基于单片机的交通模拟控制设计(编辑修改稿)

基于单片机的交通模拟控制设计(编辑修改稿)内容摘要：

是一个确定数值，究竟多少为多，多少为少，这就必须设定算法，划定几个值域范围，分别对应到具体的调整时间上，系统就调用具体的输出值了。 子程序模块设计 （ 1）按键扫描程序 首先程序不断扫描模式设置键，分别记为： S 键， J 键， F 键对应Ｉ /Ｏ端口的Ｐ ,低电平有效，按键顺序是指定的，若直接按 F 键，则为自动调整模式，然后进入下一程序；若先按 S 键，再按 J 键， F 键则为设置时间模式，然后进入下一程序。 程序的开始要判断是否有键按下，可以不断将 S 键值和 F 键值相与，与值为 1 则表示没有键按下，为 0 则表示有键按下，程序如下： K1: MOV C, ANL C, MOV 03H,C JB 03H, K1 „„ 接下来要判断具体是哪个键，若为 F 键，则将自动标志位置 1，进入下一程序，否则为 S 键，则表示设置南北绿灯时间，用 R0 存值，按 1 下加 1，同时还需判断此时 J 键是否按下，若按下，则表示南北绿灯时间设置完毕，开始设置东西绿灯时间，用 R1存值，同样按 1 下加 1 ，同时判断此时 F 键是否按下，若按下，则表示时间设置完毕，进入下一程序。 在这个过程中， S， J 键的计数是循环的，从初值 20 开始，加到 40 则循环回到 20。 如判断 S 键程序如下： CJNZ R0, 40, V1 MOV R0, 20 V1: INC R0 …… （ 2）状态 灯显示及判断 在本设计中，实际控制的灯只有 6 个，即：东西红灯，东西绿灯，东西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯。 定义 I/O 端口如下，其中均是低电平有效。 H_RED BIT H_GREEN BIT H_YELLOW BIT L_RED BIT L_GREEN BIT L_YELLOW BIT 共有 4 钟状态：东西红灯亮，南北绿灯亮（ 11101011/EBH） ；东西红灯亮， 南北黄灯亮（ 11100111/E7H）；东西绿灯亮，南北红灯亮（ 11011101/DDH）；东西黄灯亮，南北红灯亮（ 10111101/BDH）。 括号中是 P2 端口 8 个引脚值 ,, 以基于单片机的交通控制系统模拟设计 14 及对应的十六进制码。 在用于显示发光二极管时，直接由 MOV 指令将十六进制码送入 P2 口。 刚才的 4 个状态是依次变换的，这就要涉及到状态的判断和衔接了。 先把 P2 端口的值与所有的 4 个状态码比较，若相同则判断成功当前状态，再把下一状态的状态码送显 P2即可。 程序如下： MOV A, P2 D0: CJNE A, 0DDH,D1 MOV P2, 0BDH MOV R4, 5 SJMP DULY D1: CJNE A, 0BDH,D2 MOV P2, 0EBH MOV 30H,R1 MOV R4,30H CLR 01H D2: CJNE A, 0EBH,D3 MOV P2, 0E7H MOV R4, 5 JNB 00H, DULY2 LCALL RV SJMP DULY2 „„ （ 3） LED 倒计时显示 LED 计时每 1 秒都要刷新 1 次，那么计时满 1 秒时就要将存储时间的工作寄存器 R4 减 1，然后送入 LED 显示程序中显示。 下面要将时间数据 R4 的十位，个位分开送显 P1， P0 端口，首先将 R4 除以 10，整数即十位放在 A 中，余数即个位放在 B 中，设置 7 段 LED 显示数据的数据表，用数据指针寄存器DPTR 指向数据表的首地址，再加上 A 中的偏移量，就可以指向十位数字，然后送显即可，个位显示同理。 具体程序如下： MOV A, R4 MOV B, 10 DIV A, B MOV DPTR, LEDMAP MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A MOV A, B MOVC A, @A+DPTR MOV P3, A LEDMAP: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH …… （ 4）车流量检测中断服务子程序 车流量检测是用外部中断引脚 即 INT1 捕获到一个低电平，则进入相应的中断服务子程序，在子程序中，用 R5 计南北向车流量，用 R6 计东西向车流量，设车向标志位为 01H，判断车向，程序如下： JNB 01H, U 基于单片机的交通控制系统模拟设计 15 INC R5 SJMP U1 U: INC R6 „„ （ 5）紧停及违规中断服务子程序 紧停按键和违规信号传感器均连接到外部中断引脚 ，即 INT0 捕获到一个低电平，则进入该中断，中断程序中先把蜂鸣器 端口置 0，启动蜂鸣。 并且等待恢复键 F 键 按下，然后关闭蜂鸣返回。 程序如下： IINT0: SETB MOV P2,0EDH JB , $ LCALL DELAY CLR RETI …… （ 6）红绿灯时间调整程序 根据红绿灯时间调整原理，一个周期下来， R5， R6中分别存储着南北，东西向的车流量，接下来求单位时间车流量，此时南北向时间，东西向时间分别存储在 R0， R1 中，则两个方向的流量比例为（ R5/R0） /（ R6/R1） =(R5*R1)／ (R6*R0),显然该比例是 1 左右带小数的值，然而单片机程序中只取整数，重要的数 据信息就会丢失，所以本设计中首先将 (R5*R1)乘以 10，比例就变为 10 左右的值，将该比例值放在 A，然后进行时间调整。 由于受到多方面的限制，时间调整在此只划定 3 个范围：比例 0 到 为一个范围； 到 为一个范围； 以上为一个范围。 第一范围显然表明东西向交通严重，应将时间调长；第二范围表明两向相当，可设置一样的时间；第三范围表明南北向交通严重，应将该向时间调长。 具体设置如下表 . 表 3 比例及调整时间 南北与东西向比例 0— — 调整南北向时间 20 30 40 调整东西向时间 40 30 20 由表可知，对应的时间调整也只有三种，分别是 20， 40； 30， 30； 40，但在此处，本设计只是模拟大致的调整过程，以上要求的程序如下： CJNE A, 3, M1 M2: MOV R0, 20 MOV R1, 40 SJMP OUT M1: MOV 03H,C JB 03H,M2 CJNE A,30,N1 N2: MOV R0,30 MOV R1,30 基于单片机的交通控制系统模拟设计 16 SJMP OUT N1: MOV 03H,C JB 03H,N2 MOV R0,40 MOV R1,20 …… （ 7）消抖动程序 在按键计数的过程中，还存在机械抖动与软件方面的矛盾，即当程序检测到了有按键按下，则会计一次数，但是实际上，按键闭合后在微观上还会弹起，然后闭合，一直到达稳定，显然后面的弹落是无效的，为了使程序避免这个问题，可以在检测到首次闭合时，调用一定时间的延时程序。 此处延时程序完全用软件完成，利用程序执行一条指令的时间，再加上两次累减嵌套，程序如下： DELAY: MOV R2,14H A1: MOV R7,0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R2,A1 RET SJMP $ END 程序中部分端口说明： P2 状态灯 P0 LED 个位 P1 LED 十位 F 键 自动调整模式 / 时间设置模式确认 S 键 设置南北向通行时间 J 键 设置东西向通行时间 / 紧停 车流量检测 红外对管 蜂鸣器 R3 存 20 用于乘以 50ms 计时 1s R4 暂存状态灯持续时间 R0 存南北向通行时间 R1 存东西向通行时间 R5 计南北向车流量 R6 计东西向车流量 R2,R7 用于软件延时 00H 自控标志位 01H 车向标志 结 论 交通灯控制在交通运输领域有着非常重要的作用。 本文完成了基于单片基于单片机的交通控制系统模拟设计 17 机的交通灯控制系统的设计与模拟。 包括通行方案的设计，系统的硬件开发、软件编程与仿真调试等。 在论文完成过程中，主要做的工作有： （ 1）确定交通系统具体的通行方案，规定东西向和南北向车辆的行止状态和时间分配， 以及要求其他多功能的实现。 （ 2）以 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机为核心进行系统硬件设计，输入量包括：车流量，按键状态和违规检测传感信号；输出控制交通信号灯亮灭状态及时间，以及 LED 数码管倒计时显示。 （ 3）在车流量检测系统中采用模糊控制方法，这需要知道被控对象的数学模型，进行清晰化，具体化。 因此，必须实施调查确定车流量少，中，多所要求的具体数量，然后经过单片机控制器的相关算法及处理确定红绿灯亮灭时间。 （ 4）采用汇编对系统的软件编程，在开发过程中可使用了 TKS 仿真器，这些都大大缩短了软件的开发周期。 为了便于编写、调试、修改和增删，系统软件的编制采用了模块化的设计方法。 参考文献 [l]边海龙，孙永奎 . 单片机开发与典型工程项目实例详解 [J].电子工业出版社， 2020， (10)： 143160. [2]王为青，邱文勋 . 51 单片机开发案例精选 [J].人民邮电出版社， 2020，(5)： 4547. [3]张鑫，华臻，陈书谦 . 单片机原理及应用 [J].电子工业出版社， 2020(5). [4]张洪润，张亚凡 .单片机原理及应用 [J]. 清华大学出版社， 2020， (4). [5]黄智伟 .凌阳单片机课程设计指导 [J]. 北京航空航天大学出版社 ， 2020，(6) [6]蒋辉平，周国雄 . 基于 Proteus 的单片机系统设计。