畢業(yè)設(shè)計（論文）智能交通信號燈系統(tǒng)仿真

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目: 智能交通信號燈系統(tǒng)仿真 姓 名: 學(xué) 院: 專 業(yè): 班 級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 職稱: 2011年 5 月 13 日南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制目 錄摘要1關(guān)鍵詞1abstract1key words1緒論11智能交通燈的歷史背景21.1智能交通燈的國內(nèi)外發(fā)展狀況 21.1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 21.1.2國外研究現(xiàn)狀31.2本課題的研究目的和意義41.3本文的主要工作52 plc相關(guān)知識52.1 plc的概述以及特點52.1.1 plc的特點 52.2 plc的結(jié)構(gòu)原理 52.2.1 plc的分類 52.2.2 plc的結(jié)構(gòu) 52.2.3 plc的工作原理 62.3

2、 plc的匯編語言及基本指令 62.3.1 plc的匯編語言 62.3.2 plc的基本指令 73 proteus簡介103.1 proteus綜述103.2 isis設(shè)計 113.3 proteus isis原理圖設(shè)計143.4 proteus 軟件eda 技術(shù)的優(yōu)點 163.4.1 實驗資源豐富 173.4.2 實驗周期少173.4.3 硬件投入少 173.4.4 實驗過程損耗小183.5 proteus 與kei 的聯(lián)調(diào)184. 本文設(shè)計的交通燈工作原理 195. 總結(jié)206. 致謝20附錄a 源程序代碼及注釋21 智能交通信號燈系統(tǒng)仿真農(nóng)業(yè)電氣化及其自動化專業(yè)學(xué)生 指導(dǎo)教師 摘要：交通

3、燈是城市交通監(jiān)管系統(tǒng)的重要組成部分，對于保證機動車輛的安全運行，維持城市道路的順暢起到了重要的作用。隨著車輛的日益增多，交通問題將日趨嚴重?？赏ㄟ^多修建道路或 車輛的辦法來解決，但道路的增加是有限的，而限制撤了會使汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)受到壓制。目前，發(fā)達國家的交通主要是向智能化交通方向發(fā)展。交通燈是管理城市交通的重要工具，交通燈對道路交通流的影響近年來引起廣大學(xué)者的廣泛注意。目前絕大部分交通燈其時間都是設(shè)定好的，不管是車流高峰還是低谷，紅綠燈的時間都固定不變，還有一些交通燈能根據(jù)簡單劃分的時間段來調(diào)整時間，但控制起來都不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達到最優(yōu)。本論文在plc的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際，

4、采用模糊邏輯的測試方法，對整個道路的交通現(xiàn)狀進行簡單的統(tǒng)計。設(shè)計中采用at89c52單片機對整個系統(tǒng)進行簡單的控制，用匯編語言進行程序控制的編訂，采用單片機仿真軟件proteus進行仿真模擬。經(jīng)過模擬仿真得出整個系統(tǒng)的都可以實現(xiàn)預(yù)定的功能，具有一定的實用性。關(guān)鍵詞：智能交通燈；proteus；plcintelligent traffic light system simulation student majoring in agricultural electrification and automation tutor abstract：the traffic light is urban

5、traffic supervision system important constituent, to guarantee safe operation of motor vehicles, maintain the urban road smooth played an important role. with the increasing of vehicles, the traffic problem will become more and more serious. but through many roads or vehicles solution to the increas

6、e, but the road is limited, and the limit retreated can make cars and related industry suppressed. at present, the traffic is mainly developed countries to intelligent traffic direction. the traffic light is the important tool of urban traffic management, traffic lights on road traffic flow caused b

7、y the influence of the majority of scholars in recent years attention. currently most of the traffic lights its time are set good, whether it is the lowlands, traffic light traffic peak time fixed, and some traffic lights can according to simple period of time to adjust divided, but not very flexibl

8、e control together, which makes the city traffic regulation cannot achieve optimal. this paper on the basis of the plc, combined with the actual, the fuzzy logic test method, for the whole road traffic situation in the simple statistics. by at89c52 single chip computer in the design to the whole sys

9、tem simple control, in assembler language program control development, proteus one-chip computer simulation software simulation. through simulation of the whole system can be obtained for achieving function, has practical value.key words: intelligent traffic lights; proteus; plc緒論 交通信號燈是交通信號中的重要組成部分

10、，是道路交通的基本語音。交通信號燈由紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。道路交通信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個類別，是為了加強道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用率，改變交通狀況的一種重要工具，適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號控制機控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。城市交通信號控制是通過對交通流量的調(diào)節(jié)以達到改善人和貨物的安全運輸，提高運營效率。交通系統(tǒng)時一個具有隨機性、模糊性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型非常困難，有時甚至無法用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法加以描述。目前大多采用的自適應(yīng)信號控制，它需要數(shù)學(xué)建模，且不考慮交通延誤、停車次數(shù)等。所以經(jīng)典控制

11、法很難得到滿意的效果。而智能控制是一種無須建立數(shù)學(xué)模型的控制方法，它能模仿有經(jīng)驗的交警指揮交通時的思路，達到很好的控制效果。當今世界各國的大城市無不存在著交通擁擠的問題。目前，我國汽車數(shù)量約占世界的2%，交通事故死亡人數(shù)卻占到15%左右。交通安全問題成為嚴重制約和諧社會建設(shè)的重要因素。道路交通系統(tǒng)的運行也正面臨著極大挑戰(zhàn)，道路交通安全形勢極其嚴峻。然而有限的土地和經(jīng)濟制約使得道路建設(shè)不可能達到相對滿意的里程數(shù)，所以要求在不斷擴張道路規(guī)模的同時，提高交通路網(wǎng)的通行能力。這就需要綜合運用現(xiàn)代信息與通訊技術(shù)等手段來提高交通運輸效率。智能交通系統(tǒng)its（intelligent transportati

12、on dystem-its）便是指在對上述問題提出一些根本性解決方案。 1智能交通燈的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究意義11 智能交通的國內(nèi)外發(fā)展狀況 111 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 隨著公路交通運輸?shù)陌l(fā)展，交通擁擠、道路阻塞和交通事故頻繁發(fā)生等問題越來越嚴重地困擾著世界各大城市。在我國，長期以來城市人均道路面積一直處于低水平狀態(tài)，近十年有了較快發(fā)展，人均面積由2.8平方米上升到6.6平方米。盡管其增長幅度較快，仍趕不上城市交通流量年均20%的增長速度。目前全國32個百萬人口以上的大城市中，有27個城市的人均道路面積低于全國平均水平，另外，最近幾年也是大城市機動車增長速度最快的年份，轎車、客車、面包車以及摩托車

13、的增幅年均在15%以上。相對于交通運輸工具的飛速發(fā)展，我國交通配套設(shè)施建設(shè)明顯滯后，道路安全網(wǎng)絡(luò)、道路標識、交通指揮中心仍然不足。單獨從車輛方面或道路方面考慮，均很難有效地解決交通問題。通過采用信息通信技術(shù)、電子技術(shù)以及其他科學(xué)技術(shù)把它們聯(lián)系起來，并實現(xiàn)只能化的its才能解決根本問題，交通信息化需要融合科技力量才能使目前的交通問題得到改善。我國城市交通信息化目前還處于起步階段，無論是交通管理中心、信息服務(wù)中心的平臺建設(shè)，還是交通工具的導(dǎo)航系統(tǒng)配備都不完善，只能交通系統(tǒng)中的各部門、各個環(huán)節(jié)直接的銜接、配合還存在問題。這些因素嚴重制約著我國城市交通信息化的發(fā)展。全國大中城市普遍存在著道路擁擠、車輛

14、堵塞、交通秩序混亂的現(xiàn)象。概況起來，目前我們城市交通主要呈現(xiàn)出下列特點和問題：城市規(guī)模逐步擴大，運輸壓力沉重；機動車增長加快，道路容量不足；路網(wǎng)不合理，交通管理水平低下；公共交通萎縮，出行結(jié)構(gòu)不合理。我國的its研究和實施起步較晚，90年代中期以來，在交通部的組織下，我國交通運輸界得科學(xué)家和工程技術(shù)人員開始跟蹤its技術(shù)，并取得很大的進步。我國政府在繼續(xù)加快基礎(chǔ)建設(shè)的同時，已提出將智能交通作為我國未來交通運輸領(lǐng)域發(fā)展的重要方向和優(yōu)先領(lǐng)域予以重點支持。1998年1月交通部批準成立了國家智能交通系統(tǒng)工程研究中心，依托單位為交通部公路科學(xué)研究所。在交通部的組織下，該中心承擔了部分重點項目的研究“智能

15、交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”。通過該項目的研究，提出我國智能交通系統(tǒng)發(fā)展的整體框架，為交通運輸界提供指導(dǎo)性意見。在“十五”期間，由科學(xué)技術(shù)部牽頭，國家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心承擔、全國20余所高校和研究所參與的國家重大公關(guān)項目“its體系框架”和“its標準體系及關(guān)鍵標準制定”已經(jīng)通過國家鑒定。112 國外的研究現(xiàn)狀 從國際上智能交通系統(tǒng)的發(fā)展歷史來看，各國普遍認為起步于60-70年代的交通管理計算機化就是智能交通系統(tǒng)的萌芽。隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，交通管理和交通工程桌布發(fā)展成智能交通系統(tǒng)，但是智能交通系統(tǒng)與原來意義上的交通管理和交通工程有著本質(zhì)的區(qū)別，智能交通系統(tǒng)強調(diào)的是系統(tǒng)性、信息的交互

16、性以及服務(wù)的廣泛性，其核心技術(shù)是交通流理論、信息技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)和系統(tǒng)工程等。 智能交通系統(tǒng)目前在歐美等發(fā)達國家正得到廣泛應(yīng)用。據(jù)測，應(yīng)用智能交通系統(tǒng)后，可有效提高 運輸效益，使交通擁擠降低20%。延誤損失減少10-25%。車禍降低50-80%，油料消耗減少30%。美國its發(fā)展狀況：美國是應(yīng)用its較為成功的國家之一。1995年3月，美國交通部出版了“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”，明確規(guī)定了智能交通燈的7大領(lǐng)域和29個用戶服務(wù)功能，并確定了到2005年的年度開發(fā)計劃。7大領(lǐng)域包括：出行和交通管理系統(tǒng)，出行需求管理系統(tǒng)，公共交通運營系統(tǒng)，商用車輛運營系統(tǒng)，電子收費系統(tǒng)，應(yīng)急管理系統(tǒng)，

17、先進的車輛控制和安全系統(tǒng)。據(jù)報道，目前its在美國的應(yīng)用已達80%以上。而且相關(guān)的產(chǎn)品也較先進。美國its應(yīng)用在車輛安全系統(tǒng)（占51%），電子收費（占37%），公路及車輛管理系統(tǒng)（占28%），導(dǎo)航定位系統(tǒng)（占20%），商業(yè)車輛管理系統(tǒng)（占14%）方面發(fā)展較快。美國聯(lián)邦政府1990-1997年用于its研究開發(fā)的年度預(yù)算總計為12.935億美元，20年發(fā)展規(guī)劃投資預(yù)算約為400億美元。美國政府要求將its的發(fā)展與建設(shè)納入各級政府的基本投資計劃之中，大部分資金由聯(lián)邦、州和各級地方政府提供，也注重調(diào)動私營企業(yè)的投資積極性。日本its發(fā)展狀況：日本早在1973年就開始了對智能交通系統(tǒng)的研究。日本its

18、規(guī)劃體系包括：先進的導(dǎo)航系統(tǒng)，安全輔助系統(tǒng)，交通管理最優(yōu)化系統(tǒng)，道路交通管理高效化系統(tǒng)，公交支援系統(tǒng)，車輛運營管理系統(tǒng)，行人誘導(dǎo)系統(tǒng)和緊急車輛支援系統(tǒng)。日本的its主要應(yīng)用在交通信息提供、電子收費、公共交通、商業(yè)車輛管理以及緊急車輛優(yōu)先等方面，目前在日本已有超過1800萬人的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)用戶。日本政府1996-1997年用于its研究開發(fā)的預(yù)算為161億日元，用于its實用化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的預(yù)算為1285億日元。1996年，“推進its總體構(gòu)想”推出了一個投資預(yù)算7.8兆日元的20年規(guī)劃。日本走政府與民間企業(yè)相互合作的道路，如車輛信息通訊系統(tǒng)（vics）的運作方式極大地調(diào)動了企業(yè)的積極性，加速

19、了日本its的開發(fā)與應(yīng)用。歐洲its發(fā)展狀況：歐洲在its應(yīng)用方面的進展介于日本和美國之間。目前正在進行telematic的全面開發(fā)，計劃在全歐洲建立專門的交通（以道路交通為主）無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，并正在開發(fā)先進的出行信息服務(wù)系統(tǒng)（atis），車輛控制系統(tǒng)（avcs），商業(yè)車輛運行系統(tǒng)（acvo），電子收費系統(tǒng)等。在20世紀80年代中期，歐洲10多個國家投資50多億美元，旨在完善道路設(shè)施，提高服務(wù)水平。歐盟從1984年到1998年僅用于its共同研究開發(fā)項目的預(yù)算就達280億歐洲貨幣單位。其他國家its發(fā)展狀況：韓國its示范工程選在光州市，預(yù)計耗資100億韓元，選取了交通感誚信號系統(tǒng)，公共車乘客

20、信息系統(tǒng)，動態(tài)線路引導(dǎo)系統(tǒng)，自動化，及時播報系統(tǒng)，電子收費系統(tǒng)，停車預(yù)報系統(tǒng)，動態(tài)測重系統(tǒng)，its中心等9項內(nèi)容；馬來西亞its建設(shè)集中在多媒體超級走廊，從位于吉隆坡88層的國油雙峰塔開始，南伸至雪邦新國際機場，達750平方公里。目標是利用兆位光纖網(wǎng)絡(luò)，把多媒體資訊城，國際機場，新聯(lián)邦首都等大型基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系起來；新加坡its建設(shè)集中在先進的城市交通管理系統(tǒng)方面，該系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)功能，如信號控制，交通檢測，交通誘導(dǎo)外，還包括用電子計費卡控制車流量。在高峰時段和擁擠路段還可以自動提高通行費，盡可能合理地控制道路的使用效率。1.2本課題的研究目的和意義 通過設(shè)計一個交通信號燈控制系統(tǒng)，從而鍛煉自己

21、的動手能力，深入了解一下交通燈的工作原理。綜合應(yīng)用微機原理等課程方面的知識，熟練掌握仿真系統(tǒng)的使用方法，達到提高綜合應(yīng)用相關(guān)知識的能力，掌握系統(tǒng)全部設(shè)計過程的目的。通過課程設(shè)計，熟練掌握匯編語言的編程方法，將理論聯(lián)系到實踐中去，提高我們的動腦和動手的能力，提高我們的邏輯抽象能力。隨著社會的發(fā)展，人們的消費水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。車輛的增加反映出了國家的整體進步，但是也給人民帶來了其他的一些負面的影響。我國是13億多人口的大國，到2006年，全國的機動車保有量超過了8000萬，而全國公路通車總里程只有14.8萬公里。靜態(tài)比例為：人均車輛越0

22、.5輛，而人均道路只有0.00011公里；每輛車均道路占有量約為0.002公里；且其中90%的道路屬于機動車與非機動車和行人混雜。今后幾年機動車輛數(shù)字還在急劇增加，道路超負荷承載，致使交通事故逐年增加。因此我們需要開發(fā)新型的交通控制系統(tǒng)。13本文的主要工作本文主要的任務(wù)就是介紹plc，proteus的相關(guān)知識，重點介紹了，本課題設(shè)計的軟件及其仿真的過程。對于設(shè)計中出現(xiàn)的許多問題進行了自己的思考分析，還有一些自己做這個設(shè)計的一些心得，對于整個畢業(yè)設(shè)計的總體思考，使自己的這次畢業(yè)設(shè)計對于自己的意義更加的深刻。2. plc相關(guān)知識21 plc的概述以及其特點可編程控制器（programmable c

23、ontroller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。211 plc的特點1.可靠性高，抗干擾能力強；2.通用性高，使用方便；3.程序設(shè)計簡單，易學(xué)，易懂；4.采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；5. 系統(tǒng)設(shè)計周期短；6

24、. 安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量?。?.對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強，可進行柔性生產(chǎn)。22 plc的分類以及結(jié)構(gòu)原理2.21 plc 的分類 1按plc的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式；2. 按plc的i/o點數(shù)分類：1）小型256點以下；2）中型256點以上，2048點以下；3）大型2048點以上；3.按plc功能分類：抵擋類，中檔型，高檔型；222 plc的結(jié)構(gòu) plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc

25、包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。plc的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：圖1 plc的基本結(jié)構(gòu)圖2.2.3 plc的工作原理 輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。程序執(zhí)行階段：plc對用戶程序掃描。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動外部負載。3. proteus簡介31 proteus 綜述 proteus 軟件是由英

26、國lab center electronics 公司開發(fā)的eda 工具軟件。proteus軟件已有近20 年的歷史，在全球已得到廣泛使用。proteus 軟件集成了高級原理布圖、混合模式spice 電路仿真、pcb 設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。如圖所示，proteus 是一個完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺：isis 為功能強大的原理布線工具；ares pcb 設(shè)計為一個完整的pcb 設(shè)計系統(tǒng)。 圖3系統(tǒng)特性：1） isis 原理布圖：一個易用而又功能強大的工具；2） prospice 混合模型spice 仿真：可以升級到獨特的虛擬系統(tǒng)模型技術(shù)的工業(yè)標準spice3f5f 仿真器

27、； 3） ares pcb 設(shè)計：具有32 位數(shù)據(jù)庫、元件自動布置、撤消和重試的自動布線功能的超強性能的pcb 設(shè)計系統(tǒng)； 4）標準圖形用戶界面；5）保證所有的重要模塊的操作性能和兼容性；6） 支持windows 98/me/2000/xp； 7）產(chǎn)品完全可以信賴：超過15 年的連續(xù)不斷的開發(fā)；此系統(tǒng)的成型得益于多年來的持續(xù)開發(fā)，世界著名的電子雜志電在世界（eww）在關(guān)于pcb 設(shè)計系統(tǒng)的文章中將proteus 軟件評為最好的產(chǎn)品。proteus軟件由isis和ares兩個軟件構(gòu)成，其中isis是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真軟件，ares是一款高級的布線編輯軟件。 isis是一個操作簡便而功能強大的

28、原理繪圖工具。proteus軟件的虛擬系統(tǒng)模型使用了混合模式的spice電路仿真，動態(tài)器件和微控制器模型，實現(xiàn)了完整的基于微控制器設(shè)計的協(xié)同仿真。proteus軟件第一次真正使在物理原型出來之前對各類設(shè)計的開發(fā)和測試成為可能。 proteus 軟件支持許多通用的微控制器，如pci、avr、hc11 以及8051；包含強大的調(diào)試工具，具有對寄存器和存儲器，斷點和單步模式iar c-spy、keil、malab等開發(fā)工具的源程序進行調(diào)試的功能；能夠觀察代碼在仿真硬件上的實時運行效果、對顯示、按鈕、鍵盤等外設(shè)的交互可視化進行仿真；具有6000 多種模擬和數(shù)字器件的模型庫；具有單步斷點設(shè)置等調(diào)試功能；

29、能夠與常用的匯編器、編譯器如iar、keil、proton 等協(xié)同調(diào)試；有直流電流表/電壓表、交流電壓表/電流表、示波器邏輯分析儀、計數(shù)/按時/頻率計虛擬終端、spi 調(diào)試器等虛擬儀器，以仿真中的測量記錄提供了方便；支持圖形化的分析功能，具有頻率特性、傅立葉、失真、噪聲分析等多種繪圖方式、可將仿真曲線精美地繪制出來。3.2 isis 設(shè)計 proteus isis是英國labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它的工作界面是一種標準的windows界面，如圖所示，包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象

30、選擇器窗口、圖形編輯窗口。 圖5proteus vsm 中的整個電路分析是在isis 原理圖設(shè)計模塊下延續(xù)下來的，原理圖中包含： 1）直接布置在線路上的探針：電壓探針（voltage probes），可在模擬仿真和數(shù)字仿真中使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值，而在數(shù)字電路中，記錄邏輯電平及其強度。電流探針（current probes），僅可在模擬電路中使用，并可顯示電流方向。2）電路激勵：dc：直流電壓源。sine：幅值、頻率、相位可控的正弦波發(fā)生器。pulse：幅值、周期和上升/下降沿時間可控的模擬脈沖發(fā)生器。exp：指數(shù)發(fā)生器。sffm：單頻率調(diào)頻波信號發(fā)生器。pwlin：任意分段線形脈

31、沖、信號發(fā)生器。file：file 信號發(fā)生器。數(shù)據(jù)來源于ascii 文件。audio：音頻信號發(fā)生器。dstate：穩(wěn)態(tài)邏輯電平發(fā)生器。dedge：單邊沿信號發(fā)生器。dpulse：單周期數(shù)字脈沖發(fā)生器。dclock：數(shù)字時鐘信號發(fā)生器。dpattern：模擬信號發(fā)生器。電路激勵多用于模擬電路或數(shù)字邏輯電路中，它們作為觸發(fā)源激勵電路。由于本設(shè)計是對單片機以及其外圍電路進行仿真，激勵源是單片機的各i/o 口，設(shè)計中沒有使用激勵源。但可以把其中的各種信號發(fā)生器看成plc 的電路輸出或者時序信號發(fā)生器，應(yīng)用于學(xué)生以后的設(shè)計中。3）虛擬儀器：虛擬示波器（oscilloscope）邏輯分析儀（logic

32、 analyzer）定時技數(shù)器（counter timer）虛擬終端（virtual terminal）spi 調(diào)試器（spi debugger）i2c 調(diào)試器（i2c debugger）信號發(fā)生器（signal generator）模式發(fā)生器（pattern generator）電壓表和電流表（ac/dc voltmeters/ammeters）虛擬儀器的設(shè)計使原理圖的設(shè)計更加貼近現(xiàn)實，雖然電路中無法呈現(xiàn)出現(xiàn)實電路的干擾，但也最大程度上的幫助設(shè)計者了解電路關(guān)鍵節(jié)點的情況，而這也是保證設(shè)計的客觀性的工具。4）曲線圖表：模擬圖表（analogue）數(shù)字圖表（digital）混合分析圖表（mixe

33、d）頻率分析圖表（frequency）轉(zhuǎn)移特性分析圖表（transfer）噪聲分析圖表（noise）失真分析圖表（distortion）傅立葉分析圖表（fourier）音頻分析圖表（audio）交互分析圖表（interractive）一致性分析圖表（conformance）直流掃描分析圖表（dc sweep）交流掃描分析圖表（ac sweep）曲線圖表的出現(xiàn)使信號的檢測和觀察簡單明了化，信號是否失真、信號的頻譜、信號的大小在分析儀中清楚可見。這一點，在模擬電路設(shè)計中有著重要的作用，學(xué)生在模擬電路設(shè)計中將如魚得水。3.3 proteus isis 原理圖設(shè)計：isis 具有智能原理圖輸出流程8：

34、1）設(shè)置編輯環(huán)境：用戶可以可自定義圖形外觀，包括線寬、填充類型、字符等2）原理圖連線：點擊元件引腳或者先前連好的線，就能實現(xiàn)連線；也可使用自動連線工具連線3）建立網(wǎng)絡(luò)表：網(wǎng)絡(luò)表是電路板與電路原理圖之間的紐帶。建立的網(wǎng)表用于pcb 制板。4）報表輸出：材料報表、erc 報表等。如圖是isis 原理圖輸出的流程圖，由此可見isis 設(shè)計的智能性和人性化使原理圖的設(shè)計簡明高效。圖6isis 運行于windows 操作系統(tǒng)上，特點突出： 1）實現(xiàn)了單片機仿真和 spice 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232 動態(tài)仿真、i2c 調(diào)試器、spi調(diào)

35、試器、鍵盤和lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：arm7(lpc21xx)、8051/52 系列、avr 系列、pic10/12/16/18 系列、hc11 系列以及多種外圍芯片。3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil、mplab 等軟件。4.本文設(shè)計的軟件的過程本課題在基礎(chǔ)的交通信號燈的基礎(chǔ)上，加上了模糊的測試，使交通燈具有智能的特性

36、。在常規(guī)的交通信號燈系統(tǒng)里，綠燈紅燈的時間是固定不變的，在我們現(xiàn)在的城市交通里，經(jīng)常出現(xiàn)單道路的交通堵塞現(xiàn)象，眼睜睜的看著另外的一條路沒車走，自己的這條路車輛爆滿。對于這樣的現(xiàn)象，我在設(shè)計的時候加以考慮了下，由于設(shè)備的欠缺，所以在仿真的時候我用計數(shù)器對道路的過往車輛進行簡單的計數(shù)，當在單位的時間里通過的車輛數(shù)目得到一定的程度，這個道路的綠燈會延長亮的時間，使整個道路的車輛堵塞得到一定的緩解作用。若要是做硬件部分，我覺得應(yīng)該用傳感器，利用傳感器來統(tǒng)計車流量然后傳入單片機做出相應(yīng)的調(diào)整。由于交通信號燈的普及化，導(dǎo)致交通信號燈的工作原理都是很明白，下面對本文的設(shè)計的交通進行系統(tǒng)的分析介紹。4.1 軟

37、件程序進行簡要的介紹 根據(jù)設(shè)計要點，軟件設(shè)計首先應(yīng)對系統(tǒng)資源進行進行分配和說明。為了增加程序的可讀性，理清程序的編寫思路，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，可按以下10個模塊編寫程序： 1.主程序模塊：主要完成ram清零，t0定時器的設(shè)置，綠、黃燈的初值設(shè)定，鍵盤查詢以及各子程序的調(diào)用。2.定時中斷服務(wù)程序模塊：產(chǎn)生0.1秒和1秒的定時信號，每到了1秒鐘，使南北綠燈(e1h)，南北黃燈(21h)，東西綠燈(cch)，東西黃燈(23h)進行遞減計數(shù)。3.掃描顯示子程序：為12位led動態(tài)顯示提供驅(qū)動信號。p0口和p2口為數(shù)碼管提供驅(qū)動信號，p0口為字段口，低電平有效，p2口為字位碼輸出口，高電平有效。顯示緩沖

38、區(qū)30h到34h共4個字節(jié)，33h和32h存放南北顯示的十位與個位數(shù)據(jù)；31h和30h存放東西的十位與個位數(shù)據(jù)。 4.鍵掃描子程序：檢測p3端口，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，則進行延時去抖動并讀取鍵值存入a中。5.鍵值處理子程序：根據(jù)鍵值，轉(zhuǎn)相應(yīng)鍵處理子程序。 6. 設(shè)置鍵處理子程序：設(shè)置鍵是一個多功能鍵，需要對其所按的次數(shù)進行計數(shù)，然后轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段。7. 加1鍵處理子程序：在按鍵標志位有效的情況下，每按一次加1鍵，對應(yīng)的數(shù)據(jù)作加1處理。長按該鍵（時間超過1秒），則對應(yīng)的數(shù)據(jù)快速增加。 8. 減1鍵處理子程序：在按鍵標志位有效的情況下，每按一次減1鍵，對應(yīng)的數(shù)據(jù)作減1處理。長按該鍵（時

39、間超過1秒），則對應(yīng)的數(shù)據(jù)快速減小。9. 恢復(fù)通行顯示子程序：在設(shè)置通行時間的狀態(tài)下（此時鍵處理標志位0f2h=1），如在30秒鐘內(nèi)沒有按任何按鍵，則自動恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，所作的設(shè)置時間無效。10. 在各個交通信號燈上都加上計數(shù)器，對車流量做出統(tǒng)計，并做出相應(yīng)的調(diào)整。4.2 對控制程序進行簡要的解析 1）程序開始的準備階段： sbit k1=p16; /+1sbit k2=p17; /-1sbit k3=p27; /調(diào)完確認鍵sbit k4=p30; /時方向切換鍵sbit k5=p26;/計數(shù)燈亮延時5s功能鍵這段程序主要實現(xiàn)的功能是：首先對系統(tǒng)進行調(diào)整，對計數(shù)器上的時間進行調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)實

40、的情況設(shè)定不同的時間，同時開啟模糊測試，然后調(diào)整完畢進行確認。2) 2條道路燈的設(shè)置： sbit blueled_nb=p10;/南北綠燈sbit yellowled_nb=p14;/南北黃燈sbit redled_nb=p12; /南北紅燈sbit yellowled_dx=p11;/東西黃燈sbit blueled_dx=p13; /東西綠燈sbit redled_dx=p15; /東西紅燈這段程序主要對2條道路得的交通燈做出規(guī)定，讓他們不能同時紅燈或者綠燈亮，這樣可以避免整個道路的錯亂。同時這個也是整個交通信號燈的基礎(chǔ)。3）設(shè)置定義： uchar code table11=0x3f,0x

41、06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;/0x00全滅uchar data dig;/位選uchar data led;/偏移量uchar data buf6; /buf0，buf1，buf2，buf3,buf4,buf5uchar data sec_dx=64;/碼指示值uchar data sec_nb=64;/南北數(shù)碼指示值uchar data jishu=0;/計數(shù)指示值uchar data set_timedx=64; /uchar data set_timenb=64;/倒計時設(shè)置的鍵值保存uchar data b;/定時器中

42、斷次數(shù)這段程序主要就是定義一些，在下面程序中出現(xiàn)的代碼，在這邊對這些代碼進行簡要的定義，這樣方便在下面的程序中出現(xiàn)時，能進行帶入應(yīng)用，而不會導(dǎo)致程序的錯誤。4）循環(huán)設(shè)定和強行通過設(shè)定： bit time;/燈狀態(tài)循環(huán)標志bit int0_time;/中斷強行標志bit set;/調(diào)時方向切換鍵標志對交通燈的循環(huán)過程進行設(shè)定，使交通燈能夠不停的循環(huán)，從而使交通能夠正常的運行。同時設(shè)定了強行通過的功能，為了防止突發(fā)事件的發(fā)生，我們設(shè)定了強行通過的指令，這樣可以不影響突發(fā)事件。5）交通燈的主程序： void main() tmod=0x01; th0=0x3c; tl0=0xb0; ea=1; et

43、0=1; tr0=1; ex0=1; ex1=1; p1=0xe1;/ 南北通行 while(1) key(); /調(diào)用按鍵掃描程序 display(); /調(diào)用顯示程序這是交通燈的主要程序，前面的程序大部分都是一些定義和規(guī)定，這里是對整個交通燈的程序進行循環(huán)的設(shè)定，還有plc的初始化，在其之后的程序主要都是一些子程序，都是在主程序的基礎(chǔ)上進行調(diào)用的。6）模糊掃描： void key()/按鍵掃描子程序 if(k1!=1) delay(10); if(k1!=1) while(k1!=1);key_to1(); if(k2!=1) delay(10); if(k2!=1) while(k2!=

44、1); key_to2(); if(k4!=1) delay(10); if(k4!=1) while(k4!=1); set=!set; if(k3!=1&int0_time=1) /已有強行中斷 且按下確認鍵 tr0=1; /啟動定時器 sec_nb=59; sec_dx=59; int0_time=0;/清標志 else if(k3!=1&int0_time=0) /無強行中斷 +1 -1鍵 tr0=1; set_timenb=sec_nb; set_timedx=sec_dx; /設(shè)置的鍵值返回保存 這個程序主要是對整個道路現(xiàn)有的交通狀況進行簡單的掃描，從而得出現(xiàn)在交通狀況，根據(jù)道路車

45、流量額多少進行判斷，當一條道路的車流量達到一定的標準時，我們的模糊系統(tǒng)將會對這個道路的綠燈時間進行適當?shù)募訙p，從而緩解這條道路的交通堵塞問題。43 at89c5單片機的一些特性和在電路中起的作用在我設(shè)計的交通燈仿真電路中，有一個最重要的部件，那就是at89c52單片機，它在整個交通信號燈系統(tǒng)中，起著調(diào)整、控制、循環(huán)等一系列重要的作用。下面對其的一些特性進行簡要的說明，并對它在電路中的作用進行分析解釋。at89c52單片機的特性at89c52單片機at89c52是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)

46、存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，功能強大的at89c52單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。at89c52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，at89c52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(s系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。at89c52p為40 腳雙列直插封裝的8

47、 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的c51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主ic 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)ram及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號ir的接收解碼及與主板cpu通信等。主要管腳有：xtal1（19 腳）和xtal2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12mhz 晶振。rst/vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。vcc（40 腳）和vss（20 腳）為供電端口，分別接+5v電源的正負端。p0p3 為可編程通用i/o 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，p0 端口

48、（3239 腳）被定義為n1 功能控制端口，分別與n1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為ir輸入端，10 腳和11腳定義為i2c總線控制端口，分別連接n1的sdas（18腳）和scls（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板cpu 的相應(yīng)功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。4.3.2 at89c52單片機幾個主要端口的特性 1）p0口 p0 口是一組8 位漏極開路型雙向i/o 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個ttl邏輯門電路，對端口p0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器

49、或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash 編程時，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 2）p1口 p1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口， p1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個ttl 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。與at89c51 不同之處是，p1.0 和p1.1 還可分別作為定時/計數(shù)器2 的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和輸入

50、（p1.1/t2ex）。 3）p2口p2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個ttl 邏輯門電路。對端口p2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）時，p2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行movx ri 指令）時，p2 口輸出p2 鎖存器的內(nèi)容。flash 編程或校驗時，p2亦接收高位地址和一些控制信號。4）

51、p3口 p3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口。p3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個ttl 邏輯門電路。對p3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3 口除了作為一般的i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能p3 口還接收一些用于flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。433 at89c52單片機的幾個存儲器特性1）數(shù)據(jù)存儲器 at89c52 有256 個字節(jié)的內(nèi)部ram，80h-ffh 高128 個字節(jié)與特殊功能寄存器（sfr）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的ram 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當一條指令訪問7fh 以上的內(nèi)