交通信號燈控制電路及其發(fā)

摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，單片機(jī)技術(shù)已是從事機(jī)電控制工作的一項(xiàng)重要技能，目前單片機(jī)已廣泛地用于現(xiàn)代工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)，十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本文首先介紹了組合邏輯電路的組合邏輯電路的特點(diǎn)、一般分析方法和一般設(shè)計(jì)方法以及常見的幾種組合邏輯電路，并利用組合邏輯電路設(shè)計(jì)出交通信號燈的控制電路。其次主要介紹中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)邏輯電路的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹AT89C51單片機(jī)控制交通信號燈的工作原理及其硬件電路設(shè)計(jì)，其中，對AT89C51單片機(jī)芯片及交通信號燈模型作了較詳細(xì)介紹。最后簡單介紹了本系統(tǒng)可改進(jìn)的地方。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)交通信號燈無線收發(fā)LED數(shù)碼管Abstract：OperationprincipleandhardwarecircuitutilizingAT89C51one-chipcomputerstocontrolthetrafficsignallamparedesigned.ThearticlehasdonemoredetailedintroductiontoAT89C51one-chipcomputerchipsandthistrafficsignallampmodel.Introducedthissystematicplacewherewecanimprovebrieflyfinally.Keywods：AT89C51、LED、Thenumbermanaging引言早在1850年，城市交叉口處不斷增長的交通就引發(fā)了人們對安全和擁堵的關(guān)注。第一次對交叉路口交通的控制嘗試起源于1868年英國倫敦，當(dāng)時(shí)由警察手工輪流變換指揮用的旗幟，當(dāng)時(shí)的控制指令可以稱之為旗語。這種控制方式在1908年傳到美國紐約，并且很快在全國傳播開來。城市電氣化的發(fā)展導(dǎo)致了1914年在俄亥俄州的克利夫蘭市出現(xiàn)了第一臺電力驅(qū)動(dòng)的交通信號燈。1919年，紐約市開始把手動(dòng)指揮的旗子換成了電機(jī)控制的信號燈。在1923年，GarrettMorgan申請專利Morgan交通信號燈，后來賣給了通用電氣公司。到1932年，在布魯克林市Parkside大街上的最后一個(gè)手動(dòng)控制的旗子也被電機(jī)控制信號燈取代。從1920年到1970年近50年的時(shí)間里，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號燈占據(jù)了交通信號控制系統(tǒng)的主要市場。周期長度是通過安裝合適的齒輪來進(jìn)行保證的，通過在一個(gè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)盤上插入銷子來把周期分成不同的時(shí)間間隔。為了適應(yīng)交通變化的需要，這種劃分時(shí)間的方式被稱為“三個(gè)時(shí)段”劃分法。同時(shí)為了保證相鄰的交叉口能夠在一個(gè)交通信號系統(tǒng)中以預(yù)計(jì)的信號周期、綠信比和相位差下工作，一種“七條線纜”連接的方式發(fā)展起來，以使相鄰的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號燈能夠在一種系統(tǒng)控制的方式下工作，即使現(xiàn)在我們步入了新千年，在一些城市的某些地方仍然使用這種基于三個(gè)時(shí)段劃分周期的信號控制器和七條線纜連接的系統(tǒng)。甚至，大部分在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中發(fā)展起來的術(shù)語到現(xiàn)在仍然在現(xiàn)代的微處理控制器中使用。在20世紀(jì)60年代早期，計(jì)算機(jī)被引進(jìn)到交通信號控制系統(tǒng)中。在1963年，第一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的交通信號控制系統(tǒng)在加拿大的多倫多市安裝，到20世紀(jì)70年代，微處理器被普遍使用，相應(yīng)的硬件和軟件也開始起步。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對私家車、公交車的需求越來越大。相應(yīng)地，我國進(jìn)入WTO以后，我國經(jīng)濟(jì)貿(mào)易與世界接軌，汽車業(yè)關(guān)稅大大降低，使很多人都能負(fù)擔(dān)得起，買私家車不再是夢想。但是，私家車、公交車的大增無疑會對我國交通系統(tǒng)帶來沉重的壓力。放眼現(xiàn)在的中國，如廣州、香港、上海等大都市，無不受到交通堵塞的困擾。中國要發(fā)展，交通事業(yè)決不能停步不前。有及于此，我國交通管制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以人性化、智能化為目的，作出相應(yīng)的改善。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對單片機(jī)控制的交通信號燈模型作了較詳盡的介紹。1、組合邏輯電路1）什么是組合邏輯電路?在數(shù)字電路中，任何時(shí)刻輸出信號的穩(wěn)態(tài)值僅決定于該時(shí)刻各個(gè)輸入信號取值的組合，而與先前狀態(tài)無關(guān)的邏輯電路叫組合邏輯電路。組合邏輯電路的輸入信號和輸出信號常常不止一個(gè)，組合邏輯電路框圖如圖2-24所示，其輸出信號的一般表達(dá)式可以寫為

Li=?(A1，A2，…An)

(i=1，2，…,m)2）組合邏輯電路的特點(diǎn):對輸出勺輸入糟之間娛沒有迅反饋巾延遲勇通道因，免電路蹈中不自含記付憶單麗元腥，逃輸出眨僅取呼決于纏該時(shí)膛刻的親輸入直而與桂電路原原狀遮態(tài)無釘關(guān)。罩3殿）燕組合悲邏輯纏電路很的一耗般分列析方僅法(淹組合化邏輯撥電路墻圖旅→劇求解峽邏輯危功能柔):緣癢組合摩邏輯養(yǎng)電路瘋圖昏→訊列出堤邏輯塊函數(shù)壩表達(dá)煩式(部迭代啄法,騙由輸扣入逐奮級向盡后推絕)致→善求標(biāo)掘準(zhǔn)表屈達(dá)式賞或簡篇化的咱表達(dá)輕式(框轉(zhuǎn)換凳或化恭簡)突亞→全列出旗相應(yīng)歸的真姐值表封→破判斷幸電路致功能倡。自舉例侮：分好析添該躍圖邏烈輯電認(rèn)路元（1烏）抓迭代祝法求籍輸出撒邏輯天表達(dá)匆式,姻如圖鳥：用知E隊(duì)=A耀B蝶，撞D=農(nóng)AC滑，剩G=擔(dān)BC截，庭F=窮E+佳D+挨G=攏AB足+A西C+少BC桑（2折）堂求標(biāo)俯準(zhǔn)表特達(dá)式補(bǔ)或簡開化的產(chǎn)表達(dá)檢式(巖轉(zhuǎn)換填或化吉簡)偶（3飾）賤列出制相應(yīng)尺的真眉值表鞋由真未值表嶼可以帖看出佛,該旺邏輯衣電路沈是一聲個(gè)三寶人多抖數(shù)表蟻決電定路。初4正）奏組合劇邏輯爺電路鮮的一老般設(shè)交計(jì)方滴法：部根據(jù)凍設(shè)計(jì)珠要求研(要然實(shí)現(xiàn)惹的邏體輯功站能)夢→箏畫出屑邏輯緒電路忘圖.螞設(shè)計(jì)墳要求箭→潑列出萄真值施表(息確定鐵輸入烘、輸脂出變煙量及羨它們當(dāng)?shù)倪壎ㄝ嬯P(guān)書系)臺尿→到化簡恒寫出連簡化磁的邏緊輯表室達(dá)式把(聽→宋或轉(zhuǎn)初換成屑邏輯侮器件控所需渾的表鐘達(dá)形印式)恢→殊畫出沿邏輯淋圖。咸異吉浩踩策孫芒駕順床窯怒咸膏彈饞將布脆懸鄙像認(rèn)舉例攪：設(shè)廟計(jì)一岔個(gè)異貓或電籃路.氣（1嫁）慌返享該電莊路有歐兩個(gè)爹輸入傷A、粥B和框一個(gè)怖輸出牛F,壩根據(jù)流異或?yàn)I的邏交輯關(guān)壽系列懶出真申值表送（2霉）妥勉翠由真絲值表拍寫出住邏輯惰表達(dá)黨式(摟化簡氏或轉(zhuǎn)腹換)F=梁（3煙）熔駝畫出燃邏輯辦圖筆在這震里般設(shè)計(jì)忍一個(gè)昨監(jiān)視杯交通離信號訓(xùn)燈狀純態(tài)的其邏輯把電路鞋。每新一組暫信號耍燈均滋由紅父、黃鳴、綠箏三盞拼燈組管成，索如圖寄所示溫。正惰常工拖作情賊況下遮，任代何時(shí)筍刻必相有一淋盞燈敗點(diǎn)亮盞，而漿且只觸允許環(huán)有一慎盞燈用點(diǎn)亮冊。而莖當(dāng)出效現(xiàn)其刺他五鐵種點(diǎn)遠(yuǎn)亮狀互態(tài)時(shí)向，電庸路發(fā)鉤生故駛障，砍這時(shí)真要求忌發(fā)出盟故障杯信號吹，以粥提醒漏維護(hù)撫人員趕前去織修理嘴。虹按照勤組合痕邏輯棄電路舅的設(shè)銅計(jì)步密驟進(jìn)搬行設(shè)憑計(jì)，尋得到謠實(shí)現(xiàn)權(quán)監(jiān)視嬌交通雨信號絮燈狀地態(tài)的綁邏輯脈電路超。謙實(shí)驗(yàn)妹儀器晝序陶號叢名文稱省主要隱用途拿1災(zāi)數(shù)字搏電路巾實(shí)驗(yàn)?zāi)[裝置悶連接架電路靈、顯仆示輸漸入和汁輸出桿信號終2芒萬用視表云1看只殘測量伏電阻暮、電辜壓、漠電流找3枝元器營件：深7升4L相S0輕0戴74城LS沿0貢4嗓壤74教LS截20芬太各一皆塊演利用兼集成幼電路布實(shí)現(xiàn)伶邏輯顯功能丟4熄導(dǎo)線革若干刷連接我電路朽實(shí)驗(yàn)庭內(nèi)容學(xué)和步弱驟類1吊、某按照剪組合方邏輯宿電路夜的設(shè)姨計(jì)步啞驟進(jìn)編行設(shè)謎計(jì)，丹根據(jù)宴實(shí)驗(yàn)璃室條秋件，收選擇束用反秀相器漆、與優(yōu)非門薪實(shí)現(xiàn)跑監(jiān)視戒交通洪信號屬燈狀腸態(tài)的災(zāi)邏輯澡電路雞。你2、鳴按照恨原理躁圖進(jìn)仁行電令路的甩連接揪。家3、保根據(jù)藝實(shí)驗(yàn)鞋數(shù)據(jù)院填寫植真值認(rèn)表，行驗(yàn)證容邏輯蠢功能藍(lán)。奉輸入朱變量謝輸出紡R任A旨G恰Z然0打0擔(dān)0衫0滲0華1田0吃1褲0某0元1蠶1爬1徑0約0掙1政0煤1飾1甩1御0失1石1磚1恨5樣）窯組合涂邏輯冤電路害中的臭競爭闖和險(xiǎn)亭象繳：惡競爭棵：因?qū)庨T電荷路的意傳輸涼時(shí)延得而造攪成惑多路賣信號佳由于經(jīng)經(jīng)過哄不同速路徑個(gè)產(chǎn)生伙的時(shí)確差現(xiàn)助象；區(qū)險(xiǎn)象賭：由遍競爭煮產(chǎn)生誠的錯(cuò)推誤輸斥出；烏檢查幅(產(chǎn)烤生條百件：涌輸入還存在攻互補(bǔ)褲變化示；消好除：猶添加予冗余號項(xiàng)汁)折.伸競爭銳邏輯討險(xiǎn)象缸藏6）頑常見起的五所種組零合邏緣輯電土路：唇著重租于其位功能煤和輸良出與蓄輸入宇的對盜應(yīng)邏漸輯關(guān)燃系麗。虜（安1皺）恥編碼貿(mào)：將喬輸入傷信號舞轉(zhuǎn)換忠成對鑒應(yīng)的數(shù)數(shù)碼屢信號沿；碗編碼濱器：麥互斥畢輸入驢，方惠塊圖壁、邏投輯圖桶。汽優(yōu)先岡編碼荒，方霞塊圖友、邏鑄輯圖它膚。氣（2狗）輩譯碼恩：將沾輸入為的碼學(xué)組翻均譯變凳換成怎對應(yīng)協(xié)的輸嶺出信篇號副，滿是編懂碼的親逆過麥程；撲譯碼雄器：樹二進(jìn)覺制譯職碼器沫，執(zhí)方桃塊圖膽、邏路輯圖潮。俱數(shù)字私顯示霸譯碼榮器：抗七段奶顯示佳，卻十進(jìn)吉制數(shù)略字顯演示苦。長（3漂）趕多路怎選擇內(nèi)器：闊又叫啟數(shù)據(jù)獨(dú)選擇大器傷，末在地捐址輸追入端乒的控扶制下耗從多凈路數(shù)臭據(jù)輸敬入中休選擇咳一個(gè)播送到癥公共亡輸出追端雕。筑方塊鐘圖穗，陣邏輯舒圖浮。今（4密）遍數(shù)值助比較漲器：梨比較情兩個(gè)拼二進(jìn)篇制數(shù)把的大覆小。菊一位方二進(jìn)泛制數(shù)嘩比較臉器她，宜二位穩(wěn)二進(jìn)綢制數(shù)摸比較每器圈。摔（5散）沃加法命器：蘋實(shí)現(xiàn)沙二進(jìn)么制數(shù)戰(zhàn)加法及運(yùn)算沙。井全加參器億，吊逐位盼進(jìn)位墓加法算器濫，煮加法嫁器。聾逐位挺進(jìn)位夕，嫩超前擦進(jìn)位諷形成貴電路農(nóng)、三家位辱。清7千）漏中規(guī)癢模集蘭成組住合邏技輯電蝶路及陽應(yīng)用夢：哭應(yīng)用獻(xiàn)著重軍于擴(kuò)次展(論分級恭擴(kuò)展頸和級減聯(lián)擴(kuò)治展)楊和實(shí)脈現(xiàn)組呈合邏愈輯函疤數(shù)(書重點(diǎn)茫多路央選擇鐮器和犧譯碼飲器)恰。篩（1患）與中規(guī)炸模集更成譯潤碼器魄74畏13閘9：久2線響-4控線譯虧碼器形，望功能敢表、請邏輯基圖；娃74墻15堆4：繭4線報(bào)-1棉6線要譯碼炎器派，劑功能獻(xiàn)表、含邏輯渣圖；吼分級笛擴(kuò)展劉：慚下聽圖利欲用允村許端改用一盾片7有41塘39侄和四疼片7偵41螺54申擴(kuò)展什為6鋸線-劃64團(tuán)線譯情碼器擺級聯(lián)柱擴(kuò)展米(補(bǔ)粥充)辯：用辰二片逗74鍛13語9實(shí)揚(yáng)現(xiàn)3盛線-估8線斷譯碼套器；易隊(duì)（2芬）閃中規(guī)牙模集皂成多丈路選意擇器那74姥15鑰3：押雙4慰選曬1誘；挺分級影擴(kuò)展畫：用艦五片廢74娃15狐3擴(kuò)張展為那雙1很6選虛1贈；蔥級聯(lián)遞擴(kuò)展慶(補(bǔ)欣充)褲：用擔(dān)74沃15跳3實(shí)奪現(xiàn)8丹選1某；積實(shí)現(xiàn)感組合規(guī)邏輯無函數(shù)冤：用攀8選章1和救4選仿1實(shí)救現(xiàn)三蒼變量藍(lán)函數(shù)懇用8膠選1賓；用搞4芬選罷1摩〔注拳：利蜻用對拉比真錘值表緩的方但法欠銅簡單籃明嘹樸,可婚用多當(dāng)路選穴擇器介的輸嶺出表胸達(dá)式嘴和邏嶼輯函遲數(shù)表扔達(dá)式錦對比澇的方昨法〕染；叉（原3闖）復(fù)*帆中規(guī)能模集歷成數(shù)占值比揉較器幫；級衰聯(lián)擴(kuò)鬧展：晃串行型、并檔行比耳較膏，碼(a鋼)挑串行富比較畝掏羨租溝繳輕綠踏(b也)鐵并行漂比較炭（言4刺）脫伏*野中規(guī)帝模集釀成加練法器囑；火（酷5進(jìn)）廣*椒中規(guī)回模集擱成優(yōu)燒先編填碼器裁。忽了解傳了組傘合邏架輯電蜻路，伸我們低再來里看看獵單片紹機(jī)。送逢近單片溜機(jī)無球線收割發(fā)控疼制的再交通夢信號庫燈模堵型可通以分罪為電敬源電奉路、節(jié)單片身機(jī)主示控電軍路、范無線宣收發(fā)逢控制辣電路伍和顯蔬示電鹽路四穗部分歲組成眠，組悔成電兆路如犁圖1秩：涂巷剃死量彎判槳甜紀(jì)止吵把賣佛夫介榮初供違悲作脹族拆斧套兵拆焦姻象圖1駱判盤由鉛于顯彈示部吊分都大是采喉用三撐色L哨ED讓和數(shù)討碼管改模擬解，比月較簡腿單，吸所以狡在此點(diǎn)不作德詳盡遙敘述日。下漂面主負(fù)要敘邪述單韻片機(jī)嫩主控瘋電路叨、直惡流電表源的紡組成邁及其晝原理幼。躬2鈴、單積片機(jī)親主控雖電路松1蜜）柳樣主要銅元器菠件介略紹艱單片商機(jī)主稍控電疏路的偶主要耗元件趕是A袍T即89腰C宇51濤，其注外型價(jià)如圖是：腰AT須89污C互51敵是一呆個(gè)低麻電壓島，高曲性能遭CM習(xí)OS接8述位單蕩片機(jī)旅，片綿內(nèi)含巷4k留b貓yt骨es故的可乏反復(fù)獄擦寫箭的只誤讀程弓序存翅儲器幻（P羨ER幟OM就）和戀12床8清by構(gòu)te廊s的朝隨機(jī)位存取瓦數(shù)據(jù)侄存儲揭器（冷RA晝M）扇，器怪件采道用A棍TM山EL適公司俱的高偵密度夢、非吉易失代性存前儲技蒼術(shù)生連產(chǎn)，顏兼容初標(biāo)準(zhǔn)羞M(jìn)C倚S-追51姨指令梯系統(tǒng)桐，片駐內(nèi)置度通用執(zhí)8位咸中央灰處理斧器和魯Fl披as瑞h存熱儲單燃元，飲內(nèi)置慘功能膊強(qiáng)大褲的微家型計(jì)形算機(jī)珠的A乳T辦89沸C功51晶提供感了高跌性價(jià)督比的仰解決失方案詠。聲AT壟89低C饞51房是一廁個(gè)低陪功耗挑高性壩能單引片機(jī)寸，4紹0個(gè)它引腳興，3毀2個(gè)飽外部不雙向司輸入過/輸受出（上I/裕O）緞端口傲，同聞時(shí)內(nèi)干含2葬個(gè)外論中斷匪口，難2個(gè)尋16膚位可體編程駐定時(shí)長計(jì)數(shù)厘器憑，際2個(gè)獻(xiàn)全雙孔工串芽行通袍信口丹，A怪T婦89桂C澤51屬可以繁按照駐常規(guī)星方法末進(jìn)行說編程壟，也晴可以皂在線智編程準(zhǔn)。其機(jī)將通庫用的炊微處滔理器民和F役la盼sh買存儲衛(wèi)器結(jié)度合在止一起歇，特裝別是鬼可反多復(fù)擦絹寫的獵Fl蛛as寫h存悟儲器茫可有澇效地應(yīng)降低產(chǎn)開發(fā)斥成本球。嫩2袍）栗管腳飯說明櫻：右VC槍C：媽供電鋪電壓見。竟GN踢D：殃接地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