AT89S52交通信号灯自动控制系统.doc

AT89S52交通信号灯自动控制系统 周诗虎 武汉职业技术学院计算机糸 430074摘 要: 现代交通指挥糸统中, 交叉路口信号指挥灯均为无人自动控制。本糸统采用AT89S52单片机解决这一问题。与一般十字路口信号指挥灯不同，该糸统支干道设有车流传感器， 以保证在支干道无车时, 主干道始终放行。 支干道有车时, 则按预定参数轮流放行。这一重要的特色，大大提高了道路的通行率。该自动控制系统已实际制作完成。本文给出了硬件原理图和制作实物的照片。程序框图以及完整的汇编源程序可向作者免费索取。 关键词: 单片机，交通信号灯，车流传感器，动态显示。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。如何提高路口车辆的通行能力，己成为交通管理部门需要解决的重要课题之一。本文给出了采用AT89S52单片机，解决由主干道(纵向)和支干道(横向)组成的十字路口，交通信号指挥灯的自动控制问题。该控制糸统的一个重要的特色是，在支干道设有车流传感器， 当支干道无车时, 保证主干道始终处于放行状态。而当检测到支干道有车时, 则按预定参数轮流放行。从而大大提高了道路的通行能力。糸统的制作实物照片见图1。图1实物照片一基本控制系统基本控制系统硬件原理图见图2。图中IC0为单片机AT89S52，它是美国Atmel 公司的产品。AT89S52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。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52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。另外它还具有掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、三级加密程序存储器等功能。且8K字节在系统可编程Flash存储器有1000次的擦写周期。目前市场售价仅约8元人民币，性价比极高。图中IC2为由ULN2803A组成的输出级，ULN2803A的带负载能力为0.5A/50V，由它驱动用高亮度发光二极管(D1-D12)图2基本控制系统硬件原理图模拟的交通信号灯。由于AT89S52的P0口只能驱动8个TTL逻辑电平, 而P1P3口只能驱动4个TTL逻辑电平. 因此有必要考虑在单片机与输出驱动级之间增加中间级。否则会造成逻辑混乱，如高电平不高，致使系统抗干扰能力下降，甚至无法正常工作。这已被制作实践所证明。图中IC1就是由74HC04组成的中间缓冲级。电源由IC3三端稳压芯片7805C构成，D13用作防止输入直流电源极性接反时对电路造成的损坏。C3、R7构成上电自动复位电路，K0为手动复位按钮。D0为电源指示灯。控制逻辑功能见功能表。功能表序号纵向(南北)横向(东西)P1口输出延时 功能描述P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0红黄绿红黄绿1000000C0H1S自检全亮2110011F3H42S纵向放行311闪011FBH-F3H2S纵绿闪动4101011EBH2S纵黄亮5011110DEH20S横向放行601111闪DFH-FEH2S横绿闪动7011101DDH2S横黄亮8无条件转序号2重复注: P1口输出“0”-亮 , P1口输出“1”-灭 P1.7-将用作模拟车流传感器输入(见图3) P1.6-未用 P1.5-纵红 P1.4-纵黄 P1.3-纵绿 P1.2-横红 P1.1-横黄 P1.0-横绿 二 糸统扩展 扩展糸统是在基本控制系统的基础上，增加纵横放行参数输入、模拟车流传感器输入和放行剩余时间显示电路构成的。糸统扩展硬件原理图见图3。图中K1为纵向放行参数输 图3糸统扩展硬件原理图入开关，K2为横向放行参数输入开关，输入参数均为8421BCD码，高四位为十位数，低四位为个位数。为方便硬件连接,与K1相连的P2口从左至右为从高位到低位(P2.7 P2.0)，而与K2相连的P3口从左至右为从低位到高位(P3.0 P3.7)。即横向放行参数输入开关K2出现输入高低位错位现象，见图1实物照片。我们将在程序中通过软件进行转换来解决这一问题。K3为模拟车流传感器输入开关，输入1表示横向无车，0表示横向有车。实际应用中应由金属探测传感器来产生该信号。IC4为BCD七段译码器芯片，其输入是P0.3-P0.0送出的要显示的BCD码数，输出为LED显示的段码。 LG3621BH是双联共阳极七段LED数码管，T0、T1构成二个反相器输出位码，位码由单片机的P0.7、P0.6送出。R10排电阻是P0口外接的上拉电阻。三 软件设计该糸统是定时顺序自动控制糸统。其主程序MAIN由初始化和循环定时顺序输出两部分构成，初始化部分包括全亮自检，输入纵横放行参数，横向放行参数高低位错位转换，输入BCD码参数正确性判定及修正(当输入出现1010B-1111B时，无条件将其修改为1001B)，将BCD码参数转换成二进制数并保存备用。而循环定时顺序输出部分，按照功能表及输入的放行参数，依次循环输出功能表中序号2-序号7。其中在输出功能表中序号2后，开始检测模拟车流传感器输入K3的状态，若其为“1”则表示横向无车，此时输出序号2不变，使纵向主干道始终处于放行状态，只有当模拟车流传感器输入为0，即横向有车时才顺序输出功能表中的后续数据。 DELAY为核心定时子程序, 它由定时器T0方式1定时50ms(其计数初值3CB0H), 寄存器R3作为软计数器对T0定时计数10次，从而实现0.5S定时。DELAY1也为定时子程序,它循环调用DELAY子程序，通过改变循环调用的次数，实现不同的定时时间。调用次数由寄存器R2的内容确定。而寄存器R2的内容来自纵、横向放行参数输入开关取值乘以2。例如；横向放行参数开关K2输入为20，则放行时间为20S，此时需循环调用DELAY核心定时子程序40次，即寄存器R2的内容为K2的输入20乘以2。DISP为显示子程序, 由T1定时1ms控制2个共阳七段LED轮流工作， 动态显示实时放行剩余时间，当P0.3-P0.0送出的是十位显示的BCD码时，P0.7输出“0” P0.6输出“1”，T1截止T0饱和，使COM1=“1”，COM0=“0”，十位LED显示个位LED关闭。反之则个位LED显示十位LED关闭。且每过1S显示时间递减。各程序框图和汇编源程序见附录(可向作者免费索取)。变量与寄存器使用情况说明如下：(00H) 0.5S定时到标志。(00H)=“0”表示 0.5S定时未到，(00H)=“1”表示 0.5S定时已到。(01H) 显示数位标志。(01H)=0表示当前要显示个位，(01H)=1表示当前要显示十位(30H) 存放纵向放行时间二进制参数。(31H) 存放横向放行时间二进制参数。R2 存放纵、横向放行时间二进制参数X 2，作为循环计数器初值。 控制调用定时0.5S子程序DELAY的次数。R3 软计数器R3赋初值为10，使T0进行10次50ms定时，从而实现子程序DELAY定时0.5S。R4 存放纵、横个向放行时间二进制参数, 作为查表偏移量，取要显示的放行时间数据。且每过一秒钟R4减一次1，使显示时间递减，当R4减到等于00H，实时放行剩余时间也减到00，R4再减一就等于0FFH。此时就关闭当前放行时间