交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文論文題目交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系別電子信息工程系專業(yè)電子信息工程班級(jí)09電本2班學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師（簽名）完成時(shí)間2013年5月摘要本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，結(jié)合數(shù)碼管顯示電路、無(wú)線遙控電路、檢測(cè)單元電路、LED燈驅(qū)動(dòng)控制電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)部分和電源等部分，模擬城市交通信號(hào)燈的工作原理設(shè)計(jì)出一個(gè)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為主控模塊，無(wú)線遙控部分采用315MHZ無(wú)線收發(fā)模塊的SC2262和SC2272編解碼芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠進(jìn)行路燈故障檢測(cè)，并通過(guò)串口聯(lián)機(jī)到電腦上，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控。本設(shè)計(jì)除了能夠?qū)崿F(xiàn)方向指示、特殊車輛（如救護(hù)車、消防車等）優(yōu)先通行、自動(dòng)控制及手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換等功能外，還能通過(guò)無(wú)線遙控模塊實(shí)現(xiàn)特殊車輛優(yōu)先通行，更加完善了交通系統(tǒng)的運(yùn)行。論文首先介紹了現(xiàn)代城市道路交叉路口交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用背景和原理，然后介紹系統(tǒng)的路燈自動(dòng)檢測(cè)原理及無(wú)線模塊數(shù)據(jù)的收發(fā)過(guò)程，用KEILC軟件完成路燈自動(dòng)檢測(cè)及無(wú)線收發(fā)模塊的軟件設(shè)計(jì)，為管理者提供一個(gè)很好的管理環(huán)境，并可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。關(guān)鍵詞自動(dòng)控制；交通燈；單片機(jī)；無(wú)線接收模塊THEDESIGNOFTRAFFICSIGNALSYSTEMABSTRACTINTHISPAPER,ANINTELLIGENTTRAFFICSIGNALCONTROLSYSTEMISDESIGNEDBYSIMULATINGTHEWORKINGPRINCIPLEOFURBANTRAFFICSIGNALLIGHTSTC89C52MCUISTHECOREOFTHESYSTEMTHESYSTEMCOMBINEDWITHTHEDIGITALDISPLAYCIRCUIT,WIRELESSREMOTECONTROLCIRCUIT,DETECTIONCIRCUIT,LEDDRIVECONTROLCIRCUIT,BUZZERDRIVEPARTANDPOWERPARTTHEDESIGNISBASEDONSCMSTC89C52ASTHEMAINCONTROLMODULEITSWIRELESSREMOTECONTROLPARTISADOPTEDOFSC2262ANDSC2272OF315MHZWIRELESSTRANSCEIVERMODULETOCODECCHIPTHESYSTEMCANDETECTTHESTREETLAMPSFAULTDETECTION,ANDCONNECTTOTHECOMPUTERTOREALIZECOMPUTERMONITORTHROUGHASERIALPORTNOTONLYCANTHESYSTEMACHIEVETHEDIRECTIONINSTRUCTIONS,SPECIALVEHICLESSUCHASAMBULANCES,FIREENGINES,ETCPRIORITYACCESS,AUTOMATICCONTROLANDTHEMANUALCONTROLCONVERSIONFUNCTIONS,BUTITALSOCANREALIZETHESPECIALVEHICLEPRIORITYANDMAKETHETRAFFICOPERATIONOFTHESYSTEMMOREPERFECTTHROUGHTHEWIRELESSREMOTECONTROLMODULEATFIRST,THEPAPERINTRODUCESTHEPRINCIPLEANDAPPLICATIONBACKGROUNDOFTHEMODERNURBANROADINTERSECTIONTRAFFICSIGNALSYSTEM,ANDTHENTHEPRINCIPLEOFSYSTEMOFSTREETLAMPAUTOMATICDETECTIONANDWIRELESSDATATRANSCEIVERMODULEPROCESSAREINTRODUCEDTHESOFTWAREOFTHEDESIGNWITHSTREETLAMPAUTOMATICDETECTIONANDWIRELESSTRANSCEIVERMODULEISCOMPLETEDWITHKEILCTHEDESIGNPROVIDESMANAGERSWITHAGOODMANAGEMENTENVIRONMENT,ANDCANBEREMOTELYCONTROLLEDKEYWORDSAUTOMATICCONTROLTRAFFICLIGHTSMICROCOMPUTERWIRELESSRECEIVERMODULE目錄第一章前言111課題背景與意義112課題設(shè)計(jì)內(nèi)容和方案1第二章系統(tǒng)概述321系統(tǒng)結(jié)構(gòu)322系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證323系統(tǒng)的功能介紹及相關(guān)操作說(shuō)明4第三章硬件電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)631整體電路組成632電源電路833主控模塊834按鍵電路935數(shù)碼管顯示電路1036LED燈驅(qū)動(dòng)控制模塊和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊1237單片機(jī)與上位機(jī)通信模塊1338檢測(cè)模塊1439無(wú)線遙控模塊16第五章系統(tǒng)測(cè)試與分析2351系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程2352單個(gè)模塊的調(diào)試2353系統(tǒng)測(cè)試主要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)25第六章總結(jié)27參考文獻(xiàn)28附錄29致謝63第一章前言11課題背景與意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展和現(xiàn)代城市建設(shè)的快速推進(jìn)，人口增長(zhǎng)快速，使得交通工具爆炸性的發(fā)展。機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)量不斷增加，而且增加的速度非常的快，而道路資源的有限性使得許多大城市出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。自二十世紀(jì)80年代后期，部分城市逐漸開(kāi)始修建城市高速道路。當(dāng)時(shí)這些建成后的高速道路，能使當(dāng)時(shí)擁堵的交通狀況得到了較為有效緩解。但隨著城市的迅速發(fā)展，交通量不斷地增大，這些道路沒(méi)能充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。并且當(dāng)時(shí)這些城市高速道路在構(gòu)造上布局不是很合理，缺乏對(duì)道路體系的研究，使得在一定程度上決定了它的交通狀況必然受高速道路與普通道路藕合處交通狀況的制約。因此，交通控制是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。在人們的生活、工作環(huán)境中，道路交通是必不可少的。人們的出行與交通有著不可分割的關(guān)系。交通控制系統(tǒng)是隨著人們的出行、物流的運(yùn)轉(zhuǎn)等交通需求的發(fā)展而產(chǎn)生的一種特殊的大家認(rèn)可的公共管理系統(tǒng)1?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展非常的迅速，怎樣才能保證安全高效的交通秩序制定正確的交通規(guī)則，并通過(guò)一定的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)。目前，在交通控制方面的研究之所以能夠?qū)崿F(xiàn)智能自動(dòng)化管理，及根據(jù)情況進(jìn)行科學(xué)的自動(dòng)調(diào)整，這些都?xì)w功于現(xiàn)代電子科技的發(fā)展壯大，并慢慢的變得成熟起來(lái)，應(yīng)用于交通控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。交通在人們的生活生產(chǎn)和對(duì)社會(huì)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著十分重要的意義。隨著單片機(jī)和硬件材料不斷優(yōu)化的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，交通自動(dòng)控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能及廉價(jià)的價(jià)格性價(jià)比，逐步取代傳統(tǒng)的交通控制措施。九十年代末，我國(guó)公安交通管理部門及相關(guān)科研單位開(kāi)始對(duì)怎樣才能實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間的信息共享與交換進(jìn)行研究2。研究如何實(shí)現(xiàn)智能的系統(tǒng)的快速反應(yīng)決策，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與指揮。以建立新的效率更高的城市交通指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市交通的高效統(tǒng)一智能化。交通控制研究的發(fā)展，是為了解決人類日益繁重的交通出行問(wèn)題?，F(xiàn)在人們的生活水平提高了，交通工具的種類、數(shù)量不斷增多。所以要求車輛安全高效的利用有限的道路資源，盡量避免交通堵塞。和諧的城市交通具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。城市交通是城市經(jīng)濟(jì)生活的命脈，是衡量一個(gè)城市文明進(jìn)步的標(biāo)志。城市交通對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高起著十分重要的作用。12課題設(shè)計(jì)內(nèi)容和方案這個(gè)設(shè)計(jì)主要是要設(shè)計(jì)一個(gè)有特殊車輛優(yōu)先通過(guò)和信號(hào)燈燈壞故障檢測(cè)功能的交通信號(hào)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要功能如下1自動(dòng)控制交通信號(hào)燈，十字路口的東西南北都設(shè)置有紅、黃、綠三種信號(hào)燈。正常情況下，東西、南北方向的行人車輛輪流放行。當(dāng)東西方向綠燈亮起時(shí)，東西方向可通行且該方向的綠燈會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮30秒，然后東西方向的黃燈亮5秒，與此同時(shí)南北方向是禁行的且南北方向紅燈亮35秒；當(dāng)南北方向綠燈亮起時(shí)，南北方向可通行且該方向的綠燈會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮30秒，然后南北方向的黃燈亮5秒，與此同時(shí)東西方向是禁行的且東西方向紅燈亮35秒。就這樣一直循環(huán)著，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通秩序的自動(dòng)控制。2用兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)亮的信號(hào)燈所剩的時(shí)間。3提供上位機(jī)監(jiān)控軟件，即模擬交通信號(hào)燈監(jiān)控中心站管理系統(tǒng)，上位機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示交通信號(hào)燈情況。4定時(shí)時(shí)間調(diào)整設(shè)定功能，即在系統(tǒng)上設(shè)置有小按鍵，可以通過(guò)這些小按鍵來(lái)設(shè)定信號(hào)燈點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短。5燈壞故障檢測(cè)功能，即該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)紅、黃、綠共12個(gè)交通信號(hào)燈是否有損壞，若有信號(hào)燈損壞，燈壞故障信息會(huì)通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)，蜂鳴器響起，報(bào)警提示。6特殊車輛優(yōu)先通行功能，即當(dāng)有特殊車輛（如120救護(hù)車、消防車、執(zhí)行緊急任務(wù)的警車等）到達(dá)路口時(shí)，通過(guò)無(wú)線遙控系統(tǒng)來(lái)控制路口的信號(hào)燈，使之全部變紅燈，以便這些特殊車輛快速安全的通過(guò)，這些車輛的通行時(shí)間設(shè)為15秒，或可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)其他值。特殊車輛通過(guò)后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。目前交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很多，有的用FPGA實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有的是應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；還有的就是應(yīng)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)交通信號(hào)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的控制。目前國(guó)內(nèi)的交通信號(hào)系統(tǒng)多半設(shè)在十字路口，一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但一旦有特殊情況時(shí)，如救護(hù)車需緊急通行等，就沒(méi)能達(dá)到緊急需求的效果。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，對(duì)各單元電路以及系統(tǒng)的整體硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)與調(diào)試，并結(jié)合軟件，實(shí)現(xiàn)了特殊車輛優(yōu)先通過(guò)和信號(hào)燈燈壞自動(dòng)檢測(cè)并提示功能。經(jīng)檢測(cè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)。這樣就能有效的解決了發(fā)生特殊情況時(shí)沒(méi)能達(dá)到緊急需求的問(wèn)題。第二章系統(tǒng)概述21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為主體展開(kāi)。實(shí)現(xiàn)功能的其他外圍電路器件有LED燈驅(qū)動(dòng)控制部分、數(shù)碼管顯示電路部分、檢測(cè)單元部分、無(wú)線遙控控制部分、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)部分和電源部分等。大體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。LED信號(hào)燈控制部分電路單片機(jī)蜂鳴器電路數(shù)碼管顯示電路電源電路無(wú)線遙控控制電路路LED燈檢測(cè)單元串口通信電路上位機(jī)界面圖21系統(tǒng)組成框圖22系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證221主控芯片的選擇方案一STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程、可檫除、只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8位的微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失性存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。其具有如下功能512字節(jié)RAM,8K字節(jié)FLASH,看門狗定時(shí)器，32位I/O口線，MAX810復(fù)位電路，內(nèi)置4KBEEPROM，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口等。方案二ATMEGA16是基于增強(qiáng)型AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗CMOS八位微控制器。其功能比51單片機(jī)龐大，擁有51所具備的所有功能，通用工作寄存器數(shù)量上，AVR具有32個(gè)，在數(shù)據(jù)吞吐率上，AVR要比普通的CISC微控制器快最高至十倍。16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH（具有同時(shí)讀寫的能力，即RWWW），8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益（TQFP封裝）的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串行端口，以及6個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式和64K外部存儲(chǔ)器尋址的外部擴(kuò)展總線ERRORREFERENCESOURCENOTFOUND。從本設(shè)計(jì)的要求來(lái)考慮，要用到的單片機(jī)資源并不是很多，STC89C52足夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的功能。從資源利用率來(lái)比較，STC89C52有較高的資源利用率；而從價(jià)格來(lái)考慮，ATMEGA16芯片的價(jià)格相對(duì)較高，而STC89C52的價(jià)格低，綜合考慮，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用方案一的主控芯片。222無(wú)線模塊的選擇方案一SC2272M4是與SC2260R4/SC2262配對(duì)使用的一款無(wú)線遙控解碼集成電路。采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)531441（312）個(gè)地址編碼13。因此極大的減少了碼的沖突和非法對(duì)編碼進(jìn)行掃描以使匹配的可能性。其體積小，具有高穩(wěn)定性，采用SMT進(jìn)口貼片元件，聲表面諧振器穩(wěn)頻，65G超高頻三極管具有穩(wěn)定好，抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在要求較高的工業(yè)控制等場(chǎng)合。方案二NRF24L01的工作頻段是在24GHZ25GHZ的ISM單片無(wú)線收發(fā)器芯片。當(dāng)芯片發(fā)射功率為0DBM時(shí)，則為在發(fā)射模式下工作，電流消耗為113MA，接收模式時(shí)為123MA。相比較而言,第一種方案更適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。223顯示模塊的選擇方案一采用LCD1602液晶顯示屏，1602屏幕顯示面較小，只可以顯示2行字符，每行可以顯示16個(gè)ASCII字符，160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形已經(jīng)存儲(chǔ)其內(nèi)部的字符發(fā)生器（CGROM）了，包括日語(yǔ)部分文字、阿拉伯?dāng)?shù)字和英文字母等。每個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的代碼，其標(biāo)準(zhǔn)的ASCII字符代碼與代碼一致，優(yōu)點(diǎn)是功耗低，顯示直觀，效果好，體積小。缺點(diǎn)是不能夠顯示漢字。方案二采用數(shù)碼管。數(shù)碼管是由8個(gè)發(fā)光二極管組裝在一起組成顯示器件，顯示位數(shù)越多，電路越復(fù)雜，占用的I/O口也較多。并且數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示字符和漢字。考慮到本設(shè)計(jì)只需顯示數(shù)字，并且可采用具有I2C接口的ZLG7290芯片直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管，節(jié)省單片機(jī)的I/O口，因此選擇方案二。23系統(tǒng)的功能介紹及相關(guān)操作說(shuō)明本系統(tǒng)的特點(diǎn)和可實(shí)現(xiàn)的功能以及具體的操作說(shuō)明主要有1系統(tǒng)運(yùn)行正常的交通信號(hào)燈指示功能通常情況下，東西、南北方向的行人車輛輪流放行。當(dāng)東西方向綠燈亮起時(shí)，東西方向可通行且該方向的綠燈會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮30秒，然后東西方向的黃燈亮5秒，與此同時(shí)南北方向是禁行的且南北方向紅燈亮35秒；當(dāng)南北方向綠燈亮起時(shí)，南北方向可通行且該方向的綠燈會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮30秒，然后南北方向的黃燈亮5秒，與此同時(shí)東西方向是禁行的且東西方向紅燈亮35秒。就這樣一直循環(huán)著，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通秩序的自動(dòng)控制。2該系統(tǒng)中的紅、黃、綠三種交通信號(hào)燈被交替循環(huán)點(diǎn)亮，并用兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)亮的信號(hào)燈所剩的時(shí)間。3系統(tǒng)可以提供上位機(jī)監(jiān)控軟件模擬交通信號(hào)燈監(jiān)控中心站管理系統(tǒng)，信息通過(guò)串口連接到上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)交通信號(hào)燈情況，若有燈壞故障立即報(bào)警，提示工作人員維護(hù)。4系統(tǒng)有時(shí)間調(diào)整設(shè)定功能當(dāng)需要調(diào)整定時(shí)時(shí)間時(shí)，通過(guò)板上的四個(gè)設(shè)置按鍵（S1、S2、S3、S4）進(jìn)行時(shí)間的設(shè)定。其中四個(gè)按鍵的功能分別是S1設(shè)置鍵，按下進(jìn)入設(shè)置時(shí)間；S2向上調(diào)節(jié)；S3向下調(diào)節(jié)；S4確認(rèn)鍵。5系統(tǒng)有燈壞故障檢測(cè)功能當(dāng)有燈壞故障時(shí)（如即可模擬取下其中任意一個(gè)或多個(gè)LED信號(hào)燈），蜂鳴器報(bào)警提示，該信息會(huì)通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)（監(jiān)控中心站），并顯示其燈壞信息。6特殊車輛優(yōu)先通行功能當(dāng)有急救到達(dá)時(shí)（模擬），按下遙控器上面的按鍵，經(jīng)過(guò)板上的接收模塊處理后，四個(gè)路口的LED信號(hào)燈全部變?yōu)榱良t燈，以此實(shí)現(xiàn)急救車通過(guò)，急救車的通行時(shí)間為15秒，長(zhǎng)短可設(shè)置，急救車過(guò)后，交通信號(hào)燈恢復(fù)先前狀態(tài)。第三章硬件電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)包括整個(gè)系統(tǒng)的電路圖，還有各個(gè)模塊的詳細(xì)電路圖和其功能，涉及到的一些芯片的詳細(xì)資料。下面將整個(gè)交通信號(hào)燈系統(tǒng)從整體到局部分別做個(gè)介紹，先對(duì)整體電路進(jìn)行介紹，然后再對(duì)各個(gè)模塊逐一進(jìn)行介紹。31整體電路組成整體電路圖除主芯片單片機(jī)電路部分外，還有交通信號(hào)燈檢測(cè)電路部分、無(wú)線遙控控制電路部分、LED燈驅(qū)動(dòng)控制電路部分、數(shù)碼管顯示電路部分、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路部分和電源電路部分等構(gòu)成。該設(shè)計(jì)主要突出的特點(diǎn)是使用了無(wú)線遙控控制模塊，還有信號(hào)燈燈壞檢測(cè)功能，所以顯得復(fù)雜一些。在無(wú)線模塊這一部分的選材方面，需要花不少時(shí)間和精力去了解無(wú)線模塊的電路功能，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受的原理及模塊的功耗甚至費(fèi)用等方面知識(shí)。為了順利完成無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，本設(shè)計(jì)選用315MHZ超再生頻率解碼接收模塊。超再生接收模塊使用的振蕩電路是LC振蕩電路，其內(nèi)含放大整形電路，輸出為解碼后的高電平數(shù)據(jù)信號(hào)。該模塊不僅價(jià)格便宜，而且使用方便，被廣泛使用3。另外，燈壞檢測(cè)可以通過(guò)上位機(jī)模擬燈壞情況，如有燈壞即會(huì)在上位機(jī)圖板上顯示出來(lái)，蜂鳴器將報(bào)警提示燈壞。整體電路圖如圖31所示。S1WPB234LEL567890JDCPFU東EVGNTX_MURKIAOQYH/XZITGABCDFKYOSV圖31整體電路圖32電源電路電源電路主要用到LM7805三端穩(wěn)壓IC，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后得到5V電壓，如圖32所示。104C8AP27UFPOL9DNIOUT3GLM5KRESSE6V圖32電源電路圖本設(shè)計(jì)之所以選擇使用LM7805來(lái)設(shè)計(jì)電源是因?yàn)長(zhǎng)M7805三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成外圍穩(wěn)壓電源所需的原件較少，而且其電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)安全可靠、方便。還有它價(jià)格便宜也是個(gè)重要的考慮因素。LM7805的輸出電壓為5V。該電源的設(shè)計(jì)采用一個(gè)輸出9V的變壓器，經(jīng)過(guò)4個(gè)穩(wěn)壓二極管IN4001組成的整流橋穩(wěn)壓整流后，可輸出比較穩(wěn)定的直流電壓，二極管具有單向?qū)щ娦?，這里利用二極管IN4001主要起到整流穩(wěn)壓作用。為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，利用兩個(gè)電解電容C17和C19使整流后的直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。再利用C18和C20兩個(gè)瓷片電容對(duì)電路進(jìn)行耦合，濾波等作用，即為兩組電容前后對(duì)電路進(jìn)行濾波去除電壓噪聲和紋波，以此保證電路輸出所需的穩(wěn)定電壓值。33主控模塊經(jīng)過(guò)多方面的考慮和對(duì)比篩選，決定本設(shè)計(jì)的主控模塊芯片選用的是性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜的STC89C52單片機(jī)。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。還有就是單片機(jī)的最小系統(tǒng)，單片機(jī)最小系統(tǒng)就是利用最少的外圍器件而使單片機(jī)工作的電路組織形式。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)只包含單片機(jī)、振蕩器結(jié)構(gòu)、復(fù)位電路和電源的系統(tǒng)。通過(guò)晶振Y1、電容C1和C2與單片機(jī)XTAL1和XTAL2相連，與單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)源，作為單片機(jī)的工作時(shí)序4。本設(shè)計(jì)將以STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)，向外擴(kuò)展外圍電路，通過(guò)STC89C52來(lái)控制外圍電路設(shè)備工作來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的智能化的功能。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖33所示20PFC1U3KRP/TEX45678S9XDINWALVGYMB圖33STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖34按鍵電路本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)板上總共設(shè)置有五個(gè)功能按鍵，分別為復(fù)位鍵、選擇鍵、上檔鍵、下檔鍵、確認(rèn)鍵。其中的復(fù)位鍵是當(dāng)有需要時(shí)用來(lái)復(fù)位單片機(jī)的單片機(jī)復(fù)位按鍵，其余的四個(gè)按鍵都是用來(lái)設(shè)置交通信號(hào)燈的燈亮?xí)r間情況的。選擇鍵作用是可以選擇需要設(shè)置燈亮?xí)r間的紅燈、黃燈或綠燈；上下檔鍵是設(shè)置各個(gè)顏色燈亮定時(shí)時(shí)間，按上檔鍵時(shí)間增加，按下檔鍵時(shí)間減??；當(dāng)時(shí)間設(shè)定好后，再按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)將按剛才的設(shè)置時(shí)間運(yùn)行并保存。按鍵電路原理圖如圖34所示U圖34按鍵電路原理圖35數(shù)碼管顯示電路這塊電路主要通過(guò)單片機(jī)的P20和P21口輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)輸出電流控制芯片ZLG7290工作情況，再由ZLG7290驅(qū)動(dòng)控制兩塊數(shù)碼管工作情況這些過(guò)程。數(shù)碼管顯示電路原理圖如圖35所示C5104KR3GNDVI2_SLAE6W78UTP/X9XPFOBZYMITEGABCDFKY東圖35數(shù)碼管顯示電路原理圖351ZLG7290的工作原理ZLG7290在本設(shè)計(jì)中的作用是驅(qū)動(dòng)兩個(gè)四位共陰數(shù)碼管顯示。這塊ZLG7290芯片，它采用I2C接口，能直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管。可以直接向顯示緩存寫入顯示數(shù)據(jù)，而且無(wú)需外接元件即可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，還可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流5。ZLG7290B的電路簡(jiǎn)單，使用也很方便。它只需要一根數(shù)據(jù)信號(hào)線SDA和一根時(shí)鐘信號(hào)線SCL。只用這兩根信號(hào)線就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的位選、段選以及閃爍的控制。不過(guò)I2C通信的雙方要共地，并應(yīng)用INT傳遞鍵盤中斷信號(hào)，微控制器通過(guò)RST將ZLG7290復(fù)位6。352AT24C02的作用及介紹AT24C02是一個(gè)內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)的2K位串行CMOSE2PROM。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫緩沖器。對(duì)該器件的操作是通過(guò)IC總線接口進(jìn)行的，它還有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能7。另外，CATALYST公司先進(jìn)的CMOS技術(shù)使得器件的功耗降低了不少。AT24C02在電路中起到數(shù)據(jù)緩沖及保存數(shù)據(jù)的功能。AT24C02支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議I2C，總線協(xié)議規(guī)定只要是把數(shù)據(jù)傳送到總線的器件都看做是發(fā)送器，而從總線接收數(shù)據(jù)的器件都視為接收器。數(shù)據(jù)的傳輸是由所有起始停止信號(hào)和產(chǎn)生串行時(shí)鐘的主器件控制的。通過(guò)器件地址輸入端A0、A1和A2可以實(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)AT24C02器件連接到總線上8。353兩位共陰數(shù)碼管（CPS05621CR）首先數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極之分，區(qū)別他們的方法是使其公共端接地，其他端接電源，若各段測(cè)試能亮，說(shuō)明是共陰的，反之共陽(yáng)的。兩位一體數(shù)碼管有8個(gè)段選和2個(gè)位選，總共10個(gè)引腳。其中A、B、C、D、E、F、G、DP為段引腳，7、8為兩個(gè)數(shù)碼管的位引腳。其內(nèi)部各個(gè)位的兩個(gè)數(shù)碼管的段已對(duì)應(yīng)連接好。本設(shè)計(jì)選用的四個(gè)兩位一體共陰數(shù)碼管型號(hào)為CPS05621CR。兩位一體共陰數(shù)碼管CPS05621CR引腳圖如圖36所示1094365PK圖36CPS05621CR引腳圖36LED燈驅(qū)動(dòng)控制模塊和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊這部分電路主要是由單片機(jī)的P0和P2口控制兩個(gè)芯片ULN2003進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管燈的工作情況，LED發(fā)光二極管共有十二個(gè)，分別作為四個(gè)路口的指示燈，每個(gè)路口即為紅黃綠三種顏色。同時(shí)，通過(guò)其中一片ULN2003控制驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作情況。361ULN2003的作用及其介紹ULN2003的封裝模式為16腳雙列直插型,采用NPN晶體管矩陣。輸入電壓為5V,適用于TTLCOMS,其驅(qū)動(dòng)電路由達(dá)林頓管組成。它的輸出端允許通過(guò)最大電流為200MA，飽和壓降VCE約為1V，耐壓BVCEO約為36V9。該器件采用集電極開(kāi)路輸出。ULN2003具有帶負(fù)載能力強(qiáng)、溫度范圍寬、電流增益高等特點(diǎn)。因此選用ULN2003來(lái)直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管以及蜂鳴器工作。以下是LED發(fā)光二極管控制部分和蜂鳴器部分電路原理圖，如圖37所示。LS1BELD東234567890KRINOUTCMGAP/EXXWV_FYZ圖37LED燈和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)控制原理圖37單片機(jī)與上位機(jī)通信模塊該部分電路的設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)的P30與P31這兩個(gè)管腳接電平轉(zhuǎn)換電路芯片MAX232，再通過(guò)DB9一公一母RS232標(biāo)準(zhǔn)串口接頭連接到PC機(jī)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信。MAX232芯片是MAXIM公司專門為PC機(jī)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的電平轉(zhuǎn)換電路。該芯片與TTL/COMS電平兼容，片內(nèi)有2個(gè)發(fā)送器，2個(gè)接收器，供電電源為5V10。單片機(jī)與上位機(jī)通信電路圖如圖38所示J圖38單片機(jī)與上位機(jī)通信電路圖PC機(jī)界面效果圖如圖39所示圖39PC機(jī)界面效果圖38檢測(cè)模塊這部分電路主要是利用單片機(jī)的P15P17三個(gè)I/O口和一塊74HC595芯片以及兩塊CD4051芯片來(lái)控制檢測(cè)燈壞情況。單片機(jī)的P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。當(dāng)P1口作輸入口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。檢測(cè)單元部分電路原理圖如圖310所示LS1BEL20PFC67UD東34589KRMOIVGNQEAHUTP/XXW_YZ圖310檢測(cè)單元部分電路原理圖38174HC595作用及介紹74HC595在本電路中的作用是驅(qū)動(dòng)兩塊CD4051來(lái)控制各通道的選通，以達(dá)到對(duì)LED信號(hào)燈的燈壞輪流檢測(cè)。74HC595具有一個(gè)存儲(chǔ)器和8位移位寄存器，且具有三態(tài)輸出功能。移位寄存器有一個(gè)異步的低電平復(fù)位、一個(gè)串行移位輸入（DS）和一個(gè)串行輸出（Q7）11。存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的具備三態(tài)的總線輸出。8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。將串行輸入的8位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?位數(shù)字。74HC595引腳圖如圖311所示圖31174HC595引腳圖11382CD4051作用及介紹CD4051是由單八通道數(shù)字控制的模擬電子開(kāi)關(guān)。它有四個(gè)輸入端，分別是A、B、C三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端及一個(gè)INH禁止端。且它具有很低的截止漏電流及低導(dǎo)通阻抗。CD4051相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開(kāi)關(guān)，接通哪一通道由輸入的3位地址碼A、B、C決定。INH作為禁止端，當(dāng)“INH”1時(shí)，所有的通道都被禁止接通。對(duì)CD4051進(jìn)行操作，用的代碼格式是十六進(jìn)制。例如P10X07，這時(shí)CD4051選擇的是7號(hào)（二進(jìn)制111）通道。若模擬開(kāi)關(guān)的供電電源VDD5V，VSS0V，只要對(duì)此模擬開(kāi)關(guān)施加05V的數(shù)字控制信號(hào)，這里ABC數(shù)字控制信號(hào)就可以使用5V信號(hào)了,因?yàn)閂DD是5V,里面控制部分就都是5V邏輯。CD4051管腳圖如圖312所示圖312CD4051管腳圖9檢測(cè)原理STC89C52通過(guò)IO口模擬SPI總線驅(qū)動(dòng)74HC595來(lái)控制切換八路電子開(kāi)關(guān)CD4051輪流檢測(cè)LED發(fā)光二極管是否有損壞，即當(dāng)電子開(kāi)關(guān)切換到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)LED燈輸入端的電平是否與單片機(jī)引腳輸出端的電平相對(duì)應(yīng)。當(dāng)有燈壞時(shí)（即兩端電平不對(duì)應(yīng)），數(shù)據(jù)會(huì)傳回單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)做出處理，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)將燈壞信息傳送給上位機(jī)并顯示在PC機(jī)界面。39無(wú)線遙控模塊本設(shè)計(jì)無(wú)線模塊在電路中起到很重要的作用，它的作用就是將管理者的命令信息通過(guò)無(wú)線發(fā)射器發(fā)射到接收器并傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)做出處理，達(dá)到遠(yuǎn)距離控制的目的。無(wú)線接收有兩種，一種是超再生接收，一種是超外差接收。超再生接收受間歇振蕩頻率影響，電路的抗干擾性與接收靈敏度很難調(diào)節(jié)平衡，這樣就使得電路的穩(wěn)定性差，不適用與本設(shè)計(jì)。而超外差是將接收到的信號(hào)加以放大，并和本機(jī)產(chǎn)生的等幅振蕩信號(hào)相減，產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的中頻信號(hào)12。要得到的低頻調(diào)制控制信號(hào)就包含在產(chǎn)生的這個(gè)中頻信號(hào)的幅度中。先將這個(gè)中頻信號(hào)放大兩到三級(jí)，再進(jìn)行檢波，然后將中頻信號(hào)中所包含的低頻指令信息取出，才得到正確的遙控信號(hào)。因?yàn)椴捎昧酥蓄l放大器，使得它的信號(hào)放大倍數(shù)可以達(dá)到很大，所以電路的接收靈敏度大大提高。與超再生檢波電路相比，超外差式接收模塊無(wú)論是在抗干擾性上還是在接收靈敏度上，都優(yōu)于前者。因此，本設(shè)計(jì)選用超外差帶解碼接收模塊。該接收模塊主要芯片為編解碼芯片SC2272M4。391無(wú)線發(fā)射模塊無(wú)線發(fā)射模塊用到的是超外差帶解碼無(wú)線遙控器，該遙控器體積小，具有高穩(wěn)定性，采用SMT進(jìn)口貼片元件，聲表面諧振器穩(wěn)頻SAW，65G超高頻三極管具有穩(wěn)定好，抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在要求較高的工業(yè)控制等場(chǎng)合。主要的技術(shù)指標(biāo)1工作電壓DC12V（23A/12V電池一粒；2工作電流150M（空闊地，接收裝置靈敏度為105DBM）；7編碼類型固定碼A學(xué)習(xí)碼B，滾動(dòng)碼K可選；8振蕩方式SAW諧振；9外型尺寸5938514MM（LWH）；遙控器實(shí)物圖如圖313所示圖313遙控器實(shí)物圖392無(wú)線接收模塊接收板實(shí)物圖如圖314所示，它是采用臺(tái)灣生產(chǎn)的RF集成電路設(shè)計(jì)而成，超外差工作方式，SAW諧振，具有穩(wěn)定好，抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn),帶有解碼IC可直接使用，廣泛應(yīng)用在要求較高的工業(yè)控制等場(chǎng)合。圖314315M接收模塊XYDJM5V適用范圍1各種低速率數(shù)字信號(hào)的接收；4位數(shù)據(jù)無(wú)線接收；2工業(yè)遙控,遙測(cè),遙感；3防盜報(bào)警器信號(hào)接收,各種家用電器的遙控等。主要技術(shù)指標(biāo)如下工作電壓DC5V工作電流45MA調(diào)制方式調(diào)幅工作頻率315MHZ、4339MHZ（266433MHZ頻率段可任選）接收靈敏度（DBM）105DB工作溫度1070編碼方式焊盤編碼（固定碼）產(chǎn)品特點(diǎn)接收模塊的接受帶寬一般為10MHZ，出廠時(shí)一般調(diào)在315MHZ或43392MHZ。接收模塊一般采用DC5V供電，如有特殊要求可調(diào)整電壓范圍。接收模塊腳位及其使用說(shuō)明如表31所示表31無(wú)線接收模塊腳位極其使用說(shuō)明腳位名稱功能說(shuō)明1VT輸出狀態(tài)指示2D3數(shù)據(jù)輸出3D2數(shù)據(jù)輸出4D1數(shù)據(jù)輸出5D0數(shù)據(jù)輸出65V電源正極7GND電源負(fù)極ANT接天線端接收模塊一共有八個(gè)外部接口，上面有英文表示。其中“VT”表示接狀態(tài)指示燈端，“D0、D1、D2、D3表示輸出端，“5V”表示接電源正極，“GND”表示接電源負(fù)極，“ANT”表示接天線端。393無(wú)線編解碼SC2272M4SC2272M4是與SC2260R4/SC2262配對(duì)使用的一款無(wú)線遙控解碼集成電路。采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)531441（312）個(gè)地址編碼13。因此極大的減少了碼的沖突和非法對(duì)編碼進(jìn)行掃描以使匹配的可能性。SC2272M4的主要特點(diǎn)如下1工作電壓范圍寬（VCC46V）。2低功耗和較強(qiáng)的噪聲抑制能力。3最大12位三態(tài)地址管腳或6位數(shù)據(jù)管腳。4外接一個(gè)雙端電阻的振蕩電路。5數(shù)據(jù)輸出有鎖存、瞬態(tài)和自鎖型。SC2272M4對(duì)從DIN端子送入的信號(hào)進(jìn)行解碼。所送入的編碼波形被譯成字碼，它含有地址位，數(shù)據(jù)位和同部位，解碼出來(lái)的地址碼與所設(shè)置地址輸入端進(jìn)行比較。如果所設(shè)置的地址與連續(xù)2個(gè)字碼匹配，則SC2272M4做以下動(dòng)作A、當(dāng)解碼得到有“1”數(shù)據(jù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平；B、驅(qū)動(dòng)輸出為高電平。SC2272M4工作流程圖如圖315所示開(kāi)始電源接通后SC2272開(kāi)始待機(jī)是否收到信號(hào)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼解出來(lái)的地址碼與設(shè)置碼是否相同VT引腳輸出高電平電源是否關(guān)閉結(jié)束VT保持低電平否是是是否否圖315SC2272M4工作流程圖工作流程的具體描述上電后SC2272M4進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，檢查是否接收信號(hào)。若無(wú)接收信號(hào)，保持待機(jī)狀態(tài)；若收到信號(hào)，則將設(shè)置碼地址與接收碼地址進(jìn)行比較。當(dāng)設(shè)置地址與接收地址相匹配時(shí)，數(shù)據(jù)存到寄存器中。當(dāng)檢查到連續(xù)兩幀的碼地址都匹配且數(shù)據(jù)都一致時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)端有輸出，驅(qū)動(dòng)VT輸出。當(dāng)連續(xù)兩幀的碼地址不匹配時(shí)，VT不被驅(qū)動(dòng)，對(duì)于瞬態(tài)輸出型來(lái)說(shuō)，輸出數(shù)據(jù)復(fù)位12。無(wú)線收發(fā)這個(gè)模塊,在設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中遇到很多困難，經(jīng)過(guò)了多次修改調(diào)試后終于調(diào)試成功，明白了要應(yīng)用這無(wú)線收發(fā)模塊，則需要弄清楚以下幾點(diǎn)1編碼發(fā)射芯片2262和編碼接收芯片2272的地址碼必須一致；2單片機(jī)接收到的來(lái)自編碼接收芯片2272的數(shù)據(jù)碼和編碼發(fā)射芯片2262的數(shù)據(jù)碼必須一致；3編碼發(fā)射芯片2262和編碼接收芯片2272的振蕩電阻必須匹配；4通過(guò)使用天線來(lái)加強(qiáng)發(fā)射功率和增強(qiáng)接收靈敏度，以增大發(fā)射和接收的距離。第四章軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是依靠硬件和軟件的良好結(jié)合，硬件決定了系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和特性，而軟件則是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靈魂。本系統(tǒng)的軟件分為主程序和子程序。主程序控制整個(gè)系統(tǒng)，控制和協(xié)調(diào)各個(gè)執(zhí)行模塊。子程序?qū)崿F(xiàn)具體的性質(zhì)功能。本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、無(wú)線收發(fā)子程序、數(shù)碼顯示程序等等。主程序流程圖如圖41所示開(kāi)始初始化信號(hào)系統(tǒng)按設(shè)置好的默認(rèn)值正常運(yùn)行是否通過(guò)按鍵調(diào)整時(shí)間是否有信號(hào)燈損壞是否有無(wú)線請(qǐng)求信號(hào)結(jié)束返回按調(diào)整后的時(shí)間運(yùn)行報(bào)警并向上位機(jī)發(fā)送燈壞信息各路口紅燈按設(shè)置好的時(shí)間持續(xù)點(diǎn)亮之后，恢復(fù)點(diǎn)亮之前的狀態(tài)是否是是否否圖41主程序流程圖本設(shè)計(jì)主程序主要是完成上電初始化，按鍵設(shè)置處理，故障檢測(cè)處理，聲音報(bào)警，無(wú)線遙控處理，數(shù)碼管顯示等。其程序流程圖如圖41所示。整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中一些模塊相對(duì)簡(jiǎn)單，難點(diǎn)是故障檢測(cè)與無(wú)線遙控部分的設(shè)計(jì)。故障檢測(cè)的設(shè)計(jì)聯(lián)系到蜂鳴器報(bào)警與上位機(jī)顯示。檢測(cè)是在燈點(diǎn)亮?xí)r候進(jìn)行的，當(dāng)有燈壞時(shí)候，連接PC上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件會(huì)提示燈壞信息，并蜂鳴器會(huì)在5秒鐘報(bào)警一次。無(wú)線遙控部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)的意義很大體現(xiàn)部分，設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注意收發(fā)模塊地址碼的匹配和數(shù)據(jù)碼的一致等等。上電開(kāi)始燒錄成功后，系統(tǒng)導(dǎo)入時(shí)間設(shè)定值，檢測(cè)設(shè)定值是否在設(shè)定范圍內(nèi)，若是，則交通燈按設(shè)定時(shí)間值工作，否則，導(dǎo)入默認(rèn)設(shè)定值，按默認(rèn)值工作；同時(shí)進(jìn)行燈壞故障檢測(cè)，信息同時(shí)在上位機(jī)上顯示出來(lái)，判斷是否有燈壞，若有，蜂鳴器報(bào)警提示，并向上位機(jī)發(fā)送燈壞信息，若沒(méi)有，繼續(xù)按原來(lái)設(shè)定工作；燈壞檢測(cè)同時(shí)，系統(tǒng)將也會(huì)判斷是否有按鍵按下進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，若有紅綠燈按新的時(shí)間值進(jìn)行工作，若沒(méi)有，繼續(xù)原來(lái)時(shí)間值工作；同時(shí)，判斷有沒(méi)有上位機(jī)對(duì)時(shí)間的修改，若有，系統(tǒng)保存新的時(shí)間值，并按此工作，若沒(méi)有，系統(tǒng)按照原來(lái)時(shí)間值工作；判斷是否收到無(wú)線信息請(qǐng)求，若是，系統(tǒng)各個(gè)路口將都亮紅燈15秒（時(shí)間可以任意設(shè)定）模擬救護(hù)車通過(guò)，救護(hù)車通過(guò)后恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，若沒(méi)有，直接結(jié)束返回，按原來(lái)設(shè)定時(shí)間循環(huán)工作。第五章系統(tǒng)測(cè)試與分析51系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程也是比較花費(fèi)時(shí)間和精力的。先是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的資料查閱，慢慢積累相關(guān)知識(shí)，對(duì)一些主要芯片的技術(shù)資料也逐漸深入了解，并明確了畢業(yè)設(shè)計(jì)方案。然后使用專業(yè)的電路制圖軟件PROTELDXP來(lái)設(shè)計(jì)原理圖，再導(dǎo)入PCB圖。PCB圖中，元器件位置的擺放，既要考慮美觀、干擾等問(wèn)題，也要考慮到元器件的封裝是否和實(shí)際器件相匹配14。各元器件放好，接下來(lái)是布線。布線要遵守布線的原則，一般要求地線是最大的，其次是電源線，然后是信號(hào)線。畫好PCB圖后，將PCB圖進(jìn)行打印并壓板。如果出現(xiàn)壓制到銅板的線路不清楚或有斷開(kāi)的現(xiàn)象，用油性筆將其畫好補(bǔ)上，待油干之后將壓好的銅板用鹽酸與雙氧水混合配置成的腐蝕液進(jìn)行腐蝕泡制。泡板之后對(duì)廢液進(jìn)行回收，保護(hù)環(huán)境。然后選合適的鉆孔針對(duì)不同的封裝孔進(jìn)行打孔。打完孔后用砂紙擦去銅板上的碳粉，涂上用酒精和松香配置的松香水，因?yàn)檫@樣可以幫助焊接錫。最后是焊板，焊接的時(shí)間不能太久，焊太久容易燒壞元器件。還有就是要避免虛焊，虛焊會(huì)導(dǎo)致電路連接斷開(kāi)。焊完板，電路板就制作完成了，接下來(lái)的就是對(duì)單個(gè)模塊進(jìn)行一一調(diào)試。52單個(gè)模塊的調(diào)試制作好硬件之后，就進(jìn)行軟件編程，把兩者結(jié)合起來(lái)對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。各個(gè)模塊包括單片機(jī)部分，數(shù)碼管顯示器部分，LED發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊，燈壞檢測(cè)單元模塊以及無(wú)線收發(fā)模塊的接收和發(fā)射四個(gè)大模塊。單片機(jī)部分模塊，包括與串口連接部分，這部分主要利用串口測(cè)試助手測(cè)試串口是否可用，還得保證芯片MAX232正常工作，連接該芯片的幾個(gè)瓷片電容作用是隔直、耦合、旁路和濾波等等，開(kāi)始測(cè)試這部分時(shí)，串口已經(jīng)可用，由于瓷片電容的燒壞，還是沒(méi)法下載程序到單片機(jī)，當(dāng)換了一樣大小的電容后，單片機(jī)接串口部分調(diào)試成功。LED發(fā)光二極管和蜂鳴器的調(diào)試模塊也相對(duì)簡(jiǎn)單，只要熟悉蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)指令，線路連接正確，熟悉ULN2003用于驅(qū)動(dòng)提供電流給發(fā)光二極管的電路指令，通過(guò)對(duì)它們電流或電壓控制的編程，只要能讓它們發(fā)光或者報(bào)警，便算成功了。在燒入正確的程序后，發(fā)光二極管和蜂鳴器便可正常工作了。開(kāi)始測(cè)試時(shí)，用燒入流水燈的程序，下載運(yùn)行后，LED燈實(shí)現(xiàn)了流水燈功能，再對(duì)蜂鳴器部分下載相應(yīng)的程序，運(yùn)行后，蜂鳴器報(bào)警，還可以根據(jù)需要設(shè)置報(bào)警聲音連續(xù)或者間隔連續(xù)性。從而該部分調(diào)試成功。數(shù)碼管部分的調(diào)試相對(duì)而言是比較簡(jiǎn)單的，只要熟悉了它的那些指令，線路連接正確，便可以顯示出數(shù)字。通過(guò)對(duì)它的地址碼的編程，讓它顯示出所需要的數(shù)字，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的上下翻查詢就算是成功了。在燒入正確的數(shù)碼管測(cè)試程序，數(shù)碼管就能夠正常的顯示。實(shí)踐表明只要燒入正確得程序，下載運(yùn)行后，兩個(gè)四位數(shù)碼管顯示器則會(huì)依次顯示被所設(shè)置的數(shù)字，例如從1到9依次跳動(dòng)顯示。同時(shí)，還可以通過(guò)鍵盤上的選擇鍵和上下翻鍵來(lái)設(shè)置需要顯示的數(shù)字大小或者從多少開(kāi)始。燈壞檢測(cè)部分調(diào)試則需要嚴(yán)格的編寫程序，用軟件控制CD4051芯片以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與斷開(kāi)的控制，從而達(dá)到時(shí)刻對(duì)LED燈進(jìn)行檢測(cè)的目的。檢測(cè)結(jié)果由串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)并顯示在界面上。該部分必須以前面部分測(cè)試成功為基礎(chǔ)，當(dāng)前面部分調(diào)試成功后。燒入正確的程序，下載運(yùn)行，燈的工作情況就會(huì)在界面顯示出來(lái)。模擬燈壞情況是通過(guò)任意取下其中若干個(gè)LED燈下來(lái)，待刷新后，觀察界面的顯示情況，可看到相應(yīng)燈的工作情況。這塊調(diào)試過(guò)程中失敗了很多次，不過(guò)，經(jīng)過(guò)不斷的分析總結(jié)，不斷修改程序后，最終調(diào)試完成，達(dá)到目的。無(wú)線通信模塊是中心，是重點(diǎn)，如果調(diào)試不成功也就無(wú)法達(dá)到無(wú)線遙控的功能了。在剛開(kāi)始進(jìn)行無(wú)線模塊的調(diào)試時(shí)，它并不能像預(yù)想的那樣有效的控制LED燈的點(diǎn)亮，LED燈沒(méi)有反應(yīng)，沒(méi)有任何的變化效果。仔細(xì)閱讀了SC2272M4的相關(guān)資料才明白，SC2272M4的VT腳輸出端解碼有效變成了高電平，而單片機(jī)不能判別上升沿的電平，只能判別低電平和下降沿。所在改進(jìn)時(shí)在VT腳到INT0腳之間加了一個(gè)非門。做完這些之后又出現(xiàn)了新的問(wèn)題，那就是收發(fā)不是很遠(yuǎn)或者很難收發(fā)到，模塊上有加天線的位置，因?yàn)閷?duì)于如何制作天線不是很懂就拿了一些漆包線來(lái)繞制，但問(wèn)題依然沒(méi)有解決，經(jīng)過(guò)嘗試幾種天線，一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行測(cè)試并進(jìn)行比較，最后用一個(gè)比較細(xì)的網(wǎng)線拉直焊在模塊上效果最好。由于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率的倍頻會(huì)對(duì)接收模塊產(chǎn)生干擾，因此需要盡量降低CPU晶體的頻率來(lái)增加無(wú)線接收設(shè)備的靈敏度15。由于受到環(huán)境因素的影響，比如隔墻等，它的發(fā)射距離有所影響。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的調(diào)試得知，無(wú)線收發(fā)的距離與天線關(guān)系密切，天線的粗細(xì)，長(zhǎng)短，材料等都直接影響收發(fā)的靈敏度和收發(fā)距離。串口通信用串口調(diào)試助手來(lái)調(diào)試。首先，通過(guò)串口調(diào)試助手可以檢測(cè)電路板串口部分是否與電腦聯(lián)上；其次，用串口調(diào)試助手查看單片機(jī)執(zhí)行發(fā)送的指令是否正確。串口調(diào)試助手如圖51所示。圖51串口調(diào)試助手上位機(jī)PC界面是通過(guò)串口聯(lián)接到電腦上工作的軟件，通過(guò)界面可以觀察交通燈的工作情況，有助于完成等壞檢測(cè)功能等等。PC界面如下圖52所示。圖52上位機(jī)PC界面53系統(tǒng)測(cè)試主要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)1正常的交通燈功能；2定時(shí)時(shí)間調(diào)整可以任意設(shè)定交通燈各個(gè)狀態(tài)下的工作時(shí)間；3無(wú)線遙控功能無(wú)論交通燈處于何種狀態(tài)，只要按遙控發(fā)射接收信號(hào)，各路口LED燈馬上只亮紅燈，持續(xù)設(shè)定的時(shí)間后，回復(fù)原來(lái)狀態(tài)；4無(wú)線遙控距離大于等于100米；5燈壞故障檢測(cè)蜂鳴器燈壞報(bào)警，通過(guò)串口聯(lián)機(jī)到電腦上，提供上位機(jī)監(jiān)控顯示；6數(shù)碼管顯示屏工作數(shù)碼管分組顯示各路口LED燈亮?xí)r間。第六章總結(jié)本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷的測(cè)試和調(diào)試，已經(jīng)能很好的實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)不難,軟件方面稍微有點(diǎn)復(fù)雜，不過(guò)整體易于開(kāi)發(fā),操作方便實(shí)用。此外，本系統(tǒng)還可以根據(jù)實(shí)際要求，設(shè)置指示燈定時(shí)時(shí)間，滿足交通實(shí)際需要。本系統(tǒng)可應(yīng)用于各個(gè)城市郊區(qū)十字路口等場(chǎng)所，可以有效地方便特殊車輛優(yōu)先通過(guò)和交通燈管理等需求，給日常人們生活帶來(lái)方便，提升城市交通質(zhì)量，有很強(qiáng)的實(shí)用性。有燈壞故障檢測(cè)和特殊車輛優(yōu)先通過(guò)的交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央控制單元,并結(jié)合軟件編程,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遙控控制的功能,符合現(xiàn)代以及將來(lái)無(wú)線傳輸在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，滿足智能化、安全節(jié)能的方向。通過(guò)這次富有意義而又深刻的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使筆者更加深入的了解到了無(wú)線傳輸模塊、數(shù)碼管顯示、以及STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)功能和具體應(yīng)用，也使筆者更深入的學(xué)習(xí)了電路PCB板的設(shè)計(jì)與制作。更熟練掌握了PROTELDXP電路板制圖軟件的使用。本次設(shè)計(jì)，不但鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而且還增長(zhǎng)了課外的知識(shí)，受益匪淺，能力得到了提升，有著實(shí)質(zhì)性意義。參考文獻(xiàn)1陳宗梅交通燈控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)J重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，14（2）1241252王長(zhǎng)君我國(guó)城市交通管理智能化的問(wèn)題與對(duì)策J交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2001,132042063李朝青無(wú)線發(fā)送/接收IC芯片及其數(shù)據(jù)通信技術(shù)選編2M北京北京航空航天大學(xué)出版社,200417294李正浩等51單片機(jī)在LED數(shù)碼管顯示中的應(yīng)用J實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2006，4（Z1）95985范賽華等鍵盤擴(kuò)展設(shè)備ZLG7290在UC/OSII操作系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)J科學(xué)技術(shù)與工程，2009，9（7）193419376熊為霞，譚文若串行接口LED數(shù)碼管及鍵盤管理器件ZLG7289A的原來(lái)與應(yīng)用J外國(guó)電子元器件，2004，（4）62667盧旭錦基于KEILC的AT24C02串行E2PROM的編程J現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（8）1541608方煒電話銀行系統(tǒng)密碼撥號(hào)器設(shè)計(jì)J華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，26（3）1941959謝自美電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試M武漢華中科技大學(xué)出版社，2000344110陳廷俠，趙紅枝MAX232在串口通信中的作用分析與測(cè)試J新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，26（4）192111翟震,張春玲用74HC595芯片驅(qū)動(dòng)LED的電路設(shè)計(jì)J機(jī)床與液壓，2004，（12）15115212顏建軍，劉哲緯單相電動(dòng)機(jī)的無(wú)線遙控調(diào)速控制器J輕工機(jī)械，2010，28（5）707113吳文佳PT2262/PT2272編解碼IC在無(wú)線智能報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用J世界電子元器件，2004，（12）454614MAXJSCHINDLERMICROPROCESSORSOFTWAREDESIGNMHAYDENBOOKCOMPANY,INC，2002212715IBRAHIMKAYANUSRETTANDEREKPATHERTONAREFINEMENTPROCEDUREFORPIDCONTROLLERSJELECTRICALENGINEERING，2006，88215221附錄一、系統(tǒng)實(shí)物圖二、系統(tǒng)正常工作圖三、系統(tǒng)特殊情況下圖四、上位機(jī)界面顯示截圖五、系統(tǒng)部分程序/延時(shí)函數(shù)部分/INCLUDE“DELAYH“INCLUDE“MCUH“INCLUDE“INTRINSH“IFDEFAT89C51VOIDUSDELAYUCHARUSUS1DO_NOP_USWHILEUSVOIDMSDELAYUCHARMSDOUSDELAY250USDELAY250USDELAY250USDELAY70MSWHILEMSENDIF/IFDEFAT89C51RD2VOIDUSDELAYUCHARUSUS3DO_NOP_USWHILEUSVOIDMSDELAYUCHARMSDOUSDELAY250USDELAY250USDELAY250USDELAY200MSWHILEMSVOIDDELAYHWVOID/紅外解碼用的延時(shí)UCHARI13WHILEIIVOIDDELAYMSUCHARI/延時(shí)函數(shù)UCHARJ,KFORJIJ0JFORK110K0K/ENDIF/數(shù)碼管部分/INCLUDE“IICH“INCLUDE“DELAYH“INCLUDE“MCUH“INCLUDE“SHUMAGUANH“INCLUDE“LEDH“INCLUDE“COUNTTIMEH“UCHARSMG_DISPLAY_NUM0,1,2,3,4,5,6,7,8,9/初始化，數(shù)碼管上要顯示的數(shù)字范圍VOIDSMGINITVOIDI2CWRITEZLG7290ADDR,FLASHONOFF,LIGHTONLY/數(shù)碼管只亮不滅I2CWRITEZLG7290ADDR,SCANNUM,EIGHT/可掃描數(shù)碼管8位/I2CWRITETWODATABIT0,SMG_DISPLAY_NUM2VOIDSMG_DISPLAYVOID/東西路口I2CWRITETWODATABIT0,SMG_DISPLAY_NUMTEN_SECOND_EWI2CWRITETWODATABIT1,SMG_DISPLAY_NUMONE_SECOND_EWI2CWRITETWODATABIT4,SMG_DISPLAY_NUMTEN_SECOND_EWI2CWRITETWODATABIT5,SMG_DISPLAY_NUMONE_SECOND_EW/南北路口I2CWRITETWODATABIT2,SMG_DISPLAY_NUMTEN_SECOND_SNI