【《基于单片机的智能交通系统设计与实现》14000字（论文）】

目录——1绪论交通灯的背景现在，交通灯已经成为的道路上不可缺少的一部分了，它成为了如今指挥交通缓解拥挤的最常见和最主要手段。根据所查的资料显示，在19世纪初期，在工业革命的一个起源地英国中部的一个约克城中,那里的一个女人每天穿着的黄红绿两种不同颜色的两件衣服是用来分别代表这个女人的年龄是否准备婚嫁,红色的则则代表着已经准备结婚,绿色的则则代表着她还未婚。后来随着英国经济的快速发展,英国伦敦的一个议会广场大厦前的城市道路上经常每年会不时发生一辆马车在道路上撞人的事故,为了能够不发生这样的事情,人们不断找寻了许多的解决方法,最后终于人们从这种红装配绿装的生活习惯中逐渐受到了一些启发。在这个煤气信号灯的旁边有一个警察在下面指挥交通,他可以拉动绳子快速转换煤气信号灯的颜色。为了这盏煤气灯不会熄灭，人们在他的上面添加了一个保护它的大灯罩子，这是一个专门为保护煤气灯设计的装置,又为了可以快速地变换颜色的，就添加了拥有两种颜色的玻璃灯罩，来让它发出红绿两种颜色的光亮。可以的是这盏灯因为煤气发生爆炸而摧毁,这场爆炸也让一位路人失去了生命，因为这次的事故而被取消了。随着时间的推移，科学技术的发展，交通工具汽车的出现，到1913年的美国的克利夫兰市才出现了和现在类似交通信号灯，出现的原因汽车产生的日益严重的交通问题，才不得使得他们重新使用交通灯,随后才在美国纽约等城市发展起来。交通灯的重新出现极大的程度缓解了这些城市交通的拥堵问题,使得道路更加的安全和通畅起来。随着福特汽车的建造了的流水线使得汽车变得人人可以买得起和后，造成各种各样交通问题的出。第一盏真正和我们现在所知信号灯于1918年出现的。让整个城市交通出行状况已经得到了很大的程度改善。其中这个明亮黄色的激光信号灯的主要发明者其实正是来自我国的胡汝鼎。某一天,在放学回家的路上当他在等交通灯准备通过一个十字路口时,从远处窜出来了一辆车，吓了他一惊给他吓出了一身汗的冷汗。回到自己家后,他特别有心地查阅了很多相关的设计资料又经过他的思考，产生在现有的交通灯的基础上增加一个新的灯的想法随后就迅速得到了在道路交通管理方面任职的人们的一致认可,于是由红、黄、绿三种颜色指示信号灯组合构成一个完整的道路交通指示信号灯正式出现在我们面前，最后它出现在这个世界海、陆、空的所有与交通通行有关的领域上。随后联合国与1968年对交通灯的信号进行了解释说明，最后就逐渐形成了我们所熟知的红灯停，绿灯行这一基本的准则了。交通系统的意义交通从某种意义上说就是道路，从我国家的历史上说，历朝历代的君王都非常的注重道路的修建，如秦代的这是在周朝的基础上修建直道，可以让秦王的命令快速的抵达这个国家的每一个角落，能有效的维护了国家的稳定；汉代著名的丝绸之路，让大汉的威名远扬四海，再到现在的新中国贯彻着想致富先修路原则，不遗余力对基础道路的建设进行投入，将道路通道每一家每一户，改善了人民的生活条件。将这些道路就组成了我国的交通网络，如果没有一个优秀的交通系统怎么使得这个国家的人民过的安居乐业呢？交通系统的建设，往小了说可以给人民一个便利的生活环境，往大了说会让国家更加的强大。交通系统的国内外研究现状交通安全、交通堵塞及周围环境空气污染问题是目前困扰当今世界国际上在交通安全领域所有的各个国家都需要共同面对的三大难题，这三大难题对所有的国家来说,尤其以交通安全问题尤为突出。为了减少降低交通安全问题的发生，许多的国家都采用智能交通技术来提高道路管理的水平，使用了这项先进技术后不仅可以有效使每年仅因发生交通安全事故导致死亡的人数大幅减少30%或更多,并且还可以有效提高社会人们对公共交通运输工具的维护使用管理效率等并达到50%以上。因此,世界上许多的发达国家都在力争着争取投入大量科研资金、人力和财政物力,对这种大规模的现代智能轨道交通系统技术深入研究进行试验。到目前为止,如果我们使用上这个智能系统我们可使其在现有交通道路上的使用交通效率从原来的最低水平大幅提升至少15%到30%。美国、欧洲、日本这就是我国应该成为世界上进行智能交通系统技术开发以及应用最完善的几个发达国家,从它们对我国智能交通系统应用发展和实际使用中的情况分析来看的话,经过30多年来的发展不断进步,ITS的全体开发者在应用领域取得了多项巨大成就。美、欧、日等这些发达国家都已经基本上成功完成了ITS安全体系理论框架的基本构建,在重点快速发展的轨道交通领域已经进行大量的规模推广应用。也可以说,科学信息技术的不断进步极大程度推动了我国智能交通系统的快速发展,而该ITS的正确提出和成功实施,又可以为我国科学信息技术不断发展进步提供了一条康庄大道使其飞速奔驰。而我国的状况就和欧美这些发达国家不一样，我国的显著特点是人口基数大,交通网络的构成情况也非常的复杂，与国外相比，路网不一样。对于北京这样的一线城市，市中心的活动非常集中。数以千万计的人在这个小城市中心生活、学习和工作。这使得城市的交通压力极其集中在这个区域。通过我国政府几十年来对道路系统的发展和完善，环形和放射状道路系统已成为大大减轻交通压力的基本要素，智能交通系统技术已成为炙手可热的发展项目，有很大的发展前景。智能交通是当今世界交通发展的热点和前沿。依托现有交通基础设施和车辆，通过现代信息、通信、管理等技术的综合应用，建设安全、便捷、高效、绿色的交通。运输系统旨在满足公共交通和货物运输的多样化需求，是现代交通运输业的重要标志。在国外，日本的智能路网、欧洲的绿色智能交通和美国的智能驾驶政策都是发展智能交通的有效途径。近年来，电子停车标志、强大的导航、电子直通车费系统等智能交通应用逐渐走进我们的生活。2系统方案设计与要求2.1交通灯的运行原理在城市的一个十字路口，这个十字路口的交通灯的运行的基本原理是在任意时间段内，红绿灯只能往一个方向走，也就是绿灯亮，而另一方向就是禁止通行的也就是红灯或黄灯，持续一定的运行时间,经过短暂的功能转换一段时间后,将会在通行和临时禁行的两者之间进行一次交换。其具体的软件运行系统状态情况如下面的一个图片所示。要特别说明的一点是:比如下图中一个白色点在圆圈的点表示这个交通灯已经熄灭,黑色的点在圆圈上则表示这个交通灯闪亮。交通灯的循环运行过程,即这个过程如下线框图(参见图2-1)所示：通过具体的十字路口交通灯的状态变化，分析后我们可以把这四个时间段的状态归如下：图2-1交通状态在一个城市交通的正常的状态下,只有东西这个方向的道路允许行人和车通行,南北方向的道路是完全禁止人和车辆通行的,这是状态一。东西这个方向的车辆由于交通灯在倒计时持续时间完全结束后禁止通行,绿灯已经完全熄灭的这个时候同时黄灯依旧亮起,倒计时持续时间为5秒,南北个方向的车辆由于交通灯红灯依旧继续一直亮着继续等待,这时候应该也就是属于我所展示的状态二了。在这个信号启动停止状态下,除了道路上已经通行在斑马线的道路车辆外，其它的所有其他道路车辆都要必须需要在一个等待道路行车指示信号灯的一个启动停止状态下信号转换才可以通行。南北这个方向的红色交通灯红灯开始将要熄灭的那个时候同时交通灯绿灯重新开始再亮起来,倒计时后的时间大约为25秒,东西这个方向的交通灯沿着黄色闪亮熄灭的那个时刻的同时交通灯的红灯重新再次亮起,倒计时30秒,这是为状态三。在这个交通状态下,东西这个方向的交通道路几乎是完全禁止通行,而南北这个方向的交通道路上则是完全允许车辆通行。南北这个方向的道路交通灯的两个绿灯会在熄灭的时候黄灯亮起,倒计时时间为5秒,东西这个方向的道路交通灯红灯依然继续亮着,这也就是属于我所展示的状态四。在这个启动状态下,除了已经通过道路斑马线的车辆，其它的所有其他车辆都需要在等待信号灯的启动状态进行转换才可以行车。下面我们介绍可以用一种图表形式表示交通灯的通车时的车状态和交通灯禁止通车的状态其基本关系框图如下：图2-2交通状态及红绿灯状态十字路口的4个十字路口顶端都会分别设有一个大的红色自动交通灯和一个设有红色自动数码倒计时红色交通信号显示管。在这个世界上所有的有交通指示灯的路口,红灯异常亮则可能表示其他车辆已经禁止通行,绿灯异常亮则可能表示行人无法通行同时允许其他车辆通行,然后黄灯警告所有的停留在道路上的人和交通工具状态即将改变。运行状态和交通灯的状态如上图2-2所示（注：0表示关，1表示开）。2.2单片机智能交通系统的要求本次设计的要求是模拟单片机智能交通系统，具体要求是以红、绿、黄三色灯表示禁行、通行、等待功能；可显示十字路口主、副干道的红绿灯时间，并进行倒计时的功能；可自动计数车流信息，并适时调整主、副干道红绿灯时间；闯红灯的违规行为进行警报和在夜晚车流量过少时的黄灯闪烁的夜间模式的功能。那单片机智能交通系统所要达到的要求应该如下：1）倒计时显示交通灯一般都拥有倒计时显示的功能，可以方便司机和行人根据交通灯倒计时进行等待和通行的选择。2）车辆检测及智能调整随着目前我国城市经济的持续飞速发展的二三十年,城市的常住人口和交通车辆平均拥有量在急剧的增加,因为城市交通流量日益不断加大,交通要道发生拥挤车道堵塞等的现象越来越严重了，特别是在早中晚的高峰期还有放假的出行和归程时，这也使得交通事故非常容易发生。车辆运行流量自动检测这个基础功能已经作为城市智能交通系统的基本的一个组成部分,在整个城市智能交通系统中已经占有非常重要的应用地位。现在,车辆压电流量自动检测仪的检测应用方式已经有很多非常多种,各自都有其自的优缺点,如综合利用电磁红外线流量检测、地磁流量检测、机械传动压电流量检测,电磁微波频率流量检测、波频检测、视频图像检测等。车流量信号检测这个主要功能一般都指的是通过使用车载传感器直接采集车载信号、单片硅电机和外围传感器件进行处理后所获得的流量信号,然后对目标来实现控制。市面上大部分的交通红绿灯都还只是固定指示交通灯的运行时间的,并不能进行智能的切换。而不是直接让一次红灯和一个绿灯的行车时间根据人行道口东西向和南北向的实时车流量情况来进行确定的。交通十字路口的监控警察通过不断跟踪观察的十字路口两个不同方向的道路车流量,根据道路车辆移动密度和流速状况决定怎样正确指挥道路交通,才能够可以以及能保证最佳的根据道路交通状况控制运行状态。3）闯红灯违规检测遵守交通规则，应该是所有人都应该做到的，但不是每个人都可以做到的，在现实中一般都是有交警和各种摄像头进行检测和处理，但是这个设计只是模拟，所以我们通过传感器检测并警告。4）紧急处理城市的十字路口是一个十分繁忙的地方，有许多的行人和车辆经过，发生危险事故的可能行不小，所以要有紧急处理的能力。2.3单片机智能交通系统的设计在一个城市的十字路口上车辆穿梭,行人熙熙攘攘,车走车道,人走人道,井然有序。那么到底要用什么的管理方法做起来才能实现这样的井然有序呢?我们所依靠的基本就是区域交通系统信号灯的不断变化速度来保持使得区域交通畅通。交通出行信号灯的手动和自动控制操作方式主要有很多种,其中只有PLC手动控制,单片机自动控制这两种操作方式还比较可以,单片机自动控制的这种方式比较安全方便简单，更适合我的工程设计。我所设计的灯系统软件采用的主要是STC89C51单片机以及其他晶振等零件组成的最小控制系统为主体，为了实现交通灯的功能而加上74HC245芯片电路，按键控制还有晶码管和蜂鸣器，电阻红外传感器等部件。这个系统建设目的应该是是为了拥有一个良好的交通环境。设计要求就是改善交通状况，让道路车流量不断变化的交通高峰期及时根据现场的实际交通状况变化来进行智能自动调整道路的通行时间改善拥堵的现象,当在车辆发生交通事故时,可以即使认为调整交通情况，让救援车辆快速赶往事发的地点，进行救援。基于单片机的一种智能自动控制道路交通的系统,是可以利用基于单片芯片其具有比较强的自动控制能力,直接用来控制交通信号灯的灯光颜色以及状态等的变化,这个基本上就是可以用来起到直接指挥道路交通的正常通行的基础。并且,也会使其更加的合理化。我的设计就是建立在单片机有这样的基础上进行设计，并因为需要的功能加上合理的元件。按键的设置可以大幅增大我们对系统的控制能力,在不同的工作情况下对系统按下不同的案键来输入不同的模式的信号对系统进行控制，而后系统按照按键所拥有的功能进行工作，显示时间屏幕和交通指示灯由发光二极管组成，系统可以实时自动捕捉到对违规使用闯红灯交通行为的自动检测和紧急控制按键的报警信号,以便用户能够实时达到对各种交通状态信号进行实时自动控制和可调整的工作目的。图2-3系统的总体框图根据以上的设计内容，本系统设计智能交通的系统主要是以微型单片机为系统的采用智能控制的自由核心将各部分和外围通信接口互相连接后构成一个最小单片机系统,由控制按键自动设置各种模块,车流量数量检测器和传感器构成外部控制模块同时产生系统输入的各种交通信号,红黄绿蓝的信号状态显示模块,由8段的LED发光的二极管的倒计时信号显示模块和蜂鸣器响应发生模块同时接受系统输出的信号。系统的全部设计结构架框图综上所示。2.4单片机智能交通系统的框图的功能介绍我的设计方案的基本要求是能模拟是一个的十字路口交通灯所有的功能，根据相应要求我还分别采用了以STC89C51单片机为核心组成最小的系统，74HC245驱动放大电路，外围的驱动控制系统按键和带有驱动器的数码管以及红外线的激光器和传感器等主要控制部件。用发光二极管作为交通指示灯显示红、绿、黄灯来表示禁止行人或车辆、人或者交通工具可以通行和所有的人或车都要等待的情况的发生，并使用数字软管显示倒计时。该按钮可以控制禁止、黄灯的黑夜夜间模式、重新复位、东西向行车、南北向行车、确认和查看绿灯时间等功能。用以数字显示8段数码管一共有4个，这四个由二极管构成的的数码管的接P1接头这个接头是位于这个单片机STC89C51中的，电极接74HC245芯片。74HC245芯片通过P0口控制运行可以使整个系统正常运转起来的在一定范围内的电流，这个电流是对这个设计有极大的影响。总共有12个LED小灯泡，分成3组，每一组代表交通灯的一种颜色以及它代表的含义，（通行、禁止、等待），冰洁在单片机的P2端口，按钮接P3端口，蜂鸣器接P3.0。2.4.1单片机模块功能单片机是这个系统的核心部件，其拥有较强大的控制能力，和最小系统外围接口一起接受车流量检测的信号，按键控制所传递的信息，对8段LED数码管，发光二极管和蜂鸣器进行控制。2.4.2显示模块功能这个模块由两个部分组成它们分别是8段LED数码管和LED发光二极管，这两个部分结合在一起就是一个交通灯的外部显示部分，这两部分可以让人们知道此时的交通状态，是否可以通行和通行的时间还有剩下，不得不说倒计时检测控制方式让的红绿灯更方便，再结合交通灯的颜色变化，可以防止司机和行人做出错误判断。帮助司机和行人在“等待”和“走”之间做出更合适的选择。通过显示模块将着两个部分结合起来，可以使系统设计更加的公平、可靠、安全。2.4.3最小系统外围接口模块功能单片机系统外围接口模块主要是74HC245芯片驱动放大电路让系统可以正常运行，还有电源接口部分提供电源等，是对单片机最小系统的补充和增强，使单片机的功能得到进一步的释放，这个设计中就会提高单片机的输出电流，给单片机供给电压等。2.4.5蜂鸣器模块功能蜂鸣器警告是一个单片机在通过接收检测到红外信号传感器后被检测并收到没有闯红灯的车辆违规停车信号发出声音时的警告。2.4.6按键模块功能设计对交通系统的功能要求不多，所以可以使用独立式按键，来加强对系统的控制能力。案件的基本功能如下所示：禁行绿灯按键为它是此时道路绿色红灯全部点亮;夜间按键为它是此时道路红色黄灯继续闪烁;自动复位状态按键是它可以将整个控制系统自动恢复一直到初始的运行状态;显示东西道路通行方向按键为它是东西两个方向的公共交通灯道路绿灯继续亮起,南北两个方向的道路红灯继续亮着;南北道路通行方向按键为它是南北两个方向上的道路绿灯继续亮,东西两个方向的道路红灯继续亮;显示通行时间按键是让我知道此时道路绿灯的运行时间，看是否实现了根据车流量变化而调整通行的时间。通过按键控制模块对系统的手动控制,使得整个交通系统系统更加的合理、安全、可靠。3系统硬件电路的设计3.1系统硬件总电路构成将系统的总体框架设计出来后，就是系统硬件的设计，根据上面我的描述这个系统的硬件应该含有STC89C51单片机的最小系统，74HC245芯片的驱动放大电路，电阻，电源，电路板，4组三个红绿黄LED调色灯构成整个系统的指示显示系统模块,4个8段LED的晶码显示管交通灯的时间变化还有模式选择显示按键,2个红外外线传感器作为汽车流量变化检测显示模块等。系统的内部控制硬件采用的电路以一台单片机的最小系统为设计的中心作为其基本设计的控制核心,和其他的主要零部件一起结构组成了集接收、处理、自动控制的行为三位一体的自动智能控制管理系统。这个设计的硬件控制电路由单片机最小系统、LED显示红绿灯和黄灯灯光闪烁、LED时间显示、74HC245芯片的电源驱动控制电路、按键选择、红外激光传感器等部分组成。3.2单片机芯片单片机芯片的从某种意义上说，它就是一台极小型的电子计算机，他的具有电子计算机的所有的部分，把都他们集中在了一块芯片上，不如计算机的地方是它的I/O口不足。但是由于单片机的体型小巧，可靠性很高，性价比高，可以很快地开发并投入应用等优点，让单片机技术广泛地应用于智能仪器设备中，还可以远程进行操控，使得仪器设备更加的智能化，其具体的介绍如下：1)集成度高、体积袖珍、具有很高的可靠性。单片机总的来说他其实就是一台个人电脑的小型化,它把各种主要功能的核心部件充分集中地放在一块功能芯片上面,各功能芯片之间的道路连线有了非常大的缩短,提高了以这种方式制作的单片机的生产和单片机的在极为糟糕的工作地点的可靠性和抗干扰的控制能力。另外,其容器体积小,对于各种恶劣的工作环境下也易于及时采取自我保护的安全措施,适合于在恶劣工作环境下进行工作,另外,程序运行也同样可以大大提高工作可靠性。2)控制功能强。单片机的芯片中含有许多的控制转移的指令，逻辑操作以及位处理的能力，让它可以比同一水平微型计算机强的多。3.2.1单片机管脚介绍STC89C51单片机管脚：①主电源管脚(2根)VCC(P40)：电源输入，接+5V电源GND(P20)：接地线②外接晶振引脚(2根)XTAL1(P19)：单片机内部的振荡电路的输入端XTAL2(P20)：单片机的内部的振荡电路的输出项③控制引脚(4根)RST/VPP(P9):自动关断复位引脚,引脚上一旦同时自动出现2个或或超过一台机器固定工作周期的元件复位时其高电平将自动关断使整个复位单片机自动进行复位。ALE/PROG(P30)：输入地址设置锁存时间允许输入信号。PSEN(P29)：外部存储器读选通信号。EA/VPP（P31）：这是单片机的内部和外部所选通应用存储器，低电平时从外部应用存储器读取指令，如果连接高电平则从内部应用存储器读取指令。④可编程输入/输出引脚(32根)据我所查到的资料显示STC89C51这个芯片是随意编写程序，这个芯片一共有4组8位可编程I/O口，分别是P0、P1、P2和P3口。每个口有8位（8针），共32个。P0（P39～P32）：8位二路I/O网关，P0.0～P0.7被命名为P0门（P1～P8）：8位二路I/O门线，P1.0～P1.7被我们叫做P1口（P21〜P28）：8位的半双向I/O口线，人们命名P2.0〜P2.7为P2口（P10〜P17）：8位的半双向I/0网关，所以被称为P30.0〜P3.7P3口。图3-2单片机引脚图3.2.2单片机最小系统所谓单片机的最小系统,是指能够使单片机可以正常运行的最少元器件的组合。单片机的最小系统的三要素就是电源、晶振、复位电路。1）电源这个很好理解，所有的电子设备都需要用电才能运转,即使是这样一台小单片机也不例外，需要电源才可以启动。2)晶振晶体振荡器是晶振这个非常小的部件的全部称谓，从振荡这个词就可以知道这个装置是摇晃的，不过这是一个很规律的摇晃过程，人们根据这项功能来让他给我们的单片机提供一个极为准确的时钟的信号。3)复位电路在我们用的图上就是拥有一个新的复位引脚电路它连接到了我们单片机的9脚RST复位电路管脚上,这个新的复位引脚电路的主要作用也就是假如我们的一个单片的主机一个程序内部有很多行时,当某一次程序运行量达到一半的行数的那个时候,突然我们的这个东西没有了电,这个停的时候我们单片的主机内部有的那个区域内部数据可能会完全丢失并关掉,有的那个区域内部数据很有可能还没完全丢失。那么下次我们打开用单片设备的软件时候,我们就是希望单片上电机能正常工作运行,所以每次上机下电后,单片机要开始进行一个内部的设备初始化工作过程,这个始化过程就我们可以把它理解成分为上和下电复位,上和下电复位可以保证一个单片机每次都从一个固定的相同的工作状态设备开始正常工作。这个操作过程跟我们平常打开一台电脑连接电源后从开关到电脑的操作过程应该是一致的。我们就通常可以按住上下一个手动复位后的按键,让整个程序重新进行初始化重新程序运行,这个复位过程就可以叫做手动重启复位,最典型的例子就是我们使用电脑的手动重启复位按钮。当应用程序出现死机或者在起跑线乱飞的情况时候,我们的移动单片卡主机往往有一套自动进行复位的的机制,比如一个看门狗,具体怎么应用以后再详细了解。在这种启动应用程序情况下,如果一个应用程序长期的一定时间启动延迟或者失去正常启动响应,单片机上的一个看守敲门狗远程控制驱动模块很有可能也就会自动重新安装复位它并自动重启整个驱动单片机。其他的基本条件包括比如闪光灯LED的电源大小和电灯、数码管、液晶等外部设备都已经可以也就是直接接入属于这个最小单片机的外部设备,即最小系统内部外设。最终功能完成我们首先想要的这个功能就是通过对一个单片机使用编程语言来进行控制各种各样的外设计来实现的。3.3显示系统3.3.1LED显示LED这是一个德语拼音英文单词基于LightEmittingDiode的德语英文单词首字母汉语拼音中文缩写,它的中文含义是将电转换成光的半导体器件,它可以把双向交流电直接由转化为光能发出白色的可见光，能让它拥有这些能力原因是LED的N极电子在P极的发光层相互作用产生的，LED灯给我们不仅带来更多的色彩而且还因为LED灯对电的使用的效率非常之高可以节约大量的电,其中最重要的特点是可以放出超高效率亮度白光LED的大量出现,使得人们在照明的领域有了很大发展，LED灯灯光非常的清楚有穿透性还节省电能，这项科技的存在为人们创造了很多的机会与应用。交通灯号是利用一个发光灯的二极管作用来产生显示不同时间颜色的交通信号。例如交通指示灯应该如下图所示：图3-3-1LED灯3.3.2数码管显示8段LED晶码管也由反光二极管组成的，它结构组成器件单元也是说就是一个带有发光管的二极管。数码管的类型有很多种，我们按照数码管按光电发光连接段的个数又可细分为七段光电发光彩色数码管和八段光电发光彩色数码管,八段光电发光彩色数码管比七段光电发光彩色数码管可以多一个接连的部分一个发光二极管；数码管还可以根据他是由几个晶码管组成的可以被称为1位晶码管、2位晶码管、3位晶码管等等，他的晶码管越多可现实的数字的位数就会越大；晶码管还可以根据其接线的方式来分成两种，这两种接线方式分别叫做共阳极数码管和与之相对的共阴极数码管。共阳极数码管是一种将所有的阳极都会聚在一起接在电源上面，成为一个共阳极的MOS管，他的作用的原理基本是这样的，当晶码管的阴极产生一个较低的电位时，晶码管便会亮，当他的阴极产生一个较高的电位时，晶码管便会灭。而我们的共阴极的数码管就是与共阳极的数码管的运行的原理是相反的，他是所有的共阴极都接地的MOS管，晶码管的阳极是一个较高的电位水平时晶码管亮，反之有一个较低的电位水平时便会熄灭。这种晶码管是很简单实用的东西，由于他的这些特性我们在日常的生活中，看到过许多他的身影，比如电视的遥控器，一些家庭设备的指示灯等，它被广泛的应用到我们的身边。我所使用的晶码管如下所示，它是一个二位的晶码管，可以显示两位的数字，能很好地应用到我的设计中。图3-3-2数码管显示3.4驱动放大电路驱动放大电路主要是由74HC245芯片为核心构成的，74HC245是一种完全兼容于TTL器件引脚的高速三态典型专用CMOS总线收发器。由于一个单片机或者微机器的CPU的控制端口，它每个控制端口都同样应该要具有一定的驱动的能力，驱动其它其他负载驱动的控制能力,如果它的其他负载控制能力已经超过其它的其他负载驱动控制能力,一般都会认为我们应该考虑增加端口驱动器。主要广泛应用于各种大屏幕的液晶显示,以及其它的一些高端消费类家用移动电子产品中也同样可通过增加移动电源进行驱动。其引脚功能如下所示：第1脚DIR(T/R),为输入输出端口转换用,DIR="1"高电平时信号由"A"端输入"B"端输出,DIR="0"低电平时信号由"B"端输入"A"端输出。第2~9脚"A"信号输入输出端,A0=B0,A7=B7,A0与B0是一组,如果DIR="1"OE="0"则A1输入B1输出,其它类同。如果DIR="0"OE="0"则B1输入A1输出,其它类同。第11~18脚"B"输入信号将从输入端被输出到终端,功能与"A"输入端一样,不再进行描述。第19脚中的OE,是控制使用功能的终端,若19脚指的是"1"时,A/B端的控制信号将不导向接通,只有9脚是"0"时,A/B端才被控制导通,19脚也就是说它起到控制开关的使能作用。第10脚GND，电源地。第20脚VCC，电源正极。图3-474HC245电路图3.5键盘控制电路单片机的按键连接方式有：独立式和矩阵式两种。独立式的按键连接方式是按键的一边连接在单片机的I/0口上，另外的一边接地,这样舍得按键上的程序更简单,系统正常运行;而矩阵式的按键连接一个按键可能会令多个访问者的连接按键程序更复杂,但连接按键上所占用的I/O更少。根据硬件设计的实际功能需要,选择了独立式的的按键接口总线组成连接器。。独立式触控按键的基本实现设计方法主要是通过利用一个I/O的引脚值来判断按键是否有高低电平的变化来帮助我们了解确定按键是否按下之间已经有其他按键按下。在设计中经常将打开程序按键的按键一端接地,另外的一端接一个新的I/O端口,单片机开始时工作是将这个I/0端口置于一个高电平,平时程序无启动或者无按动按键或按下时将I/0口保护置于高电平。按键被释放后,单片机内部的上拉稳压电阻可以继续使它的I/0口仍然能够保持在较高电平，我们要做的就是找到这个I/0的最低电平就行了。在用单片机按键抖动对数据处理有很大的影响，难么在实际操作中这时候也就是所涉及的主要用到了一个重要的操作过程,那么它就是如何防止一个按键的二次抖动和减小按键抖动的影响，并且也不是我们在移动按键时通过抖动分散你的注意力就完全可以做到完全避免的。这种机械抖动通常在一般都在10到200ms之间,等你这种机械抖动按键稳定了再对其部分进行抖动处理，这种机械抖动消除方式麻烦。所以这里我们主要选择了直接使用一种软件化的方式，以这种方法去有效消除随机抖动,实现它的法则来说，就是先重新开始查寻一个按键的信号并做到当其中发现有一个接口低电平随机抖动信号出现时立即延时10至200毫秒以上可用来有效避开这次随机抖动,延时后在操作过程结束后再重新开始读一次这个随机I/0口的抖动经典参数值。按键的集成电路结构如硬件图3-5所示：图3-5键盘控制电路图3.6车流量检测电路在智能交通系统中,车流量的测量采用遥控对射式射频红外线遥控光电开关并以e18-d50nk模拟方式检测城市交通自行车流量。这个红外线驱动光电开关电源工作电压:5vdc,工作光源电流:10-15mA,驱动电流:100mA,感应电源距离:3-50cm,能在-25℃~55℃的恶劣温度变化条件下正常运行工作。当其中有一个车辆通过红外激光传感器时,它的信号输出端将自动输出一个输入开关控制信号,再由输入端送到单片的端口中而后,单片机通过执行相应的对应检测控制程序自动对车辆输入开关信号流量进行实时计数并对时间其进行控制,从而自动完成对一辆车流量的实时统计和自动调整。图3-8红外检测电路图3.7蜂鸣器驱动电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子蜂鸣器。蜂鸣器驱动电路通常由以下元件组成：三极管、南极、限流电阻。作为发声元件，蜂鸣器可以通过在两端施加直流电产生了有源蜂鸣器或空闲蜂鸣器。蜂鸣器驱动电路可以根据实际的具体要求和功能进行选择。晶体管Q1充当开关。电位低，使三极管饱和并超前，从而发出嗡嗡声；当高基极关闭晶体管时，蜂鸣器停止发声。

图3-7蜂鸣器驱动电路系统的总体结构图如下所示：4系统的软件程序设计KeiluVision4集成程序开发软件环境平台是基于80c51内核的集成软件开发环境平台,支持软件工程项目建立、程序的软件编译与代码链接、软件工程仿真、硬件工程仿真、目标工程代码的逻辑生成等多种功能。Keilc51编译器在如何产生编程代码的逻辑准确性和编译效率等等方面已经达到了较高的技术水平。4.1程序主体设计流程图首先对于各个元器件进行初始化，然后编写程序，全部自动控制处理程序实际上可以分为若干功能模块:例如按键状态设置自动处理程序,状态及红灯自动控制处理程序,led自动显示处理程序,消防防抖动作及延时处理程序,状态灯的判断及自动处理程序,夜间运行模式的自动判断,违规自动判断处理程序,中断控制服务处理子程序,车流量自动计数处理程序,红绿灯运行时间自动调整处理程序等。其主程序流程如流程图如图（图4-1）所示。图4-1系统主流程图定时器和脉冲中断器的周期子程序设计周期是本机子系统程序设计的一个主要重点,定时器一但正常启动,它便在原来的程序设计周期数值上重新设计开始了并进行周期加1计数,若在该机的子程序设计刚刚开始时,我们没有分别进行设置一个新的TH0和记满TL0,它们的两个周期默认值都至少应该分别是0,假设一个脉冲时钟仪器机的脉冲频率速度周期大约为12MHZ,12个之后新的脉冲时钟机器频率速度周期就可以成为一个新的时钟机器脉冲时钟频率周期,那么此时每分钟的一个机器脉冲时钟频率周期大约为1us,记满一个新的TH0和记满一个TL0就至少也只需要2^16-1个数,再来一个定时器和脉冲的谐波就会使一个计数器时钟开始发生溢出,随即向一个称为CPU的机器时钟申请定时器和中断。因此定时中断溢出一次定时中断共需65536us,约等于65.6ms,定时器便可能会开始溢出,此时刚好所使用的中断就是50ms定时需要中断一次。中断数据处理系统子程序主要功能包括两个动态数码数据管理器相对输出的终端和相对数据源的动态刷新中断处理程序和各自的一个状态中断数据处理程序。4.2子程序模块设计1）对于车流量检测和处理方案如下：按下电源开关后，程序开始启动，东西的方向是允许通信的绿灯时长20秒，南北方向禁止通行时长25秒,当只有东西方向车辆通行时,东西方向的红外检测探头自动检测道路车流量,南北两方向不允许任何车辆通行,如果红外检测器检测到到有车辆通行就是道路闯红灯了,会自动警报。假设2秒内通过一辆车，东西方向的绿灯时间是20秒在20秒内通过的车辆的车辆累计超过10辆的话，下一次东西绿灯的时间会上5秒，同时南北方向的红灯加5秒；到南北方向是它的绿灯时间是25秒，东西方向的红灯时间为30秒，运行的规则和东西方向绿灯的一致。2）如果说在东西道路通行方向时间，20秒内东西方向的车流量小于10的话,那么在它的下一个东西方向通行行车时间就可能会被减去5秒，也就是15秒（最低值）；南北方向的红灯也会减去5秒。同样，南北也是，当南北同时