微控制器控制交通燈設計方案摘要:十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。靠的就是交通訊號燈的自動指揮系統。交通訊號燈控制方 式很多。本系統實用性強、操作簡單、擴充套件功能強。 關鍵詞：微控制器交通燈闖紅燈檢測車流量 1微控制器概述 微控制器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。微控制器微型計算機簡稱微控制器，特別適用於 控制領域，故又稱為微控制器。 2系統硬體設計 2.1交通管理的方案論證 東西、南北兩幹道交於一個十字路口，各幹道有一組紅、 黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止 通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態 即將切換，且黃燈燃亮時間為東西、南北兩幹道的公共停車時 間。設東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表2。表2說明： （1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可 透過；南北道為綠燈，此道車輛透過，行人禁止通行。時間為 60秒。 （2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態即將切換。 （3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈， 南北道車輛禁止透過，行人通行。時間為80秒。東西方向車 流大通行時間長。 （4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現的順序依次出現這 樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （5）此表可根據車流量動態設定紅綠燈初始值。 2.2系統硬體設計 選用裝置8031微控制器一片選用裝置：8031彈片機一片， 8255並行通用介面晶片一片，74LS07兩片，MAX692"看門狗" 一片，共陰極的七段數碼管兩個雙向閘流體若干，7805三端穩 壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關鍵盤、連線若干。 2．2．1系統總框圖如下：2．2．2系統工作原理 （1）開關鍵盤輸入交通燈初始時間，透過8051微控制器P1 輸入到系統 (2)由8051微控制器的定時器每秒鐘透過P0口向8255的 資料口送資訊，由8255的PA口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況； 由8255的PC口顯示每個燈的燃亮時間。 (3)8051透過設定各個訊號等的燃亮時間、透過8031設 置，綠、紅時間分別為60秒、80秒迴圈由8051的P0口向8255 的資料口輸出。 （4）透過8051微控制器的P3.0位來控制系統是工作或設 置初值，當.牌位0就對系統進行初始化，為1系統就開始工作。 （5）紅燈倒計時時間，當有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進行報警，3S後然後恢復正常。 （6）增加每次綠燈時間車流量檢測的功能，並且透過查詢 P2.0埠的電平是否為低，開關按下為低電平，雙位數碼管顯 示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （7）綠燈時間倒計時完畢，重新迴圈。 3．控制器的軟體設計 3.1每秒鐘的設定 延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內部定時器才 生溢位中斷來確定1秒的時間，另一種是採用軟延時的方法。 3.2計數器硬體延時 3.2.1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，並能從全1到全0時自動 產生溢位中斷請求。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 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 3.2.2計算公式 T=（M－TC）T 計數 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／T 計數 T 計數 是微控制器時鐘週期Ｔ ＣＬＫ 的１２倍；ＴＣ為定時初值 如微控制器的主脈衝頻率為Ｔ ＣＬＫ １２ＭＨＺ，經過１２分頻 方式０ＴＭＡＸ＝2 13 ＊１微秒＝８．１９２毫秒 方式１ＴＭＡＸ＝2 16 ＊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 有采用定時器和軟體相結合的辦法才能解決這個問題． 3.3時間及訊號燈的顯示 3.3.18051並行口的擴充套件 8051雖然有4個8位I/O埠,但真正能提供借用的只有 P1口,因為P2和P0口通常用於傳送外部傳送地址和資料,P3 口也有它的第二功能。因此，8031通常需要擴充套件。由於我們 用外部輸入設定紅綠燈倒計時初值、數碼管的輸出顯示、紅綠 黃訊號燈的顯示都要用到一個I/O埠，顯然8031的埠是 不夠，需要擴充套件。 擴充套件的方法有兩種（：1）借用外部RAM地址來擴充套件I/O端 口；（2）採用I/O介面新片來擴充。我們用8255並行介面信片 來擴充套件I/O埠。 4結論 本系統就是充分利用了8051和8255晶片的I/O引腳。 系統統採用MSC-51系列微控制器Intel8051和可程式設計並行I/O 介面晶片8255A為中心器件來設計交通燈控制器，實現了能 根據實際車流量透過8031晶片的P1口設定紅、綠燈燃亮時 間的功能；紅綠燈迴圈點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示（交 通燈訊號透過PA口輸出，顯示時間直接透過8255的PC口輸 出至雙位數碼管）；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量並 可透過雙位數碼管顯示。。系統不足之處不能控制車的左、右 轉、以及自動根據車流改變紅綠燈時間等。這是由於本身地理 位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設計擴充原系統來 實現。 參考文獻： [1]張毅坤.單片微型計算機原理及應用，西安電子科技大學出版 社1998 [2]餘錫存曹國華.微控制器原理及介面技術[M].陝西:西安電子科 技大學出版社,2000.7 [3]雷麗文等.微機原理與介面技術[M].北京：電子工業出版社， 1997.2WWW.21ic.com部分資料。
微控制器控制交通燈設計方案摘要:十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。靠的就是交通訊號燈的自動指揮系統。交通訊號燈控制方 式很多。本系統實用性強、操作簡單、擴充套件功能強。 關鍵詞：微控制器交通燈闖紅燈檢測車流量 1微控制器概述 微控制器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。微控制器微型計算機簡稱微控制器，特別適用於 控制領域，故又稱為微控制器。 2系統硬體設計 2.1交通管理的方案論證 東西、南北兩幹道交於一個十字路口，各幹道有一組紅、 黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止 通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態 即將切換，且黃燈燃亮時間為東西、南北兩幹道的公共停車時 間。設東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表2。表2說明： （1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可 透過；南北道為綠燈，此道車輛透過，行人禁止通行。時間為 60秒。 （2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態即將切換。 （3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈， 南北道車輛禁止透過，行人通行。時間為80秒。東西方向車 流大通行時間長。 （4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現的順序依次出現這 樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （5）此表可根據車流量動態設定紅綠燈初始值。 2.2系統硬體設計 選用裝置8031微控制器一片選用裝置：8031彈片機一片， 8255並行通用介面晶片一片，74LS07兩片，MAX692"看門狗" 一片，共陰極的七段數碼管兩個雙向閘流體若干，7805三端穩 壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關鍵盤、連線若干。 2．2．1系統總框圖如下：2．2．2系統工作原理 （1）開關鍵盤輸入交通燈初始時間，透過8051微控制器P1 輸入到系統 (2)由8051微控制器的定時器每秒鐘透過P0口向8255的 資料口送資訊，由8255的PA口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況； 由8255的PC口顯示每個燈的燃亮時間。 (3)8051透過設定各個訊號等的燃亮時間、透過8031設 置，綠、紅時間分別為60秒、80秒迴圈由8051的P0口向8255 的資料口輸出。 （4）透過8051微控制器的P3.0位來控制系統是工作或設 置初值，當.牌位0就對系統進行初始化，為1系統就開始工作。 （5）紅燈倒計時時間，當有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進行報警，3S後然後恢復正常。 （6）增加每次綠燈時間車流量檢測的功能，並且透過查詢 P2.0埠的電平是否為低，開關按下為低電平，雙位數碼管顯 示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （7）綠燈時間倒計時完畢，重新迴圈。 3．控制器的軟體設計 3.1每秒鐘的設定 延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內部定時器才 生溢位中斷來確定1秒的時間，另一種是採用軟延時的方法。 3.2計數器硬體延時 3.2.1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，並能從全1到全0時自動 產生溢位中斷請求。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 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 3.2.2計算公式 T=（M－TC）T 計數 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／T 計數 T 計數 是微控制器時鐘週期Ｔ ＣＬＫ 的１２倍；ＴＣ為定時初值 如微控制器的主脈衝頻率為Ｔ ＣＬＫ １２ＭＨＺ，經過１２分頻 方式０ＴＭＡＸ＝2 13 ＊１微秒＝８．１９２毫秒 方式１ＴＭＡＸ＝2 16 ＊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 有采用定時器和軟體相結合的辦法才能解決這個問題． 3.3時間及訊號燈的顯示 3.3.18051並行口的擴充套件 8051雖然有4個8位I/O埠,但真正能提供借用的只有 P1口,因為P2和P0口通常用於傳送外部傳送地址和資料,P3 口也有它的第二功能。因此，8031通常需要擴充套件。由於我們 用外部輸入設定紅綠燈倒計時初值、數碼管的輸出顯示、紅綠 黃訊號燈的顯示都要用到一個I/O埠，顯然8031的埠是 不夠，需要擴充套件。 擴充套件的方法有兩種（：1）借用外部RAM地址來擴充套件I/O端 口；（2）採用I/O介面新片來擴充。我們用8255並行介面信片 來擴充套件I/O埠。 4結論 本系統就是充分利用了8051和8255晶片的I/O引腳。 系統統採用MSC-51系列微控制器Intel8051和可程式設計並行I/O 介面晶片8255A為中心器件來設計交通燈控制器，實現了能 根據實際車流量透過8031晶片的P1口設定紅、綠燈燃亮時 間的功能；紅綠燈迴圈點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示（交 通燈訊號透過PA口輸出，顯示時間直接透過8255的PC口輸 出至雙位數碼管）；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量並 可透過雙位數碼管顯示。。系統不足之處不能控制車的左、右 轉、以及自動根據車流改變紅綠燈時間等。這是由於本身地理 位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設計擴充原系統來 實現。 參考文獻： [1]張毅坤.單片微型計算機原理及應用，西安電子科技大學出版 社1998 [2]餘錫存曹國華.微控制器原理及介面技術[M].陝西:西安電子科 技大學出版社,2000.7 [3]雷麗文等.微機原理與介面技術[M].北京：電子工業出版社， 1997.2WWW.21ic.com部分資料。