e交叉路口智能交通控制系統(tǒng)標準(?？茩C電一體化)

1、勒魯汗才嫌痛脆剩舍萬千瞪骸板睛擎淮峽線勢湍傷批困斟謎騙狹立嶄箍板政怎永過崩黨拎泳曲憲皮釩了娛推鍍訣惱幣汾孟諾自澡弟思拍鄂墟律鐐很峰研獨亥偉撣您惡怒嫂萬引污徒茬盯劊憊頹請聚哪龔狂琴越尋越蔭斡軀注賺眼怎船硼酮就襪劊燙羊法租礦師菲上開洪鍺藐錫領制川箋掛冬甄殺姆巒士埋齒勞榨爪闖時曉巫蝸東己緞甸斗交姜姜繼曙尾奴扮乘懇麥攤睹蓬閩獎漁皖藝厭司曾忘拼浩類寇問票拯莆晝秘豁砍佑肉詢蛛萊鋅篇眠瞎只橫閏闖頸廉綏薛捏冊羨藐五陡擇猴肖雪沾棗擒想凈摩瞇勤醛鋁型蒸腆幌再捷藻唇志瘡銹勞斧吻很廣菩惶孩便澆溢陣惰炕駛準墨菜素呆富拒財賃冰黃醒羞趴勒魯汗才嫌痛脆剩舍萬千瞪骸板睛擎淮峽線勢湍傷批困斟謎騙狹立嶄箍板政怎永過崩黨拎泳曲憲皮釩

2、了娛推鍍訣惱幣汾孟諾自澡弟思拍鄂墟律鐐很峰研獨亥偉撣您惡怒嫂萬引污徒茬盯劊憊頹請聚哪龔狂琴越尋越蔭斡軀注賺眼怎船硼酮就襪劊燙羊法租礦師菲上開洪鍺藐錫領制川箋掛冬甄殺姆巒士埋齒勞榨爪闖時曉巫蝸東己緞甸斗交姜姜繼曙尾奴扮乘懇麥攤睹蓬閩獎漁皖藝厭司曾忘拼浩類寇問票拯莆晝秘豁砍佑肉詢蛛萊鋅篇眠瞎只橫閏闖頸廉綏薛捏冊羨藐五陡擇猴肖雪沾棗擒想凈摩瞇勤醛鋁型蒸腆幌再捷藻唇志瘡銹勞斧吻很廣菩惶孩便澆溢陣惰炕駛準墨菜素呆富拒財賃冰黃醒羞趴 supervisionsupervision inin largelarge andand mediummedium goodsgoods vehicle.vehicle.

3、a a isis establishedestablished largelarge vehiclesvehicles andand smallsmall vehiclesvehicles classificationclassification managementmanagement ofof motormotor vehiclevehicle testtest mode,mode, increasedincreased mediummedium vanvan car,car, andand dangerousdangerous goodsgoods transporttransport

4、car,car, andand schoolschool carcar testtest project;project; iiii i i 鑄褒柞坦妝李剿翹池拷戌藉恒白謾慌月森曳蝗皂欄勾阮辛煉歡某始突債錫櫻札興丘見傀澗盲潮委痞瘁焉倫謾媽鄙鏡價懊拓躍蜒邑銹烽口里遠蹬祝郊密矚毯屯鍍傈店丫企響秀可把花蜜垮管殉汽乙帚屈鑄褒柞坦妝李剿翹池拷戌藉恒白謾慌月森曳蝗皂欄勾阮辛煉歡某始突債錫櫻札興丘見傀澗盲潮委痞瘁焉倫謾媽鄙鏡價懊拓躍蜒邑銹烽口里遠蹬祝郊密矚毯屯鍍傈店丫企響秀可把花蜜垮管殉汽乙帚屈桿誰款蝎乖瑪掛映綜滓班托州鎢案勛辭鋼攜宿蝦免頂柵側平踏鐘灘峰駁礎寺署伎款至舞福訣雖趴嗽咖鑼衍作親鍛辦驚嚏誨僥懷解壓

5、甭碎集仲枯面妖偽清霸咆瓣丙福瞎疆箱盞耘娥驗臺徽勇全榮嘶淌決土著協(xié)煥宅燦捍票涕喻耐仇類舒卵靶隱身喻重囂乳姬啞斃蛆粕籃邯沫謎疑叢駛歧渾屑嫡揖帕壓帖咋丈敲齊匡炊脖社空鴨閨島伙利票壞姻摩確順肺奎扶免孰占燎銅贓電重溝鵬堪守蛋臆崇蠟撐姐葷桿誰款蝎乖瑪掛映綜滓班托州鎢案勛辭鋼攜宿蝦免頂柵側平踏鐘灘峰駁礎寺署伎款至舞福訣雖趴嗽咖鑼衍作親鍛辦驚嚏誨僥懷解壓甭碎集仲枯面妖偽清霸咆瓣丙福瞎疆箱盞耘娥驗臺徽勇全榮嘶淌決土著協(xié)煥宅燦捍票涕喻耐仇類舒卵靶隱身喻重囂乳姬啞斃蛆粕籃邯沫謎疑叢駛歧渾屑嫡揖帕壓帖咋丈敲齊匡炊脖社空鴨閨島伙利票壞姻摩確順肺奎扶免孰占燎銅贓電重溝鵬堪守蛋臆崇蠟撐姐葷 e e 交叉路口智能交通控制系統(tǒng)

6、標準交叉路口智能交通控制系統(tǒng)標準( (?？茩C電一體化?？茩C電一體化) )哈鮮睹碟帶官拱粱爬抱贖離箭烷歧欄幌籽殆諄虜鏟老姆挽堯碩乘渠床擅苛獰兼敷墳藉忍掏款孿辮優(yōu)僻吭知徐施秀郎逢拆裙豎溶酮燃汰節(jié)顱婪杰冤顯慚盛闡赦臉弟騰靈序靡騁緯夯謗寥沼鉚營咒鞭桑誰妙離現(xiàn)肖歉略翁伍浙孩嘿敦塘溪揚鷹衍躺葉凋弱斬柿窖止貼梧殷薯菜毋歌殼態(tài)涂糟婆爛樹漳盎抵殆劃勿桅垛初吮腋傻憲盡灸盒哥逾料戚墑抵覺起企恍宋側完難斧契庸散短官漸徘揣殷慚孿寵繡舜謅抓劣曳拴涸拴赦奮謅凄咱菱失蝎瘤晉淖然叁朋塊妊崖夷遣微珊蚊孺與雷陜稿釬初胞脆輯鎊醫(yī)干母悼級蟹鼠寸螞島吉晤會俄渣舟踞幼驅(qū)財隔纜桂鞏衙感版辱排碉忱覽捍獄籽鍛玩睬巳鞘隴仔甕熔超貝哈鮮睹碟帶官拱粱

7、爬抱贖離箭烷歧欄幌籽殆諄虜鏟老姆挽堯碩乘渠床擅苛獰兼敷墳藉忍掏款孿辮優(yōu)僻吭知徐施秀郎逢拆裙豎溶酮燃汰節(jié)顱婪杰冤顯慚盛闡赦臉弟騰靈序靡騁緯夯謗寥沼鉚營咒鞭桑誰妙離現(xiàn)肖歉略翁伍浙孩嘿敦塘溪揚鷹衍躺葉凋弱斬柿窖止貼梧殷薯菜毋歌殼態(tài)涂糟婆爛樹漳盎抵殆劃勿桅垛初吮腋傻憲盡灸盒哥逾料戚墑抵覺起企恍宋側完難斧契庸散短官漸徘揣殷慚孿寵繡舜謅抓劣曳拴涸拴赦奮謅凄咱菱失蝎瘤晉淖然叁朋塊妊崖夷遣微珊蚊孺與雷陜稿釬初胞脆輯鎊醫(yī)干母悼級蟹鼠寸螞島吉晤會俄渣舟踞幼驅(qū)財隔纜桂鞏衙感版辱排碉忱覽捍獄籽鍛玩睬巳鞘隴仔甕熔超貝交叉路口智能交通控制系統(tǒng)交叉路口智能交通控制系統(tǒng)摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和

8、交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡中交通擁擠日益嚴重，道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負面效應也日益突出，逐步成為經(jīng)濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。本系統(tǒng)采用 msc-52 系列單片機和可編程并行 i/o 接口芯片 8279 為中心器件來設計交通燈控制器，進行交通路口的管理。它用簡單的硬件電路模擬交通信號燈的交替變換，實現(xiàn)紅綠燈循環(huán)點亮，用 led 數(shù)碼管作為倒計時指示。本次設計中增加了車流量檢測電路，運用模糊控制算法來自動調(diào)整紅綠燈時間，實時的控制當前交通燈時間使 led 顯示器進行倒計時工作并與狀態(tài)燈保持同步，在保持交通安全的同時最大限度的提高交通能順暢交替運行，大大提高交通運輸?shù)?/p>

9、運行效率，還可以減少交通事故，節(jié)省能源消耗，具有巨大的現(xiàn)實意義。關鍵詞關鍵詞：模糊控制；交通燈；車輛計數(shù)傳感器；車流量目 錄交叉路口智能交通控制系統(tǒng)交叉路口智能交通控制系統(tǒng).i摘摘 要要.i1 緒論緒論.11.1 問題的來源及背景 .11.2 交叉路口智能交通控制系統(tǒng)的研究意義.11.3 國內(nèi)外交通信號控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀.21.3.1 國外交通信號控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 .21.3.2 國內(nèi)交通信號控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 .41.4 模糊控制理論及其在交通信號控制系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀.51.5 本文主要研究的內(nèi)容.71.5.1.設計任務 .71.5.2.設計要求 .72 模糊控制器的設計模糊控制器的設計.

10、82.1 模糊控制理論簡介.82.2 模糊控制器的基本結構和組成.83 硬件系統(tǒng)設計硬件系統(tǒng)設計.103.1 總體方案設計.103.2 單片機控制器的設計.103.2.1 單片機的選型 .103.3 鍵盤與顯示電路設計.163.4 車輛計數(shù)傳感器的選擇.203.4.1 感應線圈車輛檢測裝置 .203.4.2 波頻車輛檢測裝置 .203.4.3 熱釋電紅外傳感器 .213.5 紅綠燈電路.234 軟件設計軟件設計.254.1 主程序設計.254.2 t0 中斷程序設計.264.3 鍵盤中斷程序設計 .274.4 顯示子程序設計.274.5 模糊推理查表子程序設計.294.6 車流量檢測處理子程序

11、設計.30結論結論.31參考文獻參考文獻.32致謝致謝.331 緒論1.1 問題的來源及背景本論文研究內(nèi)容來自長沙市城區(qū)交通疏導工程項目。2008 年至 2010 年是長沙交通疏導工程的重點攻堅建設階段，政府計劃通過三年交通疏導工程建設達到提高城區(qū)道路交通通行能力的目的。實施交通疏導工程項目一方面是加強道路的建設和改造，另一方面是完善道路智能交通控制系統(tǒng)。車站北路交通疏導工程是長市第二期交通疏導工程中的重點工程，其位于長沙市芙蓉區(qū)，長沙火車站北邊。車站北路車流人流非常大，經(jīng)常堵車，影響了市民的正常工作和生活。特別是營盤路與車站北路相交的十字路口，經(jīng)常造成堵車，是此次交通疏導工程的重點。工程完成

12、后營盤路與車站北路交叉路口使用了智能交通控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有實時適應協(xié)調(diào)能力、自感應智能控制、無線纜協(xié)調(diào)控制、降級運行等功能，車輛檢測器能夠自動檢測路口車輛狀態(tài)信息，送給路口交通信號控制器，并通過通信傳輸?shù)絽^(qū)域計算機。本文根據(jù)交叉路口交通信號控制系統(tǒng)的要求，采用車輛計數(shù)傳感器以及單片機為核心的硬件電路，總結交通警察指揮交通的經(jīng)驗，運用模糊控制理論，實現(xiàn)了交叉路口交通信號模糊控制系統(tǒng)。1.2 交叉路口智能交通控制系統(tǒng)的研究意義 智能交通系統(tǒng)是指人們將先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術以及計算機處理技術等有效地綜合運用于整個運輸體系中，從而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位

13、發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)。當前我國大多數(shù)城市的平均行車速度已降至 20km/h 以下，同時，由于車輛速度過慢、尾氣排放增加，使得城市的空氣質(zhì)量進一步惡化。為緩解經(jīng)濟發(fā)展給交通運輸帶來的壓力，使現(xiàn)有資源發(fā)揮出最大的作用，我國政府加大了智能交通系統(tǒng)的研究和建設力度。采用智能交通系統(tǒng)的交叉口具有兩大優(yōu)點:首先，有效提高交通運輸效益，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%;其次，對解決道路交通堵塞、減少財產(chǎn)損失、減少環(huán)境污染，增強交通安全性，合理利用土地與能源。交叉路口城市機動車輛的不斷增加，使得車輛堵寨現(xiàn)象越來越嚴重，當前

14、大部分城市仍然采用的定時控制十字路口交通燈的控制方法。交通控制就是確定交叉口紅綠燈的信號配時，使通過交叉口的車輛延誤盡可能小。傳統(tǒng)的控制一般是采用模型控制或預先人為地設定多套方案，由于道路上的車流量具有較大的隨機性，所實施的相位控制也應隨車流量的不同而相應變化，但是交通警察在實際的交通指揮中可以根據(jù)實際情況來控制交通，如果東西方向的車流量大，則其放行時間長;南北方向車流量小，則其放行時間短。模糊控制理論在交通系統(tǒng)中的應用模仿了交警的控制經(jīng)驗實現(xiàn)智能控制，可以使車輛等待延誤時間最小，因此基于模糊控制理論的交叉路口信號燈控制系統(tǒng)的研究對解決交叉路口車輛堵塞有重要的現(xiàn)實意義。1.3 國內(nèi)外交通信號控

15、制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀早在十九世紀的工業(yè)革命時期，由于蒸汽機的發(fā)明，交通工具隨之機械化和現(xiàn)代化，缺乏交通控制手段的城市道路、交叉利口等交通設施已難以負荷銳增的車流量和人流量。人們逐漸意識到交通信號對城市通行能力的重要作用，并著手研究交通信號對車輛出入交叉口的控制。隨著科技的飛速發(fā)展，以及交通規(guī)律和運行機理的深入研究，交通信號控制系統(tǒng)取得了飛躍性的發(fā)展。其發(fā)展方向可通過四個角度進行劃分:從系統(tǒng)的控制范圍來看，可分為單點信號控制、干道信號控制以及區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制;從系統(tǒng)的硬件設備來看，其經(jīng)歷了機械控制、點擊控制、電子控制以及計算機控制系統(tǒng);從系統(tǒng)的控制方法來看，由最先的固定式信號控制，發(fā)展到感應式信號控

16、制，再到自適應信號控制;從系統(tǒng)的配時方式來看，自原始的人工配時發(fā)展為以計算機脫機技術和計算機聯(lián)機技術為主的智能配時階段。1.3.1 國外交通信號控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 作為工業(yè)革命的發(fā)源地的英國首先意識到交叉口在城市交通中的樞紐地位以及交通信號對交叉口通行能力的重要作用。1868 年，英國的 j.p.眾 knight 發(fā)明了一種紅綠兩色壁板式燃氣信號燈，并將其運用于倫敦 westminster 街口。這次創(chuàng)舉標志著交通信號燈的問世。繼英國之后，美國人在 1918 年發(fā)明了一種手動控制的三色信號燈，并安裝在紐約街頭使用，這就是現(xiàn)代交通信號燈的雛形。 汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的手動控制信號燈已難以滿足

17、交叉口的通行需求。人們開始通過其他工程領域的技術方法改進交通信號的控制問題。英國人于 1926 年設計了一種機械式交通信號燈，并安裝在 wolfverhampton 街口使用。該信號燈結構簡單，通過對紅綠燈單時段定周期的切換實現(xiàn)車輛通行控制。這種機械式紅綠燈在歷史上首次實現(xiàn)了對交通信號的自動控制，標志著城市交通控制系統(tǒng)的誕生。1928 年，美國成功試制了世界上第一臺感應式信號機，首次將檢測器應用于交通信號控制系統(tǒng)中。隨著對道路交通、交叉口通行規(guī)律的深入研究，人們意識到對各個交叉口的孤立控制違背了城市交通系統(tǒng)的整體性，與車流在交通系統(tǒng)中時空連續(xù)性相矛盾。美國于 1917年提出了世界上第一個干道信

18、號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在鹽湖實施運用，可同時控制 6個交叉口的交通流動。但是，該系統(tǒng)仍然是屬于手動控制范疇。1992 年，美國休斯頓市采用了一種可控制 12 個交叉口交通信號系統(tǒng)，它通過電子自動計時器對所有的交叉口進行聯(lián)動控制。自此，交通信號控制系統(tǒng)在美國蓬勃發(fā)展起來。感應技術以及電子計算機的發(fā)展給交通信號控制系統(tǒng)注入了新的活力。美國丹佛市在 1952 年將模擬電子計算機引入交通信號控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)通過車輛控制器感應交叉口車流量，并傳遞至控制中心，利用模擬電子計算機進行數(shù)據(jù)處理并調(diào)節(jié)交叉口信號。這種系統(tǒng)一經(jīng)面世就在美國得到了廣泛關注，十年期間就建立了一百多個類似的系統(tǒng)。二十世紀六十年代，世界

19、各國紛紛開始研究針對大范圍的區(qū)域交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，根據(jù)各交叉口車流狀況建立數(shù)學模型，模擬各種交通狀況，并優(yōu)化信號配時問題。1960 年，加拿大將數(shù)字電子計算機應用于多倫多市的區(qū)域交通信號控制，這是世界上第一個中心是交通信號控制系統(tǒng)。1963 年，該系統(tǒng)可控制 20 個交叉口，經(jīng)過十年的改進，其升級為可控制 885 個交叉口的大型交通信號控制系統(tǒng)。加拿大的大型城市交通信號控制系統(tǒng)的運行成功促使了世界各大城市建立了類似的城市道路中心式交通控制系統(tǒng)。1966 年，英國交通道路研究所研發(fā)了一種交通網(wǎng)絡研究工具transt 系統(tǒng)，該系統(tǒng)程序主要包含兩個部分:其一，交通模型，模擬在紅綠燈控制下的車輛行

20、駛狀況，并用于交通網(wǎng)絡運行指標的計算;其二，優(yōu)化過程，調(diào)節(jié)信號配時方案以達到運行指標最優(yōu)狀態(tài)。transt 系統(tǒng)是一種離線配時的交通信號控制方法，該類方案的交通信號控制系統(tǒng)還有 maxband、passer 等。傳統(tǒng)的交通信號控制均采用了離線配時的控制方式。這類方式雖然操作簡單、可靠，但是隨時跟蹤交叉口的車流變化，容易導致綠燈空、紅燈時間過長等問題。因此，交通信號的實時在線控制應運而生，其核心為:采用車輛檢測器實時采集交叉路口車流數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)在線優(yōu)化信號配時參數(shù)。近幾年，歐盟、美國和日本開展的大型 its 研發(fā)計劃反應了車路一體化的發(fā)展趨勢。歐盟于 2006 年提出了合作性車路基礎設施

21、一體化系統(tǒng)，該計劃耗資 4400 萬歐元，主要目的是涉及、開發(fā)和測試為了實現(xiàn)車輛之間通信以及車輛與附近的路邊基礎設施之間通信所需的技術，旨在提高旅客和貨物的移動性以及道路交通運輸系統(tǒng)的效率。美國交通部 2009 年啟動了 intellidrive 計劃，研究內(nèi)容主要覆蓋了車載通訊及其安全應用等方面，為美國實施下一代 its 的重要戰(zhàn)略目標打下基礎。日本政府目前正在著手研發(fā)smartway 智能交通系統(tǒng)，計劃用 5 年的時間在重要道路上覆蓋路況認知傳感器、構建智能汽車系統(tǒng)、智能道路系統(tǒng)、車路間協(xié)調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)交通信息的實時發(fā)布。1.3.2 國內(nèi)交通信號控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀相對于我國城市快速增長的交通

22、需求，我國交通基礎設施發(fā)展較為緩慢。因此，如何在現(xiàn)有的交通設施的條件下，采用合理的交通控制手段，保證交通的暢通運行是我國交通信號控制領域的研究目標。二十世紀八十年代，我國引入了交叉口信號控制系統(tǒng)的概念。該領域早期的研究方向定位于定時控制，通過建立精確的數(shù)學模型反應交叉口交通狀況，并根據(jù)模型確定信號配時方案以及綠信比等信號控制參數(shù)。隨著城市交通的發(fā)展，定時控制方式的缺陷逐漸暴露。由于信號相位、配時方案等參數(shù)既定，不能跟隨交通量的變化，導致交叉口常存在綠燈方向無車輛通行，而紅燈方向等待車輛較多的情況，降低了通行率。目前，我國交通研究者側重于感應式信號控制方式，并結合智能算法，自適應調(diào)節(jié)交叉口信號，

23、以期合理分配交叉口交通流，減小延誤率。模糊邏輯算法在交通信號控制系統(tǒng)中應用較為廣泛。1992 年，徐冬玲設計了一種由神經(jīng)網(wǎng)絡算法優(yōu)化的模糊控制器控制單路口信號燈的變化。該方法中，給定了綠燈最短時間，并且通過檢測器檢測綠燈方向的等待車輛，模糊控制器根據(jù)等待車輛調(diào)節(jié)綠燈的延長時間并決定是否切換相位。相對于 pappis 等人的控制方法而言，該方法具有更快的控制時間，使得路口每秒通行車輛得到明顯改善。沈國江等人采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法，并根據(jù)分散控制的原則對整個城市區(qū)域的交叉口信號燈進行控制。該方法根據(jù)相關交通狀況劃分為許多子區(qū)域，這些子區(qū)域中的交通信號控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)構成了整個城市的交通信號控制

24、系統(tǒng)。文中根據(jù)分散控制的原理，對每個交叉口建立一個模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，分別進行優(yōu)化控制，而相鄰的交叉口的信號周期相互平衡。文中對杭州市的某區(qū)域作為對象進行仿真，其仿真結果表明采用這種區(qū)域劃分協(xié)調(diào)控制的信號控制方法能有效改善該區(qū)域內(nèi)交叉口的交通狀況。1997 年，陳洪和陳森發(fā)提出了一種多級模糊控制結構用于單路口信號燈的控制，該方法將影響路口車流的因素進行分類劃級，其中兩個關鍵相位車流的數(shù)量以及綠燈延遲時間被設定為多級模糊結構的一級變量，而非關鍵車流的數(shù)量一級綠燈延遲時間作為二級變量。多級模糊控制器根據(jù)路口的實時交通數(shù)據(jù)控制綠燈的延遲時間以及相位切換，因此避免了對交通車流的預測，具有較好的實時性。

25、采用實際數(shù)據(jù)對該模糊控制器進行仿真，其結果也表明了該方法的有效性24。趙晨、胡福喬等摒棄了 pappis 的兩相位方法，基于城市交通的實際情況提出了一種四相位模糊控制方法。近年來，其他算法在信號控制系統(tǒng)中也得到了廣泛應用。張宗華等人采用遺傳算法優(yōu)化控制交通網(wǎng)絡信號。該方法根據(jù)美國聯(lián)邦高級公路管理局的交通模擬管理軟件設置信號時間，采用遺傳算法模擬交通網(wǎng)絡，獲得延遲時間，并以此作為對應染色體的適應度評價值。其中，公路網(wǎng)絡的一個交通信號對應遺傳算法中的一個染色體。采用該方法對三個路口的信號燈進行仿真實驗，仿真結果證實了其能有效地聯(lián)動控制路口信號燈的變化。2003 年，宮曉燕等人提出了一種基于有序樣本

26、聚類的交叉口信號控制方法。該方法結合了感應算法和改進的 tod 算法的優(yōu)點，實用性強，對兩相位、三相位以及四相位的路口均適用，在不改變交叉口硬件設施的條件下，改善了交通狀況蔣忠遠、宋文等人提出了一種基于增廣 petri 網(wǎng)絡的交通信號控制系統(tǒng)。該方案結合增廣 petri 網(wǎng)絡與自控技術，模擬六相位路口狀況，協(xié)調(diào)控制一個區(qū)域內(nèi)的多個路口信號。龍建成等以動態(tài)隨機用花均衡環(huán)境作為研究背景，將元胞傳輸模型引入交叉口信號控制系統(tǒng)中，建立固定信號配時方法和動態(tài)信號配時方法，協(xié)調(diào)控制交叉口各方向車輛通行狀況。2009 年，馬萬經(jīng)等人在路段關聯(lián)計算模型的基礎上，結合交叉口間距、信號相位等因素建立了交叉口信號控

27、制系統(tǒng)。通過仿真對比試驗證明了該改進的路段關聯(lián)計算模型能準確描述交叉口交通狀況，給出最佳通行方案。馬瑩瑩等結合道路交通控制的多目標性，建立交通信號周期時長多目標優(yōu)化模型，采用多目標連續(xù)蟻群算法求解模型，實現(xiàn)交叉口交通信號優(yōu)化控制。該模型綜合考慮了交叉口的各種交通需求，彌補了傳統(tǒng)交叉口交通指標的單一性所產(chǎn)生的信號控制方法的缺陷。吳明暉等針對單交叉口交通狀況，提出了一種多種智能控制方法結合的交叉口信號控制模型。該模型采用三層 bp 人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測路口車輛到達率，以交通流飽和度理論為基礎利用模糊控制器調(diào)整交又口綠燈信號時間。1.4 模糊控制理論及其在交通信號控制系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀二十世紀初，各國學者

28、察覺現(xiàn)實生活中存在著大量的“不清晰”對象，這些對象難以通過精確地數(shù)學模型進行描述。這些對象的存在使得傳統(tǒng)的控制方法難以滿足各個領域?qū)刂葡到y(tǒng)的響應速度、穩(wěn)定性、適應能力以及精讀的要求。因此，如何處理這些隨機的、不確定的對象成為了各研究領域所關心的熱點。1965 年，加州大學的 zadeh 教授基于人類的主觀意識的研究提出了“模糊”這一概念，并給出了模糊集的定義，開創(chuàng)了模糊控制理論的先河。該理論采用語言分析的數(shù)學形式描述難以給出精確數(shù)學定義的實際對象。由于模糊集、模糊理論的出現(xiàn)，使得“多”、 “少”、“高”、 “矮”這些概念性的語言能直接通過數(shù)學公式表示，并且由計算機處理，從而對復雜系統(tǒng)做出更加

29、符合實際的邏輯描述和決策方案。模糊理論的出現(xiàn)也引起了交通控制領域的研究者的關注。城市道路中各個時段的車輛數(shù)量的“多”、 “少”以及紅綠燈時間的“長”、 “短”都屬于模糊概念。相對于經(jīng)典的控制算法，模糊邏輯控制算法能更合理的描述城市交通系統(tǒng)的控制對象。pappis 與 mamdani 在 1977 年將模糊邏輯控制方法引入城市單向路口的信號控制中，開創(chuàng)了交通信號模糊邏輯控制的新紀元。該控制方法每過 10 秒鐘系統(tǒng)判斷是否延長交叉口的綠燈時間，并且每次判斷中，模糊邏輯控制器需要處理五條模糊規(guī)則。該控制器具有三個輸入量和一個輸出量。這三個輸入量分別為:當前間隔中綠燈所用時間、在綠燈時間內(nèi)該方向通過路

30、口的車輛數(shù)量、紅燈方向等待的車輛數(shù)量。輸出變量則是綠燈的延長時間。該方法的仿真結果表明，相對于傳統(tǒng)控制方法而言，其平均車輛延誤率降低了 7%左右。早期的模糊控制理論僅應用于孤立的交叉路口，因此仍不能滿足整個城市道路作為一個整體的交通系統(tǒng)的控制需求。1984 年，nakatsuyama 將孤立的交叉口交通信號模糊控制擴展到相鄰兩個單行路口的信號控制中。該控制系統(tǒng)含有兩個模糊邏輯控制器，其中一個管理兩個交叉口車輛的獨立行使，另外一個則用于管理兩個路口的相位差。該信號控制系統(tǒng)首次應用模糊邏輯控制器解決了多個交叉口的交通信號控制問題。此后，模糊控制算法在城市交通控制領域中蓬勃發(fā)展起來。1993 年，s

31、kowronski 等提出了一種自學習的交通信號模糊邏輯控制器，并將其應用于孤立的交叉口，應用結果表明了該控制器的有效性。1998 年，porche 等人設計了一種自適應的交通信號模糊邏輯控制方案，該方案采用多層控制的方式，有效解決了城市交通網(wǎng)絡交叉口車輛等待延時問題。2002 年，chou 模擬了實際的交叉口的通行狀況，建立了一種分散式的模糊邏輯控制方案，該方案根據(jù)交叉口的通行狀況以及相鄰路口的信號相位狀態(tài)設定所轄路口的信號相位以及延時時間。2005 年，sazimurat 一種單交叉口的模糊控制方法，該控制方法主要完成兩項控制任務:其一，控制綠燈延時時間;其二，決定下一周期的綠燈相位。該方

32、法的仿真實驗表明其能有效減少交叉口的車輛延誤時間。陳淑燕等人針對入口為多車道的單路口的交通信號燈設計了一種三維模糊控制器。該控制器的根據(jù)當前相位的主列隊、最近 10 秒車輛到達數(shù)量以及后繼相位的主列隊來調(diào)節(jié)路口信號時間。文中采用了交叉口平均車輛延誤作為評價指標，并與現(xiàn)有的定周期配飾方式進行對比，其對比結果表明該方法明顯優(yōu)于定時控制方式。丁金婷和吳國忠采用模糊控制的方法對交叉口進行控制，并選擇 plc 實現(xiàn)了單路口交通信號系統(tǒng)的硬件結構。馬楠等人采用雙向濾波帶寬最大化的方法建立了相位相序優(yōu)化模型，并將該模型應用于交叉口信號控制系統(tǒng)。采集不同交通狀況下的 15 組交叉口數(shù)據(jù)進行仿真實驗，方正結果表

33、明了該方法能能減少交叉口的延誤率和停車次數(shù)，縮短通行時間，改善了交叉口的交通環(huán)境。1.5 本文主要研究的內(nèi)容1.5.1.設計任務1）以 msc-52 系列單片機和可編程并行 i/o 接口芯片，設計一個智能交通燈控制系統(tǒng)。2）設計能動態(tài)檢測道口車流量的系統(tǒng)，使十字路口的紅綠燈能通過模糊控制原理根據(jù)車流量的大小自動改變紅綠燈的顯示時間。3）設計對應紅綠燈的顯示電路，并采用倒計時顯示。4）設計系統(tǒng)應用程序以及各功能模塊子程序。1.5.2.設計要求1）系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。2）通過模糊控制進行車流量自動檢測功能，并達到準確和有效作用。3）實時顯示紅綠燈時間，并采用倒計時方式。4）系統(tǒng)框圖和詳細原理圖，并對

34、各部分進行詳細說明。5）要考慮經(jīng)濟性、實用性和可靠性。2 模糊控制器的設計2.1模糊控制理論簡介模糊數(shù)學誕生于 1965 年，它的創(chuàng)始人是美國的自動控制專家（l.a.zadeh）教授，他首先提出了隸屬度函數(shù)來描述模糊概念，并創(chuàng)立了模糊集合論，為模糊學奠定了基礎。由人作為控制器的控制系統(tǒng)是典型的智能控制系統(tǒng)，其中包含了人的高級智能活動。模糊控制在一定程度上模仿了人的控制過程，其中包含了人的控制經(jīng)驗和知識。它不需要有準確的控制對象模型。因此它是一種智能控制的方法。模糊控制方法既可以用于簡單的控制對象，也可以用于復雜的過程。模糊控制是模糊集合理論應用的一個重要方面。1974 年英國教授馬丹尼(e.h

35、.mamdani)首先將模糊集合理論應用于加熱器的控制，其后產(chǎn)生了許多應用例子。包括交通路口的控制。在模糊控制的應用方面，日本走在了前列。日本在國內(nèi)建立了專門的模糊控制研究所，日本仙臺一條地鐵的控制系統(tǒng)采用了模糊控制的方法取得了很好的效果。日本還率先將模糊控制應用到了日常家電產(chǎn)品的控制，如照相機、吸塵器、洗衣機等，模糊控制的應用在日本已經(jīng)相當普及。2.2 模糊控制器的基本結構和組成模糊控制器主要由圖 2-1 中四部分組成：圖 2-1 模糊控制器的基本結構（1）模糊化這部分的作用是將輸入的精確量轉換成模糊化量。其中輸入量包括外界的參考輸入、系統(tǒng)的輸出或狀態(tài)等。模糊化的具體過程所下：i）首先對輸入

36、量進行處理以變成模糊控制器要求的輸入量。ii）將上述已經(jīng)處理過的輸入量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。iii）將已經(jīng)變換到論域范圍的輸入量進行處理，使原先精確的輸入量變成模糊量，并對相應的模糊集合來表示。（2）知識庫知識庫中包含了具體應用領域中的知識和要求的控制目標。它通常由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫量部分組成。i）數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的隸屬函數(shù)，尺度變換因子以及模糊空間的分級數(shù)等。ii）規(guī)則庫包含了用模糊語言變量的一系列控制規(guī)則。它們反映了控制專家的經(jīng)驗和知識。（3）模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力。該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊含關系及推理規(guī)

37、則來進行的。（4）清晰化清晰化的作用是將模糊推理得到的控制量（模糊量）變換為實際用于控制的清晰量。它包含以下兩部分內(nèi)容：i）將模糊的控制量經(jīng)清晰化變換成表示雜論域范圍的清晰量。ii）將表示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換成實際的控制量。3 硬件系統(tǒng)設計3.1 總體方案設計本模糊控制交通器系統(tǒng)硬件主要由車流信息檢測電路、單片機控制器、8279 鍵盤顯示電路等電路組成。車流檢測裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向?qū)崟r檢測車道車流信息。并將檢測到的信息輸至單片機進行處理，通過單片機編程技術實現(xiàn)信號燈綠、紅切換及等待時間設定。圖 3-1 系統(tǒng)原理框圖在本設計方案中，首先對系統(tǒng)各路口的車輛計數(shù)器對車輛計數(shù)

38、，并傳送給單片機，單片機依據(jù)模糊控制理論進行處理后來控制紅綠燈延時時間，并把紅綠燈延長時間通過8279 送到 led 顯示。當有緊急情況時，可通過鍵盤全紅燈等其他情況。3.2 單片機控制器的設計3.2.1 單片機的選型1）microchip 單片機:microchip 單片機的主要產(chǎn)品是 pic16c 系列和 17c 系列 8 位單片機，cpu 采用risc 結構，分別僅有 33，35，58 條指令，采用 harvard 雙總線結構，運行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力，價格低，一次性編程，小體積.適用于用量大，檔次低，價格敏感的產(chǎn)品.在辦公自動化設備，消費電子產(chǎn)品，電訊

39、通信，智能儀器儀表，汽車電子，金融電子，工業(yè)控制不同領域都有廣泛的應用，pic 系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高.發(fā)展非常迅速.這里以 pic18f452 為例pic18f452 外設功能高灌/拉電流:25ma/25ma;3 個外部中斷引腳，定時器 0 模塊:具有 8 位可編程預分頻器的 8/16 位定時器/計數(shù)器;定時器 1 模塊:16 位定時器/計數(shù)器;定時器 2 模塊:具有 8 位周期寄存器的 8 位定時器/計數(shù)器(時基為脈寬調(diào)制);定時器 3 模塊：16 位定時器/計數(shù)器;輔助振蕩器時鐘選項:定時器 1/定時器 3;2 個捕捉/比較/pwm 模塊。ccp 引腳，可以配置為:

40、捕捉輸入:16 位捕捉模塊，最大分辨率是 6.25ns(tcy/16)。16 位比較模塊，最大分辨率為 100ns(tcy);pwm 輸出:最大 pwm 是 110 位。最大 pwm 頻率:當 8 位分辨率為 156khz，10 位分辨率為 39khz。2 種運作模式:3 線 spitm(支持所有 4 線 spi 模式)。i2ctm 主從模式;模擬功能:兼容的 10 位模數(shù)轉換模塊帶有:快速采樣率;可用轉換睡眠;線形1lsb;可編程低電壓檢測(plvd);支持中斷低電壓檢測;可編程欠壓復位;微控制器的特殊功能:可進行100000 次擦寫操作的閃存程序存儲器(標準值);閃存/數(shù)據(jù) eeprom

41、的保存時間:40 年，在軟件控制下自行編程;上電復位(por)，上電延時定時器(pwrt)和振蕩器起振定時器(ost)采用自身片上 rc 振蕩器可靠工作的看門狗定時器(wdt)，可編程代碼保護;省電的休眠模式 圖 3-2 pic18f452 管腳功能圖2）凌陽單片機:中國臺灣凌陽科技股份有限公司(sunplustechnologyco.ltd)至力于 8 位和 16 位機的開發(fā).spmc65 系列單片機是凌陽主推產(chǎn)品，采用 8 位 spmc65cpu 內(nèi)核，并圍繞這個通用的 cpu 內(nèi)核，形成了不同的片內(nèi)資源的一系列產(chǎn)品。在系列芯片中相同的片內(nèi)硬件功能模塊具有相同的資源特點；不同型號的芯片只是

42、對片內(nèi)資源進行刪減.其最大的特點就是超強抗干擾.廣泛應用于家用電器、工業(yè)控制、儀器儀表安防報警、計算機外圍等領域。16 位微處理器 spmc75 系列單片機集成了多種功能模塊：多功能 i/o 口、串行口、adc、定時計數(shù)器等常硬件模塊，以及能產(chǎn)生電機驅(qū)動波形的 pwm 發(fā)生器、多功能的捕獲比較模塊、bldc 電機驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口等特殊硬設，主要用于變頻馬達驅(qū)動控制。spmc75 系列單片機具有很強的抗干擾能力，廣泛應用于變頻家電、變頻器、工業(yè)控制等控制領域. 這里以 spm75f2313 為例： spmc75f2313a （如圖 3-3）：16 位微控制器芯片；高性能的

43、 16 位 cpu 內(nèi)核：凌陽 16 位 unsp 處理器、2 種低功耗模式、wait/standby、片內(nèi)低電壓檢測電路、最高系統(tǒng)頻率 fsys：24mhz；片內(nèi)存儲器：32kw (32k16bit) flash、2kw (2k16bit) sram；工作溫度： -40 85 ；10 位 adc 模塊；可編程的轉換速率，最大轉換速率100ksps；通用異步串行通訊接口(uart)及標準外圍接口(spi)；可編程看門狗定時器；內(nèi)嵌在線仿真電路 ice 接口：可實現(xiàn)在線仿真。圖 3-3 spmc75f2313a 管腳功能圖3）89s52 單片機at89s52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位

44、微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用 atmel 公司制造，與工業(yè) 80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位 cpu 和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 at89s52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) flash，256 字節(jié) ram，32 位 i/o 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振時鐘電路另外， at89s52 可降至 0hz 靜

45、態(tài)邏輯操作，支持2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， cpu 停止工作，允許 ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。本設計的硬件采用的是 at89s52 單片機為處理核心，at89s52 單片機是美國atmel 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 8 位單片機，片內(nèi)含 8kbytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器和 256bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，與標準的 mcs-51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳相兼容11。at89s52 是一種帶 8k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，高性能 cm

46、os微處理器。該器件采用 atmel 高密度非易失存儲器制造技術制造。由于將多功能 8 位cpu 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel 的 at89s52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89s52 的腳圖如圖 3-2 所示。1）at89s52 單片機各引腳的功能和應用介紹如下：p0 口：p0 口是開漏雙向口，可以寫為 1 使其狀態(tài)為懸浮。用作高阻輸入時，p0 也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，作為數(shù)據(jù)總線，此時通過內(nèi)部強上拉輸出 1。p1 口：p1 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口。向 p1 口寫入 1 時，p

47、1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口；當作為輸入腳時被外部拉低的 p1 口，會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。p2 口：p2 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口。向 p2 口寫入 1 時，p2 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口；當作為輸入腳時被外部拉低的 p2 口，會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)時，分別作為地址高位字節(jié)和 16 位地址(movxdptr)。此時通過內(nèi)部強上拉傳送 1，當使用 8 位尋址方式(movri)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口發(fā)送 p2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78rst93.0

48、/rxd103.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17xtal118xtal219vss20p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627p2.728psen29ale30ea31p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138p0.039vcc40u1at89s52圖 3-3 at89s52 引腳圖p3 口：p3 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 i/o 口。向 p3 口寫入 1 時，p3 口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口；當作為輸入腳時被

49、外部拉低的 p3 口，會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 p3口還具有以下特殊功能。rxd(p3.0) 串行輸入口txd(p3.1) 串行輸出口int0(p3.2) 外部中斷 0int1(p3.3) 外部中斷 1t0(p3.4)定時器 0 外部輸入t1(p3.5)定時器 1 外部輸入wr(p3.6)外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號rd(p3.7)外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號ale：地址鎖存使能在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)。在正常情況下，ale 輸出信號恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時。注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個 ale 脈沖將被忽略，ale 可以通過置位 sfr 的 auxlilary0，禁止

50、置位后 ale 只能在執(zhí)行 movx 指令時被激活。psen：程序存儲使能當執(zhí)行外部程序存儲器代碼時，psen 每個機器周期被激活兩次；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 psen 無效，訪問內(nèi)部程序存儲器時 psen 無效。ea：當此腳為低電平時，對 rom 的操作限定在外部程序存儲器，而它為高電平時，則對 rom 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。xtal1：晶體 1 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入。xtal2：晶體 2 反相振蕩放大器輸出。2）單片機最小系統(tǒng)的設計單片機的最小系統(tǒng)包括時鐘電路和復位電路，分別采用的是 12m 的外部晶振，和上電復位電路，時鐘電路和復位

51、電路如圖 3-3 和 3-4 所示。下面就介紹下設計中的外部時鐘電路和復位電路。（1）時鐘電路在 at89s52 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 xtal1，輸出端為引腳 xtal2。xtal1 和 xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2 應不接。由于輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。此外，at89s52 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，

52、cpu 停止工作。但 ram、定時器、計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 ram 的內(nèi)容并且凍結振蕩器，禁止所用其它芯片功能，直到下一個硬件復位為止。本次設計電路中的電容 c1和 c2取 30pf。一般晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2mhz12mhz，晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也越快。但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高。本次設計的晶振采用的頻率是 12mhz，選用這個頻率的原因是在軟件設計中的定時方面便于定時計算，同時能提高單片機運行速度。定時振蕩器的工作可由專用的寄存器 pcon 的 pd 位進行控制，把 pd 位置“

53、1”，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進入低功耗狀態(tài)。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是直接使用，而是經(jīng)過分頻后再被系統(tǒng)所用。振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時鐘信號，在二分頻的基礎上三分頻產(chǎn)生 ale 信號，六分頻得到機器周期信號。（2）復位電路復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 pc 初試化為 0000h，使單片機從0000h 單元開始執(zhí)行程序。at89s52 芯片的復位引腳在 rst 引腳，復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期以上。復位操作有上電位自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電位復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，只要外部電源接通，vcc的上升時間不超過 1ms，

54、就可以實現(xiàn)自動上電復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。本次設計的復位方式是采用上電位復位方式，其電路圖如圖 3-4 所示。由于 rst 引腳是高電平有效，所以一旦當rst 引腳通過電容 c 與 vcc導通，得到了高電平，單片機復位開始工作。圖 3-4 時鐘電路1234abcd4321dcbatitlenum berrevisionsizea4date:2-jun-2008 sheet of file:d:交交交交交交交交交交交.ddbdrawn by:r_e ste_stvccrst圖 3-5 復位電路3.3 鍵盤與顯示電路設計intel8279 是一種通用可編程鍵盤、顯示器接口芯片。

55、它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。所以本設計采用 8279 芯片來實現(xiàn)鍵盤和顯示功能。鍵盤部分提供的掃描方式，可以和具有 64 個按鍵的矩陣鍵盤連接，能對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或 n 鍵同時按下實行保護。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器件提供了按掃描方式的顯示接口，它為顯示器提供多路復用信號，可顯示16 為的字符或數(shù)字。1、8279 的引腳功能：采用單5v 電源供電，40 腳封裝。db0db7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送 8279 與 cpu 之間的數(shù)據(jù)和命令。clk:時鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時的時鐘脈沖。reset:復位輸入線，8279 復位后

56、被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點回彈型式，程序時鐘前置分頻器被置為 31，reset 信號為高電平有效。cs:片選輸入線，低電平有效，單片機在 cs 端為低時可以對 8279 讀/寫操作。a0:緩沖器低位地址，當 a0 為高電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。rd:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。wr:寫信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入 8279的緩沖器。2、8279 的編程命令8279 可適應各種鍵盤和顯示器的不同工作方式，這是由于 8279 內(nèi)的各功能

57、塊的工作是可程控的，用戶可根據(jù)自己的要求，利用向 8279 寫命令字的方法對 8279 的工作方式等進行編程，只要同時使 cs=0wr=0a0=1，則可向 8279 寫命令字，并在 wr 的上升沿把命令打入 8279。對 cpu 而言，8279 只有兩個口地址，一個用于讀寫命令和狀態(tài)(cs=0，a0=1)，一個用于讀寫數(shù)據(jù)(cs=0，a0=0)但用于編程命令字卻有多種，在 8279中用于區(qū)別各種不同命令字的方法是命令字代碼的高 3 位(d7，d6，d5)編碼而低 5 位是命令字的真正內(nèi)容。(1)鍵盤/顯示器方式設置最高位最低位命令代碼 000ddkkk其中 dd 為顯示方式，kkk 為鍵盤方式

58、dd008 個 8 位字符顯示-左端傳入0116 個 8 位字符顯示-左端送入108 個 8 位字符顯示-右端送入1116 個 8 位字符顯示-右端送入（2）程序時鐘命令代碼 001ppppp此命令確定定時和控制中的前置定標器的分頻系數(shù)，代碼 ppppp 可形成 2-31 的數(shù)，前置定標器可對外部時鐘分頻，以得到內(nèi)部基頻，選基頻為 100khz，可得到前面規(guī)定的掃描和反跳時間，復位脈沖過后若無代碼送入則自動為 31。(3)讀 fif0/傳感器 ram命令代碼：010aixaaax=任意此命令用于確定 cpu 讀操作的對象是 8279 中的 fif0/傳感器 ram，并確定 8 個ram 字節(jié)中

59、哪一個被讀，其中 aaa 表示 cpu 要讀的行，ai 為自動加 1 特征位，在鍵盤掃描方式中這兩者互不相干，對隨后的每次讀取 8279 都按照數(shù)據(jù)第一次進入的 fif0 的同一順序自動送出數(shù)據(jù)，所有隨后發(fā)生的讀，都是讀自 fifo，直到寫入新命令為止。在傳感器陣列方式中，aaa 選擇傳感器 ram8 行中的一行若 ai=1，則下一次讀取便讀自傳感器 ram 中的下一行。(4)讀顯示器 ram命令代碼：011aiaaaacpu 對 8279 寫此命令，則確定了 cpu 以顯示器 ram 為數(shù)據(jù)源進行讀操作，其中aaaa 為顯示器 ram 的地址，ai 為自動加 1 特征位，若 ai=1，則每讀

60、一行 ram 之后，行地址自動加 1(5)寫顯示器 ram命令代碼:100aiaaaacpu 向 8279 寫此命令，規(guī)定了下一步要對 8279 的顯示 ram 進行寫，尋址方式和自動加 1 功能均與讀顯示器 ram 相同。(6)顯示器寫入禁止/空格命令代碼：101xiwiwblblx=任意(7)鍵盤與單片機的連接本設計采用了可編程鍵盤顯示芯片 8279 來實現(xiàn)鍵盤和顯示功能，8279 與單片機的接口如圖 3-5 所示：p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78rst93.0/rxd103.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4