基于SPCE061A语音识别系统交通信号灯

毕业设计（论文）题目基于SPCE061A语音识别系统交通信号灯设计系（院）自动化系专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名学号指导教师职称二一一年六月二十日独创声明本人郑重声明所呈交的毕业设计论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本声明的法律后果由本人承担。作者签名二一一年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名二一一年月基于SPCE061A语音识别系统交通信号灯设计摘要近年来，城市化进程和社会经济得到了飞速发展。在此影响下，城市交通需求与机动车辆迅速增加，交通堵塞情况日益严重，大气和噪音污染呈上升趋势，恶性交通事故频发。交通问题成为困扰许多大城市发展的通病，交通拥堵成为制约城市经济和社会发展的“瓶颈”。建设方便、安全、高效率、低公害、有利于生态和环境保护、以公共交通为主体的多元化城市交通系统成为交通建设的新目标。通过改善交叉口交通信号灯控制从而缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。本文采用的是以凌阳十六位SPCE061A单片机为开发核心，设计出的智能交通灯控制系统。充分利用其语音识别方面技术的优越性对交通灯控制系统做了智能化改进。通过语音播放配合完成交通灯控制的一般过程。并能对外部紧急情况（警笛声）进行语音识别，实现交通灯的智能控制，具有一定的实用价值，而且有很广阔的发展前景。关键词SPCE061A，智能交通灯，语音识别本科毕业设计（论文）ISPEECHRECOGNITIONSYSTEMBASEDONTRAFFICLIGHTSSPCE061ADESIGNABSTRACTINRECENTYEARS,URBANIZATIONHASBEENRAPIDSOCIALANDECONOMICDEVELOPMENTINTHISUNDERTHEINFLUENCEOFURBANTRANSPORTDEMANDANDTHERAPIDINCREASEOFMOTORVEHICLES,TRAFFICCONGESTIONISBECOMINGMORESERIOUS,AIRANDNOISEPOLLUTIONISRISING,VICIOUSFREQUENTTRAFFICACCIDENTSTRAFFICPROBLEMSASTHEDEVELOPMENTOFACOMMONPROBLEMTHATPLAGUESMANYLARGECITIES,TRAFFICCONGESTIONASACONSTRAINTTOURBANECONOMICANDSOCIALDEVELOPMENTOFTHE“BOTTLENECK“CONSTRUCTIONOFCONVENIENT,SAFE,HIGHEFFICIENCY,LOWPOLLUTION,ISCONDUCIVETOECOLOGICALANDENVIRONMENTALPROTECTION,TOTHEDIVERSIFICATIONOFPUBLICTRANSPORTASTHEMAINURBANTRANSPORTSYSTEMTOBECOMETHENEWTARGETOFTRANSPORTATIONCONSTRUCTIONBYIMPROVINGTHEINTERSECTIONTRAFFICLIGHTSTOEASETRAFFICCONGESTIONISIMMINENTSUNPLUSUSEDINTHISPAPERISTODEVELOPSIXTEENSPCE061AMICROCONTROLLERCORE,DESIGNOFINTELLIGENTTRAFFICLIGHTCONTROLSYSTEMTERMSOFFULLUSEOFITSSPEECHRECOGNITIONTECHNOLOGY,TRAFFICLIGHTCONTROLSYSTEM,THESUPERIORITYOFINTELLIGENTIMPROVEMENTMADEPLAYBYVOICEWITHTHECOMPLETIONOFTHEGENERALPROCESSOFTHETRAFFICLIGHTCONTROLANDTOEXTERNALEMERGENCYSITUATIONSSIRENSOUNDFORSPEECHRECOGNITION,INTELLIGENTCONTROLOFTRAFFICLIGHTSTOACHIEVE,WITHSOMEPRACTICALVALUE,ANDTHEREAREBROADPROSPECTSFORDEVELOPMENTKEYWORDSSPCE061A,INTELLIGENTTRAFFICLIGHTS,VOICERECOGNITION滨州学院本科毕业设计（论文）I目录第一章绪论111研究背景112当今国内外交通信号灯控制系统发展状况1121国外交通信号灯控制系统发展状况2122国内交通信号灯控制系统发展状况213论文的主要研究内容3第二章单片机概述及工作原理421单片机概述4211单片机的特点及发展4212单片机系统的应用522凌阳SPCE061A单片机工作原理7221SPCE061A的结构及性能7222SPCE061A最小系统9223SPCE061A开发方法9第三章系统总体方案设计1131系统设计总述1132系统总体结构1133系统总体流程12第四章系统硬件设计1441LED数码管简介，1442倒计时模块设计1443红绿灯模块设计1544键盘模块设计1645语音播报模块设计17第五章系统软件设计18滨州学院本科毕业设计（论文）I51系统主程序设计1852系统子程序设计19第六章结论21参考文献22致谢23附录24滨州学院本科毕业设计（论文）1第一章绪论11研究背景随着社会的不断发展以及城市化进程的加快，机动车越来越普及，城市所面临的交通问题也越来越严重。交通拥挤以及由之所导致的时间损失、能源消耗、交通事故和环境问题等所造成的巨大损失已成为一个急待解决的难题。解决好城市交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。交通是城市经济活动的命脉，对城市经济的发展、人民生活水平的提高都起着十分重要的作用。智能交通系统作为21世纪交通运输体系的发展方向，受到了世界各国的广泛重视，它是解决现代交通拥挤、有效提高道路利用率的根本出路。因此设计新型的交通灯控制系统,对缓解交通阻塞,提高畅通率具有十分现实的意义。目前,为了解决城市交通需求量迅速增加的问题，主要采用以下两种方法一是在“硬件”方面,加强交通基础设施建设,新建道路、互通立交桥或对现有的公路进行改造以增加车辆通行能力；二是在“软件”方面,对交通流进行智能化的管理控制,充分发挥现有路网的通行潜力,最大程度上使交通流做到有序流动。比较而言,对交通系统的智能化改造在短时间内可望取得一定的实效。因此，采用先进的自动化控制方法对交通进行控制成为必须要解决的问题。结合先进的智能控制算法和先进的嵌入式系统研究开发出适合中国国情、性能价格比高的交通控制器成为一项特别紧迫的任务。基于以上描述以及结合我国现阶段自身特点，语音识别系统交通信号灯的研究具有重大的社会意义。本设计是基于SPCE061A语音识别交通信号灯系统，可以在交通信号灯转换过程中加有语音提示，根据各地交警提出不同的语音要求进行个性化的设计，能够有效的减少交通事故的发生，提高道路通行能力，疏导交通的作用。同时与其他的交通灯系统相比该系统更具功能化和人性化。因此语音识别交通信号灯系统必将获得长足的发展。12当今国内外交通信号灯控制系统发展状况近百年来，伴随着经济的发展，全球汽车业以惊人的速度发展，汽车已经成为滨州学院本科毕业设计（论文）2人们日常生活不可缺少的交通工具。但是，随着城市化进程的加快，机动车日益普及，人们在享受机动车所带来的巨大便利的同时，也面临着交通拥挤的烦恼。目前，交通拥挤问题不同程度的普遍存在于各个国家和地区，由此产生了一系列的问题，如环境污染、交通事故频繁发生、交通拥挤等，给国家和人们的生命财产带来了很大的损失。解决交通拥挤的直接办法就是修建更多的路桥以提高路网的通行能力。然而，由于修建路桥的巨额投资和城市空间的严格限制等原因，使这一方法的有效性大打折扣。因此，解决交通问题的最有效的方法之一就是建立城市交通信号灯系统。121国外交通信号灯控制系统发展状况国外对城市交通信号灯系统研究的比较早，1858年英国伦敦主要街头上就安装了以燃煤气为光源的红蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两色以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1914年电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯表示“停止”，绿灯表示“通行”。1918年又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。1963年加拿大多伦多市建立了一套使用IBM650型计算机作为交通控制器的集中协调感应控制信号系统，实现了1000多个交通路口的联网，标志着城市道路交通信号灯控制系统的发展进入了一个新的阶段。到目前为止，人们相继完成了很多区域交通控制系统，其中最有代表性的有TRANSYT、SCOOT、SCATS、RHODES等。世界上已有300多个大城市采用了先进的区域自适应式交通信号灯控制系统。近年来，英国、澳大利亚、欧洲和美国等均在某些城市建立了交通信号灯控制系统。在这些系统中，大部分都在各路口附近安装有磁性环路检测器，并由各路口的控制装置或工作人员将交通控制参数通过电话线、电缆、闭路电视线等通讯网络输入微处理器，用小型计算机进行集中控制。滨州学院本科毕业设计（论文）3122国内交通信号灯控制系统发展状况我国对城市交通信号灯系统的应用和研究工作起步较晚。随着我国城市道路交通问题越来越严重，政府对城市交通控制系统日益重视并采取相应的解决措施，采用引进与开发相结合的方针，使我国的交通系统在一定程度上起了缓解交通拥挤的作用，提高了城市道路的运行率。我国自上世纪70年代开始自己研发智能交通系统，交通系统中信号机的质量水平有了明显的提高。特别是在公共安全行业标准GA472002道路交通信号控制机实施后，国内各企业在研发、生产时认真贯彻标准，提高了质量意识加强了质量管理，并且能够生产集中协调式信号机的企业明显增加，从整体上看，我国信号机产品制造和研发水平及信号机的技术水平得到了明显提高。国内不少研发机构相继研发建立了一系列的交通系统，其中应用比较成功的有公安部交通管理研究所HTUTC系统、浙大中控ACS系统、青岛海信HICON系统、深圳市自行研发的SMOOTH系统、上海宝康MITCO系统以及金科交通科技JKC系列小型交通控制系统。这些系统都不同程度的发挥着改善交通拥挤的作用，这些系统跟国外的系统相比，价格有所下降，但是目前还是最主要应用在国内的一些大城市的繁华路口。13论文的主要研究内容本设计是基于SPCE061A语音识别系统交通信号灯设计，能控制东西南北的通行。利用SPCE061A单片机的相关知识实现交通信号灯的智能调整，实现人性化的语音播报功能和紧急状况处理功能，对红绿灯的工作状态转换和紧急状况进行语音提示并能够根据路口需要，通过相应的软件设置红、绿灯的倒计时时长。滨州学院本科毕业设计（论文）4第二章单片机概述及工作原理21单片机概述随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出、普遍接受及应用，单片机的发展又进入了一个新的阶段，单片机的体积更小、功能更全、可靠性更高。由于其明显的优势，单片机在智能仪表、家用电器、智能玩具、通信系统、机械加工等各个领域都获得了广泛的应用。可以这样认为，单片机技术已成为现代电子技术应用领域十分重要的技术之一，是电子技术应用领域工程技术人员必备的知识和技能，他能够使你设计的产品更具智能化和先进性。211单片机的特点及发展单片微型计算机，简称单片机，是微型计算机的一个分支。它是在一块芯片上集成（嵌入）了CPU、一定容量的RAM和ROM存储器、I/O接口等而构成的微型计算机。单片机问世以来的发展道路与微处理器是不同的。微处理器向着高速运算、数据分析与处理能力、大规模容量存储等方向发展，以提高通用计算机的性能。单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发，向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。因此，单片机有着自己的特点，主要是1可靠性高。随着IC制造技术的发展，芯片的集成度越来越高，则其可靠性也随着大幅度提高。2性价比高。总有一款能够既满足价格又满足性能要求。3高度的选择灵活性。当前的单片机从8位、16位到32位应有尽有。尤其在微小系统使用的8位机，系列、种类、型号五花八门应有尽有，从它们内部集成的部件来看，有不同大小的存储器和外围设备模块。4完备的软硬件开发手段。5专用性越来越强。由于IC技术的发展，推动了单片机的专用性发展，出滨州学院本科毕业设计（论文）5现了很多的语言、图像、通信、数据处理等专用类单片机。6由于体积小，易于构成嵌入式系统。单片机发展过程第一阶段（19761978）单片机的控索阶段。以INTEL公司的MCS48为代表。MCS48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有MOTOROLA、ZILOG等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。第二阶段（19781982）单片机的完善阶段。INTEL公司在MCS48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。1完善的外部总线。MCS51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。2CPU外围功能单元的集中管理模式。3体现工控特性的位地址空间及位操作方式。4指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段（19821990）8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。INTEL公司推出的MCS96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（1990）微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。212单片机系统的应用单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴滨州学院本科毕业设计（论文）61在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，滨州学院本科毕业设计（论文）7如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。它主要是作为控制部分的核心部件。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。22凌阳SPCE061A单片机工作原理SPCE061A是凌阳科技推出的一个16位结构的微控制器。它的内核采用凌阳公司最新推出的16位微处理器芯片。SPCE061A即具有体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展的特点，又具有较强的中断处理能力、高性能的价格比和功能强、效率高的指令系统及低能耗、低电压的特点。221SPCE061A的结构及性能SPCE061A芯片的性能116位的高性能U課SP内核单片机2CPU时钟范围032MHZ49MHZ3片内32K字的FLASH程序存储器、2K字的SRAM数据存储器42个16位I/O端口514个中断源61通道专用音频A/D转换通道77通道A/D转换通道8内置MIC放大电路和自动增益AGC放大电路滨州学院本科毕业设计（论文）892路电流输出型的D/A转换通道102个16位通用定时器/计数器11实时实钟RTC12低电压复位、低电压监测13内置在线仿真接口ICE14具有保密功能15具有WATCHDOG功能图21SPCE061A的内部结构图16位微控制器芯片CPUROMRAM双16位定时器/计数器时基中断控制锁相环振荡器CPU时钟实时时钟7通道10位ADC单通道ADCAGC双通道10位DAC输出低电压监测/低电压复位串行输入输出接口32管脚通用输入输出端口ICEENVCPXI/RXOIOA15IOA0IOB15IOB0MICINAUD1AUD2ICESCKICESDA滨州学院本科毕业设计（论文）9222SPCE061A最小系统SPCE061的最小系统组成如图22所示，在OSC0、OSC1端接上晶振及谐振电容，并在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容和电阻即可工作。在其它不用的电源端和地段接上01F或100F的去耦电容可以提高系统的抗干扰能力。图22SPCE061A最小系统原理图223SPCE061A开发方法SPCE061A的开发是通过在线调试器PROBE实现的。它既是一个编程器（即程序烧写器），又是一个实时在线调试器。用它可以替代在单片机应用项目的开发过程中常用的软件工具硬件在线实时仿真器和程序烧写器。它利用SPCE061A片内置的在线仿真电路ICE（INCIRCUITEMULATOR）接口和凌阳公司的在线串行编程技术。PROBE工作于凌阳IDE集成开发环境软件包下，其5芯的仿真头直接连接滨州学院本科毕业设计（论文）10到目标电路板上SPCE061A相应管脚，直接在目标电路板上的CPUSPCE061A调试、运行用户编制的程序。PROBE的另一头是标准25针打印机接口，直接连接到计算机打印口与上位机通讯，在计算机IDE集成开发环境软件包下，完成在线调试功能。滨州学院本科毕业设计（论文）11第三章系统总体方案设计31系统设计总述一般情况下，传统的交通信号灯系统只有简单的红黄绿三种交通信号灯在交替变换，没有数码管倒计时显示，更没有信号灯转换时的语音提示。单纯的红绿灯转换往往给司机和行人带来一种焦急的心理感应，总是等着红灯变绿灯的时刻，其次，运用延时的方法实现红绿灯的循环闪烁，定时不太准确，可扩展性差，不利于增加新的功能。本论文设计的交通信号灯系统解决了传统交通信号灯的不足，它具有精确的秒表倒计时，同时加上数码管倒计时显示，让司机和行人一目了然，当红绿灯转换和紧急状况时还具有语音提示，并能够根据路口需要通过相应的软件设置红绿灯的倒计时时长。因此具有一定的发展潜力和开发价值。因此，本论文设计是基于SPCE061A语音识别系统交通信号灯的设计。根据十字路口红绿灯交替变换的特点，采用凌阳单片机SPCE061A来实现交通路口的管理。本系统硬件电路有两大部分组成凌阳SPCE061A单片机最小系统的外围电路和模拟交通灯控制板，通过两个I/O口连接。软件系统设计包括主程序，倒计时和信号灯的显示子程序，语音播报程序，紧急状态程序和语音识别程序。32系统总体结构本系统由一块61板和一块模拟交通灯控制板组成，61板和模拟交通灯控制板通过I/O口连接。系统以一片SPCE061A为核心，检测键盘模块和流量检测模块。根据检测结果按照程序设定的方式去控制红绿灯模块、倒计时数码管模块和放音模块。根据以上所述系统总体结构框图如图31所示。滨州学院本科毕业设计（论文）1261板模拟交通灯控制板图31模拟交通灯控制系统结构图33系统总体流程按照路口交通运行的实际情况，在本系统中，设定系统的工作情况如下。本系统是循环显示系统，可根据交通灯的显示规律设计软件。设有一个十字路口东、西、南、北四个方向，以东、西路口绿灯亮为一个循环的开始。则一个循环过程中各路口状态为首先，东西方向绿灯亮,倒计时显示；南北方向红灯亮，倒计时显示；其次，东西方向黄灯闪，倒计时显示；南北方向黄灯闪，倒计时显示；并有语音提示“南北方向通行，请遵守交通规则”；再次，东西方向红灯亮，倒计时显示；南北方向绿灯亮，倒计时显示；最后，东西方向黄灯闪，倒计时显示；南北方向黄灯闪，倒计时显示；并有语音提示“东西方向通行，请遵守交通规则”；到此本次循环结束。重复以上四个放音模块键盘模块SPCE061A流量检测模块红绿灯模块倒计时数码管模块滨州学院本科毕业设计（论文）13步骤即可。发生紧急事件时，按下按钮执行中断程序，四个路口红灯全亮，延时一定的时间后，按键恢复正常状态。交通路口模拟图如图32所示。西红黄绿红黄绿红黄绿绿黄红北南东图32交通路口模拟图滨州学院本科毕业设计（论文）14第四章系统硬件设计41LED数码管简介，LED数码管是一种固态的半导体器件它可以直接把电能转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，另一端是N型半导体，它们之间就形成一个“PN结”。当电流通过导线作用于晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，从而以光子的形式发出能量，这就实现了电能转化为光。LED数码管可以分为七段数码管和八段数码管，按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起，并将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。42倒计时模块设计该模块是对红黄绿灯延时时间进行倒计时，本设计选用的是八段数码管，小数点位不用，各路口两个数码管共计八个。由于每个路口的数码管显示一致，所以各个方向的数码管个位用一根信号线控制十位用另一根信号线去控制，并且采用动态驱动连接线路如图41所示。IOB0AIOB1BIOB2CIOB3DIOB4EIOB5FIOB6GIOB11CS1（十位）图41LED数码管原理图CS1EFABGCDEFABGCDCS2滨州学院本科毕业设计（论文）15IOB12CS2（个位）东西方向为例，LED数码管从绿灯设置时间的最大值往下显示，每秒钟减一，一直减到零。当倒计时减到五秒时，信号灯闪烁切换，通过软件设置并有语音提示“南北方向通行，请遵守交通规则。”然后从红灯的设置时间最大值往下显示，每秒钟减一，一直减到零。当倒计时减到五秒时，信号灯闪烁切换。并有语音提示“东西方向通行，请遵守交通规则。”然后再显示绿灯时间，如此循环。倒计时LED数码管电路图如图42所示。图42倒计时LED数码管电路原理图43红绿灯模块设计本论文设计的红绿信号灯采用双色LED发光二极管，可以显示红色、绿色、黄色，我们在路口的每个方向上设置四个LED信号灯，分别为左转弯灯、直行灯、右转弯灯、人行道灯，东西南北每个方向的信号灯为一组，每组LED信号灯的数据线和倒计时数码管连在一起。在通常情况下，除右转湾灯和人行道灯外在同一时间内最多有两个车道可以同时通行。滨州学院本科毕业设计（论文）16东西方向为例，当东西方向左转弯绿灯开始亮时，倒计时从40秒开始每秒钟减一，当减到30秒时东西方向直行绿灯亮，当倒计时减到5秒时绿灯转换为黄灯闪烁，然后转换为红灯，并有语音提醒“南北方向通行，请遵守交通规则。”然后南北方向左转弯绿灯亮，如此循环。当有紧急情况时，通过语音识别紧急状态，使四个方向所有信号灯全为红灯，并有语音提醒行人和司机注意。红绿灯的电路原理图如图43所示。图43红绿灯双色LED电路原理图44键盘模块设计由于模拟交通灯控制板上没有按键，因此对于倒计时初值的调整和进入紧急状态显示等所有设置均通过凌阳单片机61板的三个按键完成，从而使系统更灵活更人性化。键盘电路图如图44所示。5VK0K1K2IOA0IOA1IOA2图44键盘电路滨州学院本科毕业设计（论文）17具体设置为在正常运行状态，按下KEY1会进入紧急状态，按下KEY2会进入设置状态，按下KEY3会进入查询状态。在设置状态，按下KEY1开始设置南北的红灯时间，按下KEY2设置南北的绿灯时间，按下KEY3返回正常运行状态。在查询状态，按下KEY1或者KEY2可以让系统播报各个路口的车流量，按下KEY3返回正常运行状态。在紧急状态，按下KEY3键返回正常运行状态。45语音播报模块设计语音播报模块采用SPCE061A内置2路10位精度的DAC，然后外接功放电路来完成语音播报。SPY0030是凌阳科技公司的一款音频放大芯片，可以工作在246V范围内，最大输出功率可达700MW。SPCE061A芯片中已经集成了音频输入专用ADC以及AGC放大电路，因此芯片的外部电路比较简单。如图45所示。图45放音电路工作原理图滨州学院本科毕业设计（论文）18第五章系统软件设计51系统主程序设计系统主程序设计比较简单，当系统启动以后，首先运行主程序，完成端口初始化，然后扫描61板上的三个按键，根据按键状态调用相应的子程序。具体控制功能由相应的四种状态的功能子程序来完成。主流程图如图51所示。开始初始化键扫描，取键值判断当前状态正常运行紧急状态设置状态查询状态调用正常运行子程序调用紧急状态子程序调用设置子程序调用查询子程序语音提示语音提示图51主程序流程图滨州学院本科毕业设计（论文）1952系统子程序设计系统在正常运行状态下，当按下KEY1会进入紧急状态，所有路口的LED信号灯都被设置为红灯。在这种状态下，只有当KEY3按下时才可恢复到正常运行状态。紧急状态子程序流程图如图52所示。开始是KEY3吗把状态改为正常运行所有LED都设置为红灯结束图52紧急状态子程序流程图系统在正常运行状态下，按下KEY2会进入设置状态，在设置状态，按下KEY1开始设置南北的红灯时间，按下KEY2设置南北的绿灯时间，按下KEY3返回正常运行状态。红灯和绿灯的时间最大可以设为99，超出99的时候会从20开始重新计数。设置状态子程序流程图如图53所示。滨州学院本科毕业设计（论文）20开始是KEY1吗是KEY2吗是KEY3吗南北红灯时间加一南北绿灯时间加一把状态改为运行结束图53设置状态子程序流程图系统在正常运行状态下，按下KEY3会进入查询状态，在查询状态，按下KEY1播报南北路口的车流量，按下KEY2播报东西路口的车流量，按下KEY3返回正常运行状态。查询状态子程序流程图如图54所示。开始是KEY1吗是KEY2吗是KEY3吗播报往南走车流量播报往东走车流量把状态改为正常运行播报往北走车流量播报往西走车流量结束图54查询状态子程序流程图滨州学院本科毕业设计（论文）21第六章结论本毕业设计论文是基于交通灯的控制功能和SPCE061A单片机的语音识别系统的设计方案。这种系统突破了传统的红绿灯固定模式，可以通过交通状况信息灵活的调整红绿灯的倒计时时间，具有语音播报功能和紧急状况处理功能。当红绿灯切换和紧急状况时配有温馨语音提示，能够提高交通灯的安全性和流通速度，对于缓解城市交通拥挤具有很大的作用。本系统需硬件资源少、程序设计合理、实用性强、操作方便，主要用于中小型路口，在未来的发展中具有一定的实际开发意义。前期准备系统学习凌阳单片机高层次设计方法；全面地学习了解十字路口的基本交通规则；并去实地观察交通灯的规律；系统的设计系统的设计主要根据前期准备时期所收集到的资料，经分析后模拟出一套简易交通信号灯，并进一步提出自己的设计方案，确定所需材料和实验设备等。按照设计方法的步骤进行硬件设计和软件设计。论文撰写本论文是对设计工作的一个总结，反映了笔者在本课题设计过程中所做的工作，设计原则，参考文献，基本理论以及设计完成后所能实现的一些功能和作用等。滨州学院本科毕业设计（论文）22参考文献1罗亚飞凌阳16位单片机应用基础M北京北京航空航天大学出版社,20032侯媛彬,袁益民凌阳单片机原理及其毕业设计精选M北京科学出版社，20063杜刚16位单片机原理及应用凌阳系列M北京中国电力出版社,20074谭浩强C程序设