基于单片机交通灯智能控制系统设计.doc

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1、东华理工大学毕业设计（论文） 摘要摘要 交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用检测传感、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。 8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、违规检测、紧急处理、盲人提示音、看门狗等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有盲人提示音、可倒计时显示、急车强行通过、交通常状况判别及处理

2、等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计主要做了如下几方面工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括十字路口具体禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，在此采用单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写。关键词:违规检测，倒计时，盲人提示音34东华理工大学毕业设计（论文） AbstractAbstract Traffic control system is a modern society with logistics, travel etc of tra

3、ffic development a unique set of public management system . To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, still must through certain technological means to achieve. Based on analysis of traffic control, based onreal-time detection sensor, adjust the implementation tec

4、hnology of intelligent control,real-time monitoring, sensor adjust vehicles time algorithm and single-chipmicrocomputer control function is proposed, which combines the traffic controlsystem based on single chip design scheme. The 8051 microcontroller control system consists of the traffic lights di

5、splay,8051 monolithic integrated circuits, and LED the countdown, violate compasses detection, emergency treatment, the blind prompt, the watchdog as modules. In addition to the basic traffic function outside, still have the blind tone, can pass the countdown display,car that forced through traffic,

6、 transportation andprocessing abnormal discriminant functions. Theory shows that the system can simple, economic and effective relieves traffic,improve the crossroads capacity. This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design, including the crossroads

7、, specific design and system should be restricted with each function, two is that the sensor, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement: Three is software system design, this system for monolithic assembly language, overall finished on the writing of the Softw

8、are.Keywords: an illegal detection, countdown,blind tone东华理工大学毕业设计（论文） 目录目录绪论5选题背景与意义6国内外交通灯系统研究现状7本次设计的优缺点7第一章 系统总体设计91.1系统总体设计思路91.2 系统设计方案论证91.2.1显示界面方案91.2.2输入方案101.2.3看门狗保护方案101.2.4 系统方案设计10第二章 系统硬件电路的设计122.1系统硬件总电路构成及原理122.1.1系统硬件电路构成122.1.2系统工作原理122.2 单片机的选择122.2.1单片机的概述122.2.2 AT89C52芯片的简介13

9、2.2.4 AT89C52芯片最小系统132.3电源电路模块142.4通行灯输出模块152.5倒计时显示模块172.6违规车辆检测模块182.7特种车辆自动通行控制模块192.8盲人提示音模块192.9看门狗模块20第三章 系统软件设计233.1 初始化程序233.2主程序233.3交通灯显示233.4紧急车辆中断响应程序设计253.5看门狗系统27致谢29参考文献30附录1 交通灯电路图31附录2 交通灯控制程序32东华理工大学毕业设计（论文） 绪论绪论选题背景与意义 随着人口快速的增多，交通工具爆炸性的发展，以及道路资源有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重

10、要的角色，人们的出行都无时无刻与交通息息相关。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科技的发展和成熟能比较好的解决系统建立中软硬件方面要求的科技难题。目前交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及突发时段的情况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业发展和人类的生活生产中有着十分重要的意义。随

11、着单片机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大的变化，交通监控方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能比，逐步取代传统的交通控制措施。城市进路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。 早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气

12、照明灯，用来控制交叉路口马车行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯己经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信

13、号灯的实用化，建立了一套由IBM1650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。 可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于进路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，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，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多

14、条线路的分流也十分必要。 交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。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，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。国内外交通灯系统研究现状 当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制

15、，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。 我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的，主要引用国外的交通控制系统。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新，在中国部分大中城市里，摒弃旧有的控制方式，一些先进的控制技术得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不少差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国交通控制系统己不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号的控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通

16、，实现区域信号控制和城市高速公路集成控制。交通控制存在的问题 (1)随着城市机动车增长速度加快的同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在进路密度，进路面积率偏低的问题，这是我国城市尤其是大城市进路交通出现问题的一个重要原因。我国城市道路的密度只有6. 8k.每平方千米，而在20世纪80年代，世界发达国家就己到达20km每平方千米。20世纪90年代，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%，上海为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。 (2)出租车以及公交的发展运营情

17、况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。 (3)交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。在车辆、道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术、信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。本次设计的优缺点优点：(1)单片机独立的指

18、令系统，可以将我们的设计思想充分体现出来。 (2)系统配置以满足控制对象的需求为出发点，使得系统具有较高的性能价格比。 (3)应用系统通常将程序驻留在片内(外ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用方便.系统规模小，本身不具有开发能力，一般需要借助专用的开发工具进行系统的开发和调试，而实际的应用系统简单实用，成本低，效益好。 (4)应用系统所用存储器芯片可选用EPROM, EEPROM, OTP芯片或利用掩膜形生产。便于批量开发和应用.许多单片机(如80C51系列)的开发芯片和扩展芯片险乎配套，降低了系统成本。 (5)系统小巧玲珑，控制功能强，体积小，便于嵌入被控设备之内，大大推动了产品的智能化

19、。 缺点：(1)本次系统只是模拟，并不能作为现实的道路口控制。 (2)本次系统存在一定的局限性，没有流量检测功能，无法根据实际情况控制交通灯的转换时间。东华理工大学毕业设计（论文） 系统总体设计第一章 系统总体设计1.1系统总体设计思路 本设计采用了四组红、绿、黄三个不同的发光二极管来代表东西和南北两个方向的交通灯，运用AT89C52的P2口驱动控制四组发光二极管的亮与灭在软件程序中对P2口进行相应设置就可实现东西或南北方向的指示状态，本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，另一种是故障或紧急状态，分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。时钟显示电路采用设置单片机的定时器T0的初始值来产生

20、一秒钟的延时，再利用循环的方式产生通行时间和剩余等待时间，控制交通信号灯达到控制路口通行时间；软件程序中采用外中断请求方式实现急车强行功能；倒计时显示电路采用动态显示，采用八段数码管器件作为时间显示；为了充分利用单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，系统具有急车强通功能以及盲人提示音功能。 选用AT89C52单片机来实现，交通信号灯控制器件的外部输出信号为东西两个方向通行红、黄、绿灯共6个驱动信号;编程使相应位复/置位来实现信号灯的亮/灭控制，使得十字路口的红、绿灯交替点亮:在两个方向通行交换时，黄灯提醒。 设计有紧急车辆通过时，此道强制亮绿灯，等待紧急车辆通过。可以通过软件中断来完成此紧急任

21、务。 设计中这些功能是要靠在硬件电路基础上结合软件程序来实现，是要靠程序的设计来完成功能的设定。在程序设计中涉及对于精确定时，应该用计数器加以控制，硬件实现复杂度增加。考虑到该设计对时间精度要求不高，所以采用软件延时可以大大简化电路。先计算出程序单步执行的时间，设置循环参数，程序完成定时控制。1.2 系统设计方案论证1.2.1显示界面方案 该系统要求完成倒计时、状态灯功能。基于上述原因，在此考虑三种方案： 方案一:完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，无法胜任题目要求。 方案二:完全采用点阵式LED显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英

22、文字符，汉字，图形等。 方案三:采用数码管与点阵LED相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。 权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，决定采用方案三以实现系统的显示功能。1.2.2输入方案 题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，讨论了两种方案: 方案一:采用8255扩展I/O口及键盘，显示等。该方案的优点是: 使用灵活可编程，并且有RAM，及计数器。若用该方案，可提供较多I/O口，但操作起来稍显复杂。 方案二:直接在I/O口线上接上按键开

23、关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们可以使用按键。由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。1.2.3看门狗保护方案 在单片机系统中，看门狗的设计一般采用硬件和软件两种方式。本次设计考虑了这两种方案： 方案一：采用软件着门狗。软件看门狗是利用单片机片内闲置的定时器/计数器单元作为着门狗，在单片机程序中适当的插入监控指令，当程序出现异常或进入死循环时，利用软件将程序计数器PC赋予初始值，强制性的使程序重新开始运行。软件着门狗的最大特点是无须外加硬件电路，经济性好。但可靠性差，需要占用系统内存。当然

24、，如果片内的定时器/计数器被占用，就需要寻求其它的计方式了。 方案二：采用硬件着门狗。硬件着门狗是指一些集成化的或集成在单片机内的专用看门狗电路，它实际上是一个特殊的定时器，当定时时间到时，发出溢出脉冲。从实现角度上看，该方式是一种软件与片外专用电路相结合的技术，硬件电路连接好后，在程序中适当地插入一些看门狗复位的指令，保证程序正常运行时着门狗不溢出。而当程序运行异常时，看门狗超时发出溢出脉冲，通过单片机的RESET引脚使单片机复位。该方案可靠性高，不需要占用系统内存。但需要外加硬件电路，经济性较差。由于本设计中的安全性要求较高，所以采用硬件看门狗方案。1.2.4 系统方案设计通过以上分析可得

25、到综合方案即采用AT89C52单片机作为控制核心，采用四组高亮红绿双色二极管作为东西南北四个路口的通行指示灯;采用四组2位LED数码管作为四个路口的通行倒计时显示器，LED显示采用动态扫描方式，以节省端口数；特种车辆通行时采用中断来完成控制。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。电路框架如图1.1所示。 AT89C52 东西通行灯2组特种车辆监测 南北通行灯 2组 串口通信 盲人提示音 倒计时显示紧急情况下手 动按键 图1-1 方案框架图东华理工大学毕业设计（论文） 系统硬件电路设计第二章 系统硬件电路的设计2.1系统硬件总电路构成及原理 实现本设计要求的具体功能

26、，可以选用AT89C52单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，倒计时显示模块，盲人提示音，光敏传感器捅获违规信号，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等，以及用1个蜂鸣器进行报警。2.1.1系统硬件电路构成 本系统以单片机为核心，系统硬件电路由盲人提示音电路、单片机、违规检 测电路.状态灯，LED显示，按键，蜂鸣器组成。 其中P2口控制南北及东西的通行灯，P0口及P3.0 P3.2口用于4组3位LED计时器的控制,XTALI和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上复位电路和看门狗电路，P3.3即INT1接违规检测电路和紧急情况按

27、键, P3.4接蜂鸣器，P3.7为手动自动转换。2.1.2系统工作原理系统上电或手动复位之后，系统必须先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送至P2口,将要显示的时间值送至PO和P1口，在此同时以50 ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。 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。 当然，还要开启外部中断，作为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断开始。进入中断服务子程序，开启蜂鸣器禁止全部通行，当按下F键，中断结束返回。2.2 单片机的选择2.2.1单片机的概述 单片微型计算机简称单片机，又称微

28、控制器，嵌入式微控制器等，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前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称己经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。单片机的主要特点有:1)具有优异的性能价格比。2)集成度高、体积小、可靠性高。3)控制功能强。4)低电压，低功耗。2.2.2 AT89C52芯片的

29、简介 AT89C52是一带有2K字节快闪可编程可擦除存储体(EPROM)的低电压、高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和快闪存储器。ATMEL公司生产的AT89C52是一强劲的微型计算机.它对许多嵌入式控制的应用，提供了一种高度灵活和成木低的解决办法.2.2.4 AT89C52芯片最小系统 一个最简单的单片机系统包括晶振、复位、电源、系统的输入控制、输出显示，以及其他外围模块（如通信、数据采集等)。(1)时钟电路 首先介绍一下单片机的晶振电路，即时钟电路。单片机的工作流程，就是在系

30、统时钟的作用下，一条一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由外接的一只晶振和两只起振电容，以及单片机内部的时钟电路组成，晶振的频率越高，单片机处理数据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也会下降。单片机系统常用的晶振频率有6MHz, 11.0592MHz, 12MHz、本系统采用11.0592MHz晶振。电容选22pF或30pF均可。(2)复位电路 系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开始执行，需要一段准备时间，也就是复位时问。一个稳定的单片机系统必须设计复位电路.当程序跑飞或死机时，也需要进行系统复位。复位电路有很多种，有止电复位，手动复位等。(3) EA脚的功能及接法 单片机的EA

31、脚控制程序从内部存储器还是从外部存储器读取程序。由于现在单片机内部的flash容量都很大，因此基本都是从内部的存储器读取程序，即不需要外接ROM来存储程序，因此，EA脚必须接高电平。本设计中复位方式采用上电/按键乎动复位方式，时钟采用内部时钟。 图2-1 按键复位电路 内部时钟电路2.3电源电路模块电源是整个系统的“心脏”，它是系统稳定工作的保障。为使各个模块稳定工作必须要有可靠的电源。根据设计要求系统只需要+5V电压，因此在本系统中采用三端固定式集成稳压电源。三端固定式集成稳压电源最常用的产品为CW7800和CW7900系列。两种系列均在5V24V范围内有7种不同输出电压档次，但7800系列

32、输出为正电压，而7900系列输出为负电压，型号中最末两位数表示他们的电压数值。故选择7800系列，由7800的性能参数表可知，它的最大输出电流1.5A，而本设计的输出电流仅需1A因此能满足要求。+5V电源集成稳压电路由电源变压器、整流二极管、集成稳压器及滤波,首先将220V交流电通过变压器得到7V的交流电，经过整流桥整流为直流电，再通过电容的滤波作用，经78L05得到了5V的电源作为系统的VCC。电路如图2-2所示。图2-2 +5V电源电路2.4通行灯输出模块设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体

33、状态如下图所示。说明:黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始，即如图2-3所示。 红 绿 黄 红 绿 黄 红 红 红 红 绿 绿 绿 绿 黄 黄 黄 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 红 红 红 红 绿 绿 绿 绿 黄 黄 黄 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 图2-3 交通状态 通过具体的路口交通灯状态的次示分析我们可以把这四个状态归纳如下:南北方向红灯灭，同时绿灯亮.东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时40秒。此状态下，东西道车辆禁止通行，行人可通行；南北道车辆通行，行人禁止通行。南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时1

34、0秒。此状态下，除了己经正在通行中的其他所有车辆都需等待状态转换。东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时40秒。此状态下，东西道车辆允许通行，行人禁行；南北向车辆禁止通行，行人可通行。东西方向绿灯火，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时10秒。此状态下，除了己经正在通行中的其他所有车辆都需等待状志转换。 下而我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下: 状态 东西方向 南北方向红绿黄红绿黄1灭亮灭亮灭灭2灭灭亮亮灭灭3亮灭灭灭亮灭4亮灭灭灭灭亮表1 通行灯及通行状态东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管3个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警

35、告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表2-1所示。说明:0表示灭，1表示亮。采用红、黄、绿三种LED灯模拟十字路口交通灯。当发光电流为6mA时，按公式R=(5-1.8)/0.006计算，限流电阻应为510。原理图如下所示： 图2-4 交通灯指示电路 2.5倒计时显示模块 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通行”两者之间作出和合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。 系统用LED数码管显示器作为发光二极管显示字段的MCS-51单片机输出设备。LED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之

36、分。以八段共阴管为例，它有8个发光二极管(比七段多一个发光二极管，用来显示dp,(即点)。单片机应用系统常采用八段LED数码管作为显示器，这种显示器具有耗电低、配置灵活、线路简单、安装方便、耐转动、价格低廉且寿命长等优点，因此应用比较广泛。 LED数码管显示器可以分为共阴极和共阳极两种结构。 (1)共阴极结构:如果所有的发光二极管的阴极接在一起， 称为共阴极结构，则数码显示段输入高电平有效，当某段输入高电平该段便发光。 (2)共阳极结构:如果所有的发光二极管的阳极接在一起，称为共阳极结构，则数码显示段输入低电平有效，当某段输入低电平该段便发光。LED显示有动态显示和静态显示： (1)采用静态显

37、示。静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多。显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢,实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。 (2)采用动态显示。LED动态显示硬件连接简单，比较节省I/O接口，但其亮度不如静态显示方式，且动态扫描的显示方式在显示位数较多时，CPU要依次扫描，需占用CPU较多的时间。在该系统中由于单片机除了扫描89C52芯片外没有太多的实时测控任务，故本设计中采用动态扫描方式共阳极数码管。LED段显示数码管的设置为每个方位上一对2位显示器。四个方位上总共有8个LED接在单片机的I/O口上。显示时我们不需要小数

38、点，所以每个LED的10根管脚只用了9根。连接后的时间显示电路，虽然路口不一样，但是显示的时间在数字上是一样的，所以两边连接的I/O口是对称的，按每段6mA电流计算，全显示字形“8”时，每个数码管需6mA8=48mA。由于时间显示每个道口相同，4组需要192mA，由于单片机每个段码输出口需吸收24mA电流，故在电路设计中使用了驱动集成块74HC244用于保护单片机输出端口，DS1、DS2分别为东西方向上路口的十位和个位时间倒计时，DS3为东西方向人行道上的时间倒计时原理图如下： 图2-5 倒计时显示电路2.6违规车辆检测模块 在红灯和黄灯期间，车辆是禁止通行的。为了对那些违反规则的车辆进行检测

39、，本系统设计中只使用了普通光敏二极管。基本设计思路如下:将光敏二极管放在停车线上，当车辆通过的时候，因光敏二极管给遮住，二极管就不导通，单片机检测到这一信号后就执行报警操作。但是，显然在实际中，使用光敏二极管无法实现。违规车辆检测电路除了使用光敏二极管，还使用了三极管，型号为9031.由于普通的光敏二极管的开关性能不是很好，所以在设计中加个三极管做开关。由于普通光敏二极管在导通的情况下的电阻能达到0.5-1k,所以在设计中将光敏二极管直接接上了电源。同时三极管还可以起到一定的隔离作用。当光敏二极管关断时，三极管的基极为低电平，基极与发射极之间电压为零，三极管关断，检测口的电压为高电平:同理，当

40、光敏二极管导通时，三极管的基极电压为高电平，基极与发射极之间的电压为高，三极管导通，检测口的电压为低电平。此处三极管输出接到P3.3，基于此就可以检测是否有车辆违章，其原理图如图2-6： 图2-6-1 违规检测电路报警电路 本设计采用一般蜂鸣器，蜂鸣器使用PNP三极管进行驱动控制，当P3.4引脚输出为低电平，PNP导通。蜂鸣器蜂鸣；当P3.4引脚输出高电平时，PNP截止，蜂鸣器停止蜂鸣。如下图2-6-2所示。 图2-6-2 蜂鸣器报警电路2.7特种车辆自动通行控制模块 用P3.3口接按键开关，当有特种车辆或紧急车辆通过时，按下按钮，产生中断，系统使东西方向和南北方向的等全部变为红灯，等特种车辆

41、或急行车通过后，系统恢复正常。2.8盲人提示音模块出于人性化考虑，本系统设计了盲人提示音功能。为盲人同志过人行道时确东华理工大学毕业设计（论文） 系统硬件电路设计保安全。提示音与通行灯绿灯同步控制，当绿灯亮起时，提示音也同时响起。盲人提示音采用柔和的低音，声音悦耳。本系统采用蜂鸣器作为发声器。由于蜂鸣器要发出声音的话，需要较大的电流，就需要在增加一个三极管功率放大器，以提供蜂鸣器足够大的电流，此处用8550即可以满足要求。盲人提示音电路如图27所示。 图2-7 盲人提示音电路2.9看门狗模块 由于单片机自身的抗干扰能力比较差，尤其在一些条件比较恶劣、噪声大的场合，常会出现单片机因为受外界干扰而导致死机的现象，造成系统不能正常工作。设置看门狗是为了防止单片机死机、提高单片机系统抗干扰性的一种重要途径。 在一个单片机应用系统中，所谓的“看门狗”是指在系统设计中通过软件或硬件方式在一定的周期内监控单片机或其他CPU的运行情况。如果在规定的时间内没有收到来自单片机或其他CPU的触发信号，则系统会强制复位，以保证系统在受到千扰时仍能够维持正常的工作状态。在单片机系统中，看门狗的设计一般采用硬件和软件结合两种方式。1、软件看门狗 软件看门狗是