《单片机控制交通灯系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机控制交通灯系统.doc（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘要如今是一个高科技的时期，交通操控等大多数领域的装置与计算机紧密联系。于是，拥有一个优秀的交通灯操控系统，是对糟糕的交通秩序一个莫大的恩赐。单片微型计算机的涉足引领了控制技术界登上一个全新科技舞台。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机的作用举足轻重，只有对单片机这一层次的认识是不能满足的，必须把硬件结构与之联合才能完整。本设计对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以STC89C52单片机为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。东西南北四个路口具有通行、禁止指示灯，并用数码管倒计时显示通行及禁止时间。雾霾天气，通过光敏电阻检测光照强度，由AD转换器进
2、行模拟量的转换，通过单片机控制特殊信号灯实现报警闪烁。关键词：交通控制；数码管；光敏电阻；STC89C52单片机AbstractToday is an era of automation, traffic control equipment, and many other industries are closely related to the computer. Therefore, a good traffic light control system, will give technical innovations in terms of road congestion and oth
3、er traffic conditions. Single-chip microcomputer applications are deepening, while the traditional control technology is increasingly driven by the update. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, but
4、 it is not enough to perfect them with that knowledge, should be combined depending on the hardware configuration of hardware.This is a design that microcontroller control traffic light system. Design and production of traffic light control system based on STC89C52 microcontroller core, it is for tr
5、affic management vehicles and pedestrians. East and west four junctions with traffic, prohibit lights, and use digital countdown display and prohibit passage of time. Fog and haze, light intensity detected by photosensitive resistance, analog conversion performed by the AD converter, achieved by sin
6、gle-chip microcomputer special alarm lights blinking.Keywords： Traffic control；Digital tube；Photoresistor；STC89C52 single-chip microcomputer目 录摘要IAbstractII第章绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究现状11.3 课题研究的内容及拟采取的方法2第章单片机控制交通灯系统总体设计42.1 系统通行方案设计42.2 系统功能要求62.2.1 倒计时显示62.2.2 交通信号灯状态显示62.2.3 异常状态报警显示62.3 系统的基本构成及原理7
7、第章系统硬件基础93.1 单片机主控模块93.1.1 主控芯片选择103.1.2 时钟电路113.1.3 复位电路123.2 LED显示模块123.2.1 信号灯状态显示133.2.2 倒计时显示143.3 光线强度检测模块153.3.1 光照强度信号采集153.3.2 信号处理部分163.4 供电模块16第章系统的软件设计184.1 软件设计环境及语言184.2 业务流程分析194.3 定时及显示程序设计204.3.1 状态灯显示设计204.3.2 LED倒计时显示214.3.3 实时时钟的设计224.3.4 消抖动程序22第章焊接与调试235.1 焊接技术235.1.1 导线的焊接235.
8、1.2印制电路板的焊接235.2 系统调试24结论25参考文献26致谢27第章绪论1.1 课题背景19世纪初，英国的某个城市对女性穿着有特殊意义，穿着红装表示她已结婚，穿着绿装表示她还未婚。自后，在英国首都会议高楼附近每每有牲口拉人车撵人的现象，因此设计者受到这种穿衣方式的影响，在1868年，信号灯由此国机械师德哈特独创缔造，并在伦敦的会议大厦广场上首次亮相。这个灯柱体就高达7米，柱体上悬挂的是这座城市的首盏红、绿信号灯，这就是被人称作煤气交通的信号灯。这个灯颜色的变换是由灯下的警察操纵皮带实现的。红色的意义是“停止”，而绿色代表“注意”信号。1914年美国出现了一种由电气控制，并用红绿黄三种
9、颜色指示的红绿灯，亮着的红灯标识“停止”，而绿灯亮时就标识“通行”。1918年，相继推出两种红绿灯。带操纵的红绿灯有两类：一类是通过地下安装的压力探测器感受到驶近的交通车从而交通灯颜色由红色变为绿色；其余就是由驾驶员按喇叭，这个声音经过声音扩散器把红绿灯的颜色由红色变绿色。红外线红绿灯：这是通过路上的压力敏感器来检测到有物体要通过这段路面。红外线光束推迟信号灯的改变时间，进一步把行驶车辆的等待时间加长，这样就降低不必要的交通事故。科技在发展，人们的视野中交通工具也在不断涌现，这一现象的负面影响就是严重扰乱了交通秩序。从80年代后，人们为解决这种状况接连修建了很多公路，这一举措暂时缓解了当时的状
10、况。然而，交通流量的增长超乎我们的想象，并且没有一个秩序性的控制，这些公路没有更好地体现他们的价值。此外城市公路的秩序与公路和一般公路汇合处的交通秩序是密不可分的，这种状况深受城市公路在建造形状上的影响。假设将每个交通十字路口多余交通警察调回，分配在最不好管理和事故频频发生的地方，不仅在很大程度上减少交通事故的发生率，并且能省下好多人力财力。人们需要一种能在交通规则的基础上实现对交通的管理的红绿灯。所以，结合单片微型计算机自动操纵交通灯对社会的贡献是举足轻重的。1.2 国内外研究现状早期，外国的研究人员就已经涉猎交通状况，控制策略逐渐完善。自1868年的发明问世后，经历了人工操纵到自动操纵，发
11、出的信号从不变周期到可变，系统操纵领域从点到面的扩大等艰辛的过程，长达100多年1。1952年，美国是第一个实现自动生成信号灯操控机器网络的国家。他们的方法是把研究对象建立在计算机上并结合交通检测工具。而在1964年，加拿大成为了公路交通操纵方式发展的始祖。同时也开辟了电子数字计算机城市道路操纵系统的先河。1967年，英国运输与道路研究室（TRRL）顺利建立了TRANSYT（Traffic Network Study Tools）交通控制系统，这之后又在TRANSYT的根源上创造了SEOOT（Split Cycle And Offset Optimization Technique）系统。70
12、年代后期，澳大利亚也创造了一个建立在配时方案实时筛选策略从而完结道路和计算机协调操控的SCAT（Sydney Coordinated Adaptive Traffic Method）体系2。而这些系统已在国外一些国家的城市网络交通中取得了成功的应用。在20世纪中后年代，交通工具的迅猛增加以及城市的快速发展，交通秩序愈演愈烈，由这个引起的交通事故、喇叭噪声和汽车尾气造成的环境污染已经成严峻的社会问题。因此，智能交通系统应运而生，除在功能和技术上加强的改善的SCOOT和SCATS以外，STREAM、ITACA、MOTION、RT-TRACS、SURFZ000、PRODYN和UTOPIA等新一代城市
13、交通控制系统相继推出并投入应用3。近些年来，国外研究人员倾心专注于交通操纵系统领域，类似美国多所高校和研究制造机构一直投入在自适应交通信号操纵系统的研究中。我们国家才刚刚涉入新型的交通工具、交通设施等领域。大都还是采用的传统交通灯控制，由于传统控制采用定时控制，无法做到对交通流的智能识别，所以不能够适应交通量的随机性，造成交通资源的浪费。智能交通系统着重强调的是整体，例如在操纵系统方面、工作范围、消息交叉等方面，它的重点技能是消息、电子、通讯、系统项目和交通项目。智能交通系统ITS就是把比较成熟的公路装备作为铺垫，把超前的消息技术、电子技术、传感器技术和系统项目技术结合放在交通运输管理系统中，
14、而这种管理系统具备了各种强大功能4。1999年，我国也组建了一个ITS协调指导团队，同时，又设立了ITS权威研究人员咨询委员会，这些人都是各所高校的相关研究人员。现在，我们国家逐渐把自己发掘创造并且能符合国情的ITS系统替换之前运用在发达城市中的且是从国外搬过来的ITS系统。1.3 课题研究的内容及拟采取的方法把单片机作为设计的重点，创作制造出交通灯操控体系。这个基于微控制器的交通灯控制系统设计，最终投入到十字路口的车辆及行人的交通管理中。策画思路是在十字路口安置车辆及行人走/止指示灯，靠计时器和LED展现屏分别体现路口走/止转换的剩余时间，并且在恶劣天气能见度低的情况下，设置一个光敏电阻检测
15、光线强弱，经过转换器和单片机的作用，调节指示灯的亮度，以便车辆驾驶人员、行人能清楚的了解到通行指示，降低不必要的交通事故。针对这个系统，我们首要选取的元器件有新型的STC89C52单片微型计算机和有并行I/O作连接端口的汇编程序功能的芯片，再结合一些小的元件创作交通的控制器，对交通路口管理进一步完善。通过实时检测环境能见度（比如检测PM2.5、温度、湿度、光线强弱等），经ADC0832的转换处理把数据送到单片机，然后相应调整灯亮度。第章单片机控制交通灯系统总体设计2.1 系统通行方案设计在两条道路交叉的地方设置一个交通控制系统，让行人和车辆有规律的对向通行，而一条道路放行时，另外一条道路是不允
16、许放行的，而这种通行方式持续一定时间，经短暂的时间过渡后，改变这两种状态，即将通行变为禁止，把禁止变为通行。具体的状态表示如图21所示： 图21 交通灯状态从图可知交通有四种状态：第一种指示车辆：东西走向红色二极管发光，另外两个不亮；南北走向绿色二极管发光，另外两个不亮。倒计时30秒。这种情形下，东西道不准过往，南北道准许过往。指示行人：东西走向红灯亮，绿灯灭；南北走向绿灯亮，红灯灭。等待30秒，东西道禁止行走，南北道可以行走。第二种指示车辆：东西走向红灯亮，绿灯和黄灯灭；南北走向黄灯亮，红灯和绿灯灭。倒计时5秒，除了通行中车身已经越过停止线的车辆可以继续行驶外，别的车都需要停止等待交通状态的
17、转换。指示行人：东西走向红灯亮，绿灯灭；南北走向绿灯亮，红灯灭。倒计时3秒，东西方向禁止行走，南北方向可以行走。第三种指示车辆：东西走向绿色二极管发光，另外两个不亮；南北走向红色二极管亮，另外两个不亮。倒计时30秒。这种情形下，东西道准许过往，南北道不准过往。指示行人：东西走向绿灯亮，红灯灭；南北走向红灯亮，绿灯灭。等待30秒，东西道可以行走，南北道禁止行走。第四种指示车辆：东西走向黄灯亮，绿灯和红灯灭；南北走向红灯亮，黄灯和绿灯灭。倒计时5秒，除了通行中车身已经越过停止线的车辆可以继续行驶外，别的车都需要停止等待交通状态的转换。指示行人：东西走向绿灯亮，红灯灭；南北走向红灯亮，绿灯灭。倒计时
18、3秒，东西方向可以行走，南北方向禁止行走。信号灯及走/停情形之间的关联列出表21所示：表21 红绿黄光条件及交通情形状态1状态2状态3状态4东西走向通行等待转变禁止等待转变南北走向禁止等待转变通行等待转变东西绿灯1000东西黄灯0101东西红灯0010南北绿灯0011南北黄灯0000南北红灯1100当遇到天气不好的情况时，环境的光线会变暗，这是利用光敏电阻对光线明暗的特性进行检测，当信号检测完成后，经过转换电路产生信号传递给单片机，单片机发出信号控制指示灯的亮度的变化，提醒车辆驾驶人和行人注意观察交通指示灯的变化。而这个动作不影响交通信号灯状态的改变。2.2 系统功能要求一般来说，单独运用单片
19、微型计算机，就能完成对信号灯状态变化的操控，以及对交通的指挥放行。为了更形象和人性化，我们在交通灯控制系统中设置LED数码显示管，清晰显示倒计时，使驾驶员、行人做出合理的判断5。本设计的交通灯控制和实际控制相符合，红灯点亮是警告的意思，我们用来表示禁行、绿灯点亮是提示的意思，我们用来表示通行、黄灯点亮是表示等待的信号转换，另外还能进行数码管倒计时显示、异常状态报警显示等功能。2.2.1 倒计时显示倒计时显示的推出，有效的提高了通行质量。因为他就好比一个人告诉你，剩余多长时间车辆可以通行和禁止通行，而剩余多少时间行人又是可以行走和禁止行走，从而让驾驶员和行人在这些状态中做出正确的选择。所以，在本
20、设计中，利用了数码管的动态显示驱动，将本设计的计时也整成倒计时方式。设计在车道缓行时，人行道禁止通行，将每次车道通行时间都设为30秒，禁止时间设为35秒，人行道通行时间设为35秒，禁止时间设为30秒，这是因为绿灯在向红灯转换时，需要一个过渡的阶段，这个阶段就是两种状态相差的5秒，为了识别方便我们用黄灯来做这个阶段的信号灯显示，当5秒过后，红灯才开始发亮，继而完成信号的转换。2.2.2 交通信号灯状态显示在这个科技、经济日新变化的社会，时代的不发在前进，然而人类的脚步也没停止。为了满足人们快速轻松地到达目的地的需求，交通工具层出不穷，可是满足人们欲望的同时也给人们带来了诸多问题。交通秩序混乱、交
21、通事故的发生是现阶段棘手的问题。而要改善这种现象，拥有一个完善的交通控制系统是前提从宏观角度来考虑，当然崇尚简化、安稳、高效率。本设计要求两条走向的车辆以及行人交替行走，当一条车道是绿灯时，允许车辆行走；另一条车道需是红灯状态，禁止行走。此时车辆通行方向的人行道信号灯是红灯在亮，行人禁止，车辆禁止方向的人行道信号灯是绿灯在亮，行人通行；当车道绿灯转换为红灯时，要求绿灯方向的黄灯先亮几秒，保持之前通行状态，而红灯直接转换为绿灯。这样的转换方式，使十字路口的交通井然有序。2.2.3 异常状态报警显示生活中常常会遇到光线明暗变化的情况，然而不同光线的强度会影响人们的视觉，对事物的感官会变得模糊。因为
22、光线的强弱，会很大程度影响到驾驶员或者行人对交通信号灯做出准确的判断。因此设计一个系统，系统检测出光照强度的强弱变化，通过信号灯来显示此时光照强度的强弱。我们设定光照强度的范围，一旦超出这个范围系统就会通过信号灯亮暗的变化来提醒人们。这个设计分为三部分：即信号采集部分、信号处理部分、信号显示部分。信号采集光线强弱检测，对外界两种不同光照条件下光线强弱的分档指示和处理。用光敏电阻模块的特殊功能得到光照亮暗结果，再由外界光线普照的亮暗变化间接调整这个模块的结果大小，进一步调整得到的电压的大小，最后我们用计算输出电压值数值范围的方式间接计算出光照强度。检测出的光线强度，经转换器的处理，完成模拟信号到
23、数字信号的转换，触发单片机，最后由信号灯的亮暗转换来表示检测的结果。这时驾驶员和行人通过这个装置的显示清楚的了解现在的光照状态，以及此时的通行状态。2.3 系统的基本构成及原理一般来说，单独运用单片微型计算机，就能完成对信号灯状态变化的操控，以及对交通的指挥放行。为了更形象和人性化，我们在交通灯控制系统中设置LED数码显示管，清晰显示倒计时，使驾驶员、行人做出合理的判断。另外，在灯光切换设计的基础上，加入了光敏电阻模块检测环境的光线强弱电路，采集到信号后，向单片机传递，单片机对信号做处理，发出指令及时调整灯光的亮暗。为了提高人们的视觉效果，接上一个信号灯，这样可以更好地提醒行人和车辆注意。系统
24、总体框图如图22所示：图22 系统总体结构框图本设计的主导操控是STC89C52芯片，复位部分、晶振部分连接成最小主控模块，由光照强度检测模块跟电源模块产生输入，交通灯信号状态模块、数码管倒计时显示模块，和LED亮度可调示意指示信号灯模块接受输出。对交通状态展现操纵必须在设计的项目正常运行的情况下，这一刻倒过来计数时间的数值也要被同步给LED数码显示管做实时显示。在这个执行过程中，还要实时采集光线强度超出预设范围信号，从而达到对异常状态及时采取解决措施的目的。第章系统硬件基础本智能交通灯控制系统硬件电路设计主要包括核心控制芯片单片机STC89C52、光线强度检测电路、电源电路、信号锁存电路、时
25、间显示电路、信号灯电路等。单片机控制交通灯硬件总电路图如图31所示：图31 系统总电路图3.1 单片机主控模块单片机的控制电路部分如图32所示：图32 单片机总控制电路图3.1.1 主控芯片选择本系统所选的主控元件是STC89C52芯片。STC89C52是STC公司产品中的一类操控装置，消耗功率不大、COMS8为8位的强大性能和8K在系统可编程闪存等特点6。它在古老的单片机微型计算机的基础上增加了一个MCS-51内核，并且齐备更多的功效：随即存储器的字节长达512，可作为输入和输出的端口有32个，芯片设有4KB的EEPROM，能计数/定时的仪器且是16位的有3个，有电压监控效力的复位装置，可实
26、现很高级别内部中断的装置，此外芯片外部实现间断的4个。在拥有这些强大功能的基础上，STC89X52系列的芯片能协助2种软件实现省电功能。在没有任何形式的状态下，CPU是不运作的，但是RAM等一些别的功能仍然起作用。单片机芯片引脚图如图33所示：VCC和GND两个引脚分别为电源输入和接地线，一般单片机所需电压为5V，所以在输入端口供给它相同的电压；X1和X2分别为单片机片内输入振荡电路芯片和输出振荡电路芯片；四根控制引脚；32根输入/输出引脚，P0端口不能输出高电平，所以首先接一个10K的上拉电阻，在把锁存器接到这个端口上，P1口用来接8组交通信号灯，对于P2口，首先运用到的是P2.0端口，把本
27、设计中的重点突出部分接到这一引脚，即电阻和发光二极管串联后再接入，实现报警功能，P3口时多功能口，我们把ADC0832转换器与主控芯片相接，即使它的CLK、CS、D1/D0引脚各自接单片机的P3.5、P3.4、P3.3引脚。图33 单片机引脚图3.1.2 时钟电路STC89C52里面的设置增益逆向扩张功能的放大器，因此被放在振荡器中使用。TXD和RXD是这个放大器的发送口和接收口，由里面方法或外面方法产生时钟。下列图34（a）是第一种方法的简易时钟电路图。当我们把定时元件连接到TXD和RXD两个接口时，自身的振荡器因而可以发出自激振荡。针对这种定时元件的选取，我们优先考虑的并联的电容和石英晶体
28、。而被选用的石英晶体规格是：振荡频率高于1.2MHz，但不能超过十倍的最低频率，电容值大于5pF而不超过六倍最低值。它们两者之间存在一定联系。图34（b）是第二种方法简易时钟电路图，不同于上一种方法的是RXD引脚与地相接。对外部振荡信号没有特殊性的要求，只需要保证脉冲宽度，一般情况下采用频率低于12MHz的方波信号。自身的时钟发生器再把振荡频率分裂的情况下，引发的P1和P2被运用到单片机中。图34 时钟电路3.1.3 复位电路（1）复位操作单片微型计算机在首次启动工作时都要把所有操作都恢复到最初状态，我们称之为复位。这一操作是把单片机从初始化状态开始操作程序。除了进入系统的正常初始化以外，当运
29、行的程序出现错误时或操作不正确造成系统混乱时，重新启动设计的系统。除PC之外，复位操作还对别的一些寄存器有影响，列出它们的复位状态如表31所示：表31 寄存器复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HPO-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）复位信号及产生RST引脚作为复位信号的输入端。再输入低电平时，复位信号是不起作用的只有在相反输入下才起作用。并且作用时间不少于24个振荡周期。要使
30、单片机实现复位操作指令，条件是被运用的晶振频率为6MHz，且发出信号后持续时长不能比4us少。复位电路的工作原理是：芯片外部电路和内部电路共同作用，即后者电路在各个机器周期特定时刻来自于前者电路提供给施密特触发器的复位信号输出值，接着才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有按动键手复位和上电自动复位两种方法。针对于本系统，我们采用的是上电自动复位方式。通常对外部电路提供电量的手段完成自动复位。3.2 LED显示模块LED灯作为一种新型光源在最近几年逐渐发展了起来，鉴于LED灯的性价比高的优点，所以取代了白炽灯等所做的交通信号灯，渐渐占据了道路交通灯的主流显示灯的地位7。3.2.1 信号灯状态
31、显示（1）交通信号灯状态显示图35 交通信号灯状态交通信号灯显示模块由20个LED组成，车道：东西方向LED1和LED2并联、LED3和LED4并联、LED5和LED6并联，南北方向LED7和LED8并联、LED9和LED10并联、LED11和LED12并联。行人：东南方向LED13、东北方向LED14、西北方向LED15、西南方向LED16并联，东南方向LED17、东北方向LED18、西北方向LED19、西南方向LED20并联。分别与STC89C52单片机的P1.0P1.7口相接。其中车道：LED1和LED2表示东西方向两个红灯，LED3和LED4表示东西方向两个绿灯，LED5和LED6表示
32、东西方向两个黄灯，LED7和LED8示意南北方向两个红灯，LED9和LED10示意南北方向两个绿灯，LED11和LED12示意南北方向两个黄灯；行人：LED13、LED14、LED15、LED16示意南北走向的两条人行道指示灯，LED17、LED18、LED19、LED20示意东西走向的两条人行道指示灯。当LED1和LED2点亮时，东西方向车子不准过往，南北方向车子能够通行；当LED3和LED4点亮时，东西方向车子可以通行，南北方向车子禁止通行；当LED5和LED6点亮时，东西、南北方向车子继续上一个状态的动作。LED13、LED14、LED15、LED16的状态跟车子通行状态恰恰相反，车子通
33、行时，行人禁止；车子禁止时，行人通行。（2）异常状态显示图36 LED异常状态显示针对之前的光线强度检测，我们用一个LED显示这一结果。把LED灯和一个电阻串联接到单片机的口。通过光线强度检测模块，完成了模拟信号到数字信号的转变，触发单片机。当光照较强时，光敏电阻半导体导电率增加，电阻较小，LED灯保持亮度；反之则电阻很大，电流很小LED灯持续闪烁。通过LED灯的亮暗度来提示驾驶员和行人在特殊天气下对交通信号灯的及时准确判断。3.2.2 倒计时显示在倒计时显示中，采用8组2位的数码管。动态显示和静态显示是数码管两种不同的驱动方式，按照本设计要实现的功能选择的是前者动态显示，他的工作方式较为简单
34、，将数码管八段显示的一类端口相连接，同时还要将选通控制电路加在数码管的公共极上。位选通由他们自己独立的I/O线控制，在单片机输出字形码时，所有数码管都会收到一样的字形码，通过对单片机COM端的控制，可以实现数码管显示不同字形的功能，将需要显示部分的数码管选通控制阀打开，则该段数码管则会闪烁，未被打开选通控制的数码管则不会进行工作8，这种控制方式可以使每一个数码管互不干扰的受控制、显示相应的内容，且点亮时大于1ms而小于2ms，得到数据相对稳定，便于观察。另外，需要用到两个SN74HC573锁存器，来实现缓冲寄存器、I/O口、双向总线驱动器以及工作寄存器。其中一个SN74HC573是现实对数码管
35、的位选，即数码管的“a，b，c，d，e，f，g，dp”分别接SN74HC573的Q0，Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7；另外一个SN74HC573实现对数码管的片选，即东西方向的数码管引脚A1接SN74HC573的Q0口，A2接SN74HC573的Q1口；南北方向的数码管引脚A1接SN74HC573的Q2口，A2接SN74HC573的Q3口；东南行人1西南行人2的数码管引脚A1接SN74HC573的Q4口，东南行人1西南行人2的数码管引脚A2接SN74HC573的Q5口,；东南行人2西南行人1的数码管引脚A1接SN74HC573的Q6口，东南行人2西南行人1的数码管引脚A2接SN74H
36、C573的Q7口。这样，东西方向的数码管显示和南北方向的数码管显示才能分别相同。图37 数码管显示3.3 光线强度检测模块3.3.1 光照强度信号采集图38 光敏电阻结构选用光敏电阻作为信号采集器件，当接收到的光照强时，电阻阻值变小，测得的电流变大；当接收到的光照弱时，阻值会变大，测得的电流也就变小。作为光电式传感器的一种，对光敏电阻的灵敏度要求不能低，从外形看出它的结构简单，质量较轻，再从运用角度分析，光敏电阻机械韧性很好，不会被轻易撞坏，能使用较长时间。因此对光照强度信号的获取，光敏电阻是最佳选择对象。他的工作原理是：在直流电路的工作状态下，光敏电阻被串接到此电路中在工作过程中实现电阻量化
37、为电压的过程。所以，对光信号的处理就转化为对电压信号的处理9。3.3.2 信号处理部分采用A/D转换器，将模拟的光信号变为数字信号。电路如图39所示：图39 ADC0832电路图实现信号转换这一过程，前提是正确的把转换器ADC0832与单片机相连。从ADC0832的各个引脚功能分析，我们应该把数据线DO与DI并联，在接到单片机任意I/O口上10。对不工作状态下的ADC0832中各个端口的电平状态是有要求的，其中CS端口应该给高电平，其余端口均为低电平。当在工作状态下CS端口则应先给低电平并维持这种状态到转换结束。芯片会在上述过程同时运转，而且它的CLK端口会输入被处理过的时钟脉冲。DI端的起始
38、信号必须是高电平，这个信号必须在第1个时钟下沉开始前。接连的脉冲供给2作为选择数据的通道。3.4 供电模块如今常见的电源按输入及输出形式的不同，包括交流-交流变换器、交流-直流变换器、直流-交流变化器、直流-直流变化器。在本设计中，STC89C52单片机、A/D转换芯片和LED数码管显示需要的供电电压均为5V，因此为了系统能够进行正常的工作，就需要提供一个能够稳定提供5V电压的供电系统。我们在系统中设计了三种供电方式，其中两种是直流输入，一种是交流输入。图3-10 电源供电方式电路图在该设计的实物中采用了USB接口供电方式，USB接口供电设计如下：单片机通常采用的供电方式是USB供电，它的接口
39、的电压是5V，这和单片机的供电系统相匹配，能满足各个元件的供电需求。USB接口有四根线，其中两个为一组，一组用于电源供给，一组用于数据传送，并定义他们为VCC、GND、D+、D-。USB提供电源的电路连接图如311所示，元器件包含USB母口、带极性和不带极性的电容各一个、开关、LED发光二极管、330的电阻。图311 USB供电电路图USB母口和移动电源的USB相连接，提供电源，在使用的过程中仅用一条公共的USB延长线相连接即可。而电容的作用是滤波。LED不能单独接入电路中，需要串联一个电阻，用来指示电源是否导通。第章系统的软件设计编写程序和设计硬件电路图、选取各型号的器件工作相比略显得有些困
40、难，需要细心和耐心。为了使本章程序编写能够尽可能的清晰明了，有层次。特别注意为编程设计了相应的几步工作，其步骤通常可概括为三点：首先分析系统控制的要求，确定需要的算法。首先要想把复杂的问题了解的透彻就需要有规律的去剖析该问题。确定最满意的计算方法和恰当的数据结构，最终才能捋顺出步骤去正确编写程序。其次根据确定好的算法画出流程图。画流程图是将复杂的算法和变成步骤进一步详细具体表现出来的另一种方法。这样能使得工作中的错误率降低。最后编写程序。将第一步和第二步的工作完成后，选择合适的指令符号把流程图指示出来的过程表达出来，这就是我们要完成的程序。按照本毕业设计的要求，软件应由主程序和各子程序构成，子
41、程序包括按键输入程序设计、显示程序设计A/D转换启动及数据读取程序设计和报警子程序设计。其步骤通常可概括为：分析系统控制的要求，确定需要的算法、根据确定好的算法画出流程图、编写程序。4.1 软件设计环境及语言当前，汇编语言和C语言是单片机使用的主要语言11。汇编语言是最接近于机器语言的语言，因而经常用它来编制相关系统的硬件程序，如I/O口的访问、中断程序的处理等，对于系统来说，汇编语言是一种具有快速而且高效性的语言。对于那些在对程序的空间性和时间性要求较高的场合中，汇编语言无疑是我们应当做出的最佳的选择。C语言的编程思想称为模块化编程思想，将所给任务分模块编程，又将所给的模块有效的结合起来。这
42、样在编程中就将任务简单化了，对外界数据的交换也变得相对简单。因而，C语言更容易编写程序、检测、阅读及维护程序。综合以上考虑，本设计选择了C语言来作为系统的程序语言。因为 C语言在程序设计中是模块化的设计结构，这样就可以在调试和优化系统软件时更加的方便。也可以让人更加的理解和阅读程序。这样程序就更加的直观，更加的容易理解。C语言程序就是又一个主程序外加各类的子函数组成的。 纵观当代的科技领域，高级语言开发运用已经占据主导地位。而单片机开发软件中的Keil软件倍受青睐。Keil是一个相对完善的开发方案，因为开发环境把各种装置集成在一起11。要想学好51系列单片机，那么必须先掌握这款软件。因为它强大
43、的功能使运用在C语言编程或者汇编语言编程时大大降低工作难度。Keil uVision4于2009年发布，是美国微软公司的又一项力作，由国内的米尔科技公司提供技术支持服务。Keil uVision4引入了灵活的窗口管理系统，这个窗口可以被拖放到视图范围内的任何一个位置，同时还有支持多显示器窗口的功能。Keil uVision4 是Keil uVision3的升级产品，在Keil uVision3的基础上增加了更多通俗、简易操作的功能。新版本还支持更多最新的ARM芯片。当前，Keil MDK-ARM，Keil C51都在使用Keil uVision4软件12。2012年ARM公司发布了最新集成开发
44、环境RealView MDK。在开发工具中，集成了最新版本的Keil uVision4软件、调试工具实现了与ARM器件的最完美匹配。下面介绍的是keil软件编译C语言的每个步骤：（1） C语言或汇编文件在经过Keil的编译后，生成格式为.OBJ的目标文件；（2） LIB51会将此目标文件与库中文件一起生成.ABS的目标文件；（3） OH51负责将该文件转成格式为.Hex的文件，.Hex文件可以接受仿真器的调试，也可以被写入程序存储器当中。4.2 业务流程分析总体控制程序实质上分为若干模块：状态灯控制程序、数码管倒计时显示程序、消除抖动延时程序、下一个状态诊断以及处理程序、中断服务子程序、光照强
45、度检测程序、红绿灯时间调整程序、异常状态信号灯显示程序等。整个软件业务流程图如图41所示：图41 系统总体业务流程图4.3 定时及显示程序设计4.3.1 状态灯显示设计在本设计中，实际控制的灯有21个，即：主道路东西方向的绿、黄、红六盏灯，南北方向也是红、绿、黄六盏灯。人行道东西红、绿四盏灯，南北红、绿四盏灯，另外一个是信号报警指示灯。定义单片机上IO端口如下，其中均在低电平下有效。一共有4种显示情形：第一种情形是南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；第二种情形是南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；第三种情形是南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；最后一种情形是南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。对应的P1.0P
46、1.7赋值为11011101、10111101、11101101、11100111，给十六进制码赋值为DDH、BDH、EDH、E7H。把这些十六进制码通过MOV指令传输给单片机的P1口，就能让这个端口连接的二极管发光。4.3.2 LED倒计时显示LED数码管显示数字，集聚时间的任务寄存装置R4在数码管每一次计时达到1秒后被减去1，把这个结果给LED数码管显示流程就能实现数字体现。设计中的时间量值R4是两位的（十位和个位），我们把这个量值R4除以10，整数商是设计中的十位，规定放在A中，得到的余数是个位，规定放在B中。通过测量值指针寄存装置指向由7段LED体现测量值组成的测量值表的第一个地址，然后把被指的量和A中的偏移量结合，指向十位数字并显示就结束了。而个位的显示原理同此。在段选码和位选码每送出一次后，应保持1ms左右，这个时间应根据实际情况而定。发光二极管在导通到产生亮光需要把时间延长一会，这段时间过短会导致光线不够强而没法被人识别。反之会耽误到CPU13。画出体系时间子流程图如图42所示：图42 时间显示子程序流程图4.3.3 实时时钟的设计本设计采用的是定时器/计数器实现设计的系统的实时时钟，最小计时单位为秒。（1
