用形式，另一種是宏調用形式。

宏調用形式是在匯編期間展開的，調用一次展開一次，因此它占用的存儲空間與調用的次數有關，調用次數越多，占用存儲空間越大。宏指令的使用簡化源程序，但并不節省內存單元。

子程序是在程序運行期間由主程序調用，在目標代碼中只占用它自身內存空間，因而匯編后目標代碼少，節省內存空間。但子程序調用每調用一次就要保護斷點，保護現場；返回后又恢復現場，恢復斷點，增加了額外時間，因此執行時間長，速度慢。宏指令則可免去這些開銷，更重要的是，宏調用時用實元取代啞元，調整靈活，程序大大縮減，可讀性和可移植性大大提高。

綜上所述，我采用宏調用形式，宏程序專門編制待定延時程序，主程序則順序換燈、循環，而每個過程燈亮時間由宏程序保證。在整個程序的運行期間若發生中斷（有車闖紅燈），則由中斷程序完成相應功能。當然，主程序中也必要包含中斷矢量表的建立程序。因而，我所編制的程序由三部分組成：主程序、宏調用程序和中斷服務子程序。下面將一一介紹，并且畫出其流程圖。4.1.2 各時間參數的計算 本設計中涉及的時間參數有：車行道綠燈時間45s，車行道紅燈時間20s，車行道黃燈亮、滅的時間各一秒，報警器報警持續時間3s。由于8254 CLK端時鐘頻率為1.2MHZ，計數器0和計數器2級聯按6000×200方式分頻，即計數器0寫入6000時，在計數器2 CLK2中會有200HZ脈沖。對于1s，需對計數器2寫入時間參數TIME1=200；對于3s，TIME2=600；對于20s，TIME3＝4000；對于45s，TIME4＝9000，都不超過10000，故均可按BCD碼寫入。

4.2 主程序說明及其流程圖

主程序主要實現兩項功能：一是填寫中斷入口地址表，為中斷服務提供必要準備；二是實現換燈，循環。其流程圖見下圖。4.3 宏調用及其流程圖

宏程序的功能是實現準確的定時和延時，為主程序中紅、黃、綠燈的亮、滅時間，中斷服務程序的報警信號持續時間服務。當然，在宏程序中應當特別注意一些寄存器，變量，地址等保護工作，這就需要堆棧。其流程圖見下圖。

4.4 中斷服務程序說明及其流程圖

本設計中我編制的中斷服務程序顯然是為擴展功能——有車闖紅燈報警3s服務的。中斷服務程序主要是對8255A C口進行操作的，使C口輸出高電平，經過放大器后驅動報警裝置報警。當然，在編制過程中，也需要注意一些寄存器，變量，地址的保護工作，其流程框圖 見下圖。

所有三個程序的具體代碼及設計編制，見附錄。5 總結與體會 5.1 課程設計總結

本次課程設計，要求自制交通信號燈自動控制系統，并能編制該系統工作的匯編源程序。我的設計采用可編制芯片8254硬件定時，用查詢方式來控制交通燈的亮與滅，指令執行目的明確，交通燈亮、滅延時時間精確，并且還能實現有車闖紅燈的報警功能，因而該系統使用可靠。電路連接也比較簡便，芯片花費不多，工作性能良好，能完整地實現城市交通信號燈所需的功能。

我所編制的匯編程序采用宏調用方式，用一個宏程序可實現多種定時功能，有效地避免子程序調用方式模塊過多，程序代碼繁瑣的缺點。并且宏調用方式可以非常簡便地調整定時時間，僅僅改變時間參數變量值就可方便地改變燈亮、滅時間，靈活性好這些都是子程序調用無法企及的。

總而言之，我覺得我的設計相角于本組其他同學而言，無論是芯片選擇，硬件連接，各種芯片工作模式，源程序編制等等都是比較獨特而又不失簡便的，我在設計過程盡量避免與本組其他同學的設計雷同，而且盡量將多種方案進行全方位比較與取舍，比如軟件定時與硬件定時，查詢方式與中斷方式，74LS138與74LS688譯碼器，宏調用與子程序調用，這些我都已在前面說明書中做過很多對比與論證。總之，我對自己的設計比較滿意。5.2 感想與體會

關于這次課程設計的體會，我是深有感觸的。

首先，我想說，這次課程設計的的確確讓我增長了不少見識，使我對《微機接口》這門課程認識更深。比如，在課程設計前，可能都知道CPU與存儲器相連能實現存儲器擴展，CPU與8255A相連能實現CPU對外設的并行輸出和控制，8253能定時計數，8259A能管理中斷，但真正的這些芯片之間各端口具體連接，包括每根地址線，數據線的連接，片選信號的產生，8255A，8253，8259A的工作原理和工作模式等等，都是非常模糊的。只有經過這次課程設計的鞭策和逼迫，我們才不得不通過各方面途徑去查取相關資料，去自學相關知識，去一個個逐步消解我們學習上的盲點。試想，如果沒有這次課程設計，會有多少同學會自覺的那樣努力的，刻苦地那樣做呢？人都是懶惰的 動物，現實生活中，大多數人不都是言不由衷，違背己意的去做自己不喜歡做，討厭做卻又不得不去做的事情嗎？

其次，我想說這次設計過程不開心，不愉快的一些事情。《紅樓夢》里關于品嘗有云：一杯為品，二杯則是解渴的蠢物，三杯便是飲牛飲驢的。同樣，我想說，課程設計，兩三個人在一起則是討論交流；一坨人在一起則是相互推賴，抄襲，敷衍了事。我不明白為什么一個班上只有5個課題設計，一個設計要吸納七，八個人。就拿我所在組來說，真正為之籌謀計劃的少，貪成享樂者甚多。經常是兩三個人交流溝通，卻要想出五六個不同設計方案為本組其他成員共享。我想說，畢竟大家同學一場，同學之間的企求不好拒絕，所以老師上次“冤枉”我與某人流程圖類似讓我特委曲難受。參考文獻

[1] 張玉清，王春玲．IBM PC 微型計算機原理與接口技術．人民郵電出版社，1997 [2] 彭虎，周佩玲，傅忠謙．微機原理與接口技術（第二版）．電子工業出版社，2008 [3] 王永山．IBM PC匯編語言程序設計和接口技術．西安電子科技大學出版社，1989 附錄參考程序

TITLE YUWENNIAN.ASM ；程序名

DELAY MACRAO TIME ；延遲宏定義

LOCAL L ；局部說明

PUSH AL PUSH BL

MOV BL MOV AL BCD碼寫入 OUT 46H MOV AL OUT 40H MOV AL OUT 40H MOV AL 碼寫入

OUT 46H MOV AL OUT 44H MOU AL 2，TIME，001101001B，AL，00，AL，60，AL , 10110101B , AL , 00 , AL , BL

；計數器0，方式2，；計數器0寫入6000 ；計數器2，方式2，BCD ；時間參數寫入計數器23

；送延遲參數 OUT 44H , AL MOV AL , 01011011B ；計數器1，方式5，BCD碼寫入

OUT 46H , AL MOV AL , 5 ；計數器1寫入5，5個脈沖后發生中斷

OUT 42H , AL L: IN 42H , AL TEST AL , 00000010B JNZ L POP BL POP AL ENDM DATA SEGMENT TIME1 EQU 2 TIME2 EQU 6 TIME3 EQU 40 TIME4 EQU 90 DATA ENDS

STACK SEGMENT PARA STACK DB 100 DUP(?)

；測試PC1

；為1時再測試，直至為0 ；宏定義結束

；黃燈閃爍時間

；報警持續時間

；車道紅燈時間

；車道綠燈時間 'STACK' 24

STACK ENDS CODE SEGMENT START: MOV AX , DATA

MOV DS , AX MOV AX , STACK MOV SS , AX CLI

；關中斷

CLD MOV AX , O ；建立中斷入口地址表

MOV ES , AX MOV DI , 4*51H MOV AX , OFFSET INTPROC STOSW MOV AX , SEG INTPROC STOSW MOV AL , 00011011B ；設置8259A，寫ICW1，高電平觸發，無級聯

OUT 80H , AL

MOV AL , 50H ；寫ICW2，中斷矢量基值為50H OUT 82H , AL MOV AL , 00000011B ；寫ICW4，完全嵌套，非緩沖，自動EOI OUT 82H , AL MOV AL , 11111101B ；寫OCW1，僅允IR1中斷

OUT 82H , AL MOV AL , 10000001B PC上半口輸出，PC下半口輸入

OUT 66H，AL STI MOV AL , 0FFH 置0 OUT 60H , AL OUT 62H , AL MOV AL , OFH OUT 64H , AL MYC: CLI

MOV AL , 00001110B 報警

OUT 60H , AL 燈亮

MOV 62H , AL DELAY TIME4

；設置8255A，PA，PB，；燈全滅，PC1置1，PC6；關中斷，防止綠燈時；車道綠燈亮，人道紅；延遲宏調用，時間45s

YWN: MOV CX , 3 ；設置閃爍次數

MOV AL , 00010110B

；車道黃燈亮

OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME1

；延遲宏調用，時間1s MOV AL , 000111001B OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME1 LOOP YWN STI 則中斷

MOV AL , 00011001B 亮

OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME3

MOV AX , 06H MOV DL , OFFH INT 21H JMP MYC LOVE: MOV AH , 4CH

；車道黃燈滅 ；延遲宏調用，時間1s ；開中斷，有車闖紅燈時；車道紅燈亮，人道綠燈；延遲宏調用，時間20s ；判斷是否有鍵按下 27

INT 21H ；返回DOS CODE ENDS ENDS START INTPROC PROC FAR ；中斷服務子程序

PUSH AX ；保護現場

PUSH BX PUSHF MOV AL , 00001101B OUT 66H , AL DELAY TIME2 MOV AL , 00001100B OUT 66H , AL POPF

POP BX POP AX IRET INTPROC ENDP

；PC6置1，報警

；延遲宏調用，時間3s ；PC6置0，報警解除 ；中斷返回 28

第五篇：交通信號燈控制系統

交通信號燈控制系統(紅綠燈系統)

1、概述

近年來，隨著經濟發展，營運車輛擁有量的增加使道路市場必須規范有序，交通安全管理必須上一新臺階。按照“高起點規劃，高標準建設，高效能管理”的思路，堅持把城市化作為城市經濟的一大戰略來抓，積極建設城區交通基礎設施工程，建立交通安全管理網絡。嚴格抓好交通管理，以加強交通隊伍建設和行業文明建設。

對****信號控制系統進行升級改造，在*****新建設一套信號控制系統

2、設計依據

? 《道路交通信號控制機》（GB25280-2010）? 《道路交通信號燈》（GB14887-2011）

? 《道路交通信號燈設置與安裝規范》（GB14886-2006）? 《道路交通信號倒計時顯示器》（GA/T508-2004）

? 《道路交通安全違法行為圖像取證技術規范》（GA/T832-2009）? 《交通信號機技術要求與測試方法》（GA/T47-93）? 《道路交通信號機標準》（GA47-2002）? 《道路交通信號燈安裝規范》（GB14866-94）

3、設計原則

本期工程按“國內領先、國際先進”的原則設計方案，提供完整、最新而成熟的產品，并保證各項技術和設備的先進性、實用性和擴展性。提高交通道路口的車輛通行速度，保證道路暢通。因此該系統是建設暢通工程中的重要措施之一。

信號控制系統的設置應充分結合本路段的工程自身特點，在達到適時、適量地提供交通信息，確保行車安全目的的同時，盡可能與道路的整體效果相結合。

1）設計思路

以有效地管理道路交通，達到安全、經濟、合理、美觀為目的，嚴格按照國家有關規定設置信號燈等交通設施。交通擁擠情況主要發生在車流人流相對集中的主要繁華城區路口和路段，根據現有主要交通干道路面寬度劃分車道，基本可以滿足城區車輛通行的需要。

2）預期實現目標

完善城區交通安全設施布局，規范行車和行人秩序，減少交通事故，一定程度上改善城市形象。

4、交通信號控制系統功能

（1）圖形與界面

系統界面中文化、圖形化、菜單化。命令操作方式靈活多樣，并對錯誤操作發出警告或禁止執行。

能多用戶、多窗口顯示，顯示窗口可縮放、移動。

具有圖形編輯工具，可以對圖形的區域背景、路口背景等進行用戶化編輯。背景地圖可按管理區域和路口進行縮放和漫游顯示。

能夠實時顯示路口設備、路口設備工作狀態及信號控制模式等信息。系統可動態、實時地顯示路口信號燈的運行狀況，并可對某一路口的信號燈變化進行實時顯示；還可以根據需要直接對信號機進行手動操作功能。

能夠用圖表顯示交通流量、占有率等統計分析數據。（2）用戶管理

系統能夠支持至少50個用戶的使用和管理，對用戶的名稱、密碼和訪問角色等相關內容進行設置。

能夠設立訪問角色，能夠定義相應的訪問權限，每個用戶可以對應多個角色。組管理：每個組可以有多個用戶，所有用戶不能重名，不同的組可以管理不同的路口設備。

記錄用戶登錄和退出系統的時間及用戶使用過的操作命令，顯示用戶是否在線。

禁止多用戶對同一對象同時進行控制操作，并給出提示信息。（3）日志管理

操作員記錄：操作員登錄/退出時間、部分重要操作命令記錄。記錄保存時間：系統至少保留最近12個月的綜合日志記錄。記錄查詢：可根據日期范圍、時間范圍、用戶等各種限定，方便快捷地查詢各類日志記錄。（4）系統數據庫

總體要求：支持Oracle數據庫，具有系統參數設置、交通數據存儲、數據管理功能。

參數設置：每個數據項均附有數據定義和有效值范圍的在線說明；系統自動檢測所有數據項輸入數據的合理性，提示并拒絕不合理及非法的數據輸入；易于數據修改和更新。

交通數據存儲：能夠對采集的交通實時數據和歷史數據進行儲存和管理，保證數據的快速存取、編輯和刪除。

數據庫管理：

禁止未授權使用者進入數據庫操作界面。

多用戶同時對不同數據對象的修改、刪除無沖突，禁止同時修改同一數據對象并有沖突報警顯示。

詳細記錄數據修改人員、修改內容和時間。支持多用戶數據庫查詢、訪問。（5）數據采集存儲

中心計算機從現場設備實時（秒級）采集以下交通數據： 路口到達方向分流向（左、直、右）的車流量 路口到達方向分流向（左、直、右）的車輛占有率 路口到達方向分流向（左、直、右）的放行時間 路口到達方向分流向（左、直、右）的斷流次數 路口到達方向分流向（左、直、右）的最大斷流間隔 以上數據保存15日。

流量、占有率的實時統計數據隨時向交通信號控制系統管理平臺開放性提供。（6）數據統計分析

中心計算機對采集的交通數據進行各種統計分析，形成設定時間、區域范圍的交通統計分析報告，內容包括：路口的交通流量、路口交通占有率； 中心計算機對采集的交通數據進行統計處理，分別形成15分鐘和1小時時間段的交通統計數據，并按15分鐘數據保存半年、1小時數據保存一年進行存儲，并隨時向交通信號控制系統管理平臺開放性提供。（7）系統狀態監視

中心計算機能夠實時監視：

系統中心設備、傳輸設備及路口設備工作狀態

路口信號控制模式、控制方案、信號狀態等交通控制狀態

交通信號狀態信息在信號燈色變化時向交通信號控制系統管理平臺實時開放性傳送。（8）系統故障報警

中心計算機監視以下各類故障： 系統中心軟/硬件故障 傳輸單元故障

信號控制器、車輛檢測器等路口設備故障

上述故障均有詳細的分類故障代碼；故障發生時通過異常信息顯示進行報警并生成故障記錄；故障消除后或操作員確認后取消報警。（9）時鐘校準功能

中心計算機具有如下時鐘校準功能：

接受交通信號控制系統管理平臺的時鐘校準。

對路口信號控制器進行自動時鐘校準，校時命令每天執行1次,校時時間可設置。

時鐘格式為：年、月、周、日、時、分、秒，校時誤差小于1秒。（10）時間表功能

系統具有時間表控制功能

設置時間包括年、月、周、日、時、分、秒。日時段劃分不得低于16個，方案數不得少于32個。設置內容應包括事件、控制模式、控制方案等。

系統可分別設置工作日、周末、節日或特別指定日的時間表，系統根據日期自動改變執行時間表。（11）系統優化

根據路口檢測的交通流信息自動進行交通控制參數的優化并執行優化配時方案，提高路口通行能力。（12）動態方案選擇控制

根據實時交通流檢測信息，從預設方案庫中調用適宜方案。（13）線協調控制

按照系統時間表設置進行線協調控制。（14）感應式控制

系統能夠響應沖突方向的車輛感應請求，進行半感應或全感應控制。（15）行人控制

路口行人過街控制應具有請求式控制方式和預案式控制方式。

系統能夠在線協調或區域協調控制的條件下及時響應或等待響應路段行人過街請求，使行人利用交通流間隙過街通行。（16）緊急車輛優先控制

系統能夠按預定時間和預定路線進行綠波信號推進，以滿足各種重大活動、重大事件及特殊警務的通行需求。

系統對路口信號機強行控制，指定某一階段放行、黃閃或者全紅。能響應特殊情況下的警務、消防、救護、搶險等特種車輛的緊急請求，使車輛迅速通過沿線路口。

（17）方案模擬演示

設置好的配時方案，模擬演示路口信號燈的變化情況，查看運行效果以便于分析配時方案中存在的潛在影響。（18）強制控制

允許系統中心操作員直接控制系統內設置的相位組信號。（19）上下載功能

中心計算機能選擇性地上載和動態存儲路口信號控制器的基本配置、時間表以及各種控制方案。

中心計算機能選擇性地下載基本配置、系統時間表和各種控制方案給路口信號控制器。

5、交通信號控制機

信號機

信號機符合行標《GA47－2002道路交通信號控制機》的標準、國標《GB-25280-2010集中協調式信號機》的標準，并兼容國標GB－T20999的通訊協議。本信號機采用多智能節點分布式架構，各節點以32位微處理器作為控制核心，通過CAN總線進行內部通訊。32路環型線圈車輛檢測或視頻車輛檢測器（可選）本信號機具有獨立硬黃閃功能，可以在不關燈的情況下進行現場維護，給現場維護帶來方便。支持無線遙控、點動等現場人工控制功能；持GPS模塊對本地進行校時；支持多達32組的獨立燈組通道輸出；支持視頻和線圈車流輛檢測；具有單燈組輸出回路檢測功能，對紅綠沖突等各種嚴重故障有著完善的降級處理。本機有著多種人機交互接口，通過本地信號機內的液晶模塊、設置終端、指揮中心都可以實現完整的方案設置和信號機運行狀態監測。對于各用戶的不同控燈需求，方案設置方便、靈活、易于操作。軟件系統設計中，有著完善的事務管理機制并能對信號機發生事件、故障等信息進行存儲及顯示。信號機內具有加熱和排風的裝置，可根據外界的溫度不同自動加熱或排風，以適應外界環境溫度變化。

信號機具有無纜線控、單點優化、感應控制等功能；在智能交通指揮中心控制系統中可實現線控、區域協調控制、系統優化控制等功能；

1、具備32位微處理器

2、可編程的32相位控制，96路可控硅輸出（可選）

3、相位沖突監視和控制，信號燈故障檢測及報警

4、掉電時采集數據和配時參數不丟失

5、具有手動、自動、遠程控制方式

6、具有強制、黃閃、四面紅功能

7、具有本地遙控功能

8、具有固定方式、多時段控制方式、多方案選擇控制方式、感應控制方式等多種控制方式

9、在線修改配時參數，在線顯示各相位狀態、故障狀態

10、時段劃分多達48個時段，可存儲32種控制方案

11、提供4個RS232接口、一個RS485接口，一個以太網接口，可實現電話線、專線、光纖、無線多種通訊

12、適合于單路口控制、主干道控制、區域控制。出現故障自動降級使用

13、時鐘、日歷顯示和修改，支持GPS授時功能

14、自動排風、加熱功能

15、具有防雷、漏電保護功能

16、提供8路行人過街輸入接口 主要特點

1、全中文手動操作界面

2、交通信息存儲功能

3、獨有的路口協調小面控功能

4、基于車頭時距的感應控制功能

5、信號相位與信號燈組的自由編程

6、沖突相位硬件和軟件雙重監視

7、信號燈故障檢測和報警

8、掉電數據不丟失，保存5年以上

9、輸入和輸出信號全部光電隔離

10、車輛數據檢測準確率高

11、具有多相位的強制遙控

12、提供以太網接口和多個串口，便于網絡化

13、提供二次開發的透明接口，便于多系統的集成

14、模塊化設計，便于維護

15、指揮中心軟件可實現信號機的遠程控制

16、本地單點路口或區域的自適應協調控制

17、實時檢測交通流量數據；并將采集到的實時交通流量數據進行分析、處理，傳送至本地、區域或中央控制系統 主要技術指標

1)控制最大相位：32個；控制最多信號燈組：32組；車輛檢測最大路數：32路；

2)機柜外殼采用鋁合金材料或不銹鋼材料；遙控相位：8個；

3)遙控器：每臺信號機配2臺遙控器，8個相位選擇鍵，1個黃閃鍵、1個全紅鍵、4)1個全滅鍵、1個取消鍵，遙控距離大于50米，遙控器應以燈光、聲響或振動方式提示操作人員，交通信號控制機是否成功接收并執行指令。5)為保證信號機用電安全，信號機機柜和驅動線路應采用漏電保護電路裝置。

6)信號機的機柜外側面應設有手動控制門，在僅打開手動控制門的情況下可以實現

7)單點控制、黃閃控制、指定相位控制、關閉信號燈、關閉倒計時器、關閉遙控功能等操作。

智能交通信號控制機屬協調式戶外網絡型的交通信號控制機，適合于單路口多時段定時控制、多方案選擇控制、全（半）感應控制，適合于多路口無纜協調、有纜協調的綠波帶控制，適合于指揮中心的遠程控制、區域控制。在感應控制、多方案選擇以及時制計劃生成方面均有自己的控制算法。智能交通信號控制機具有技術先進、使用方便、功能齊全、模塊化設計、維護簡單，控制軟件接口透明，便于二次開發。采用自主開發的機動車輛線圈檢測器、自有專利技術的單元式檢測型負載開關，整機性能價格比高。智能交通信號控制機具有多時段定時控制、多方案選擇控制、感應控制、主干道無纜協調控制、集中協調控制等功能。將多個智能交通信號控制機通過調制解調器連成交通控制網，對城市多路口、多條干線進行控制，其基本架構如下：

通過以太網通訊接口，與指揮中心控制系統聯成網絡、接收指揮中心的遠程控制、有纜線控、區域控制，并實現交通流量的自動采集。

6、機動車信號燈

發光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發光二極管。紅滿屏+黃滿屏內含雙色數顯+綠滿屏，符合2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電，豎裝；

7、方向指示信號燈

發光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發光二極管；紅箭頭+黃箭頭內含雙色數顯+紅箭屏，符合2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電，豎裝；

8、人行橫道信號燈

發光單元透光面直徑為300mm，光源采用超高亮發光二極管；紅、綠二色行人圖案單屏顯示，紅、綠二色數顯同屏顯示（綠色行人靜態/非機動車）七字形連接片，2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電；