第一篇：基于PLC的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)目前

基于PLC的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

摘要

可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用更加突出。城市交通燈控制采用的可編程制器具有可靠性高、維護(hù)方便，用法簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)來控制交通路況:制作傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來控制交通燈的時(shí)長(zhǎng)。具體如下:在入路口的各個(gè)方向附近的地下按要求埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測(cè)出汽車的通過，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計(jì)數(shù)，按一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：PLC 傳感器 智能 交通信號(hào)燈

Abstract function of the programmable controller is increasingly perfect, plus smallscaled turn, the price is low, the credibility is high, the application that is in modern industry is more out standing.The city transportation light control adopts programmable to make the tool contain high credibility, the maintenance convenience, the method of using is simple, the in general use strong etc.characteristics, this text uses the design that the programmable, way and as follows: The at go the into the underground of the each the direction neighborhood the of the street corner the to lay the to respond the coil the according to the trequest, the be the automobile to the pass by the will produce the to flow the to exhaust, the wreath the form insulates the electricity the feeling of the electric the wire to start reduce, can immediately examine pass of an automobile, and convert this signal control importation that is the programmable controller for the standard pulse signal, counteract the PLC to count, long by the hour that the certain control regulation regulates the traffic lights automatically.Keywords: PLC(Programmable Logical Controller);diagram;intelligence;Instruction In proper order function diagram Transportation light 2

緒論

1引言

道路通交通系統(tǒng)是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的主要組成部份，這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況如何，直接反映了一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的現(xiàn)代化管理水平。在這一系統(tǒng)中，道路不僅僅是易變化的部分，而其它組成部分則存在著較大的可變性和隨機(jī)性。只有對(duì)這一系統(tǒng)的組成及其運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行科學(xué)客觀的分析研究，對(duì)能制定出科學(xué)有效的管理和控制對(duì)策，從而保障系統(tǒng)的有效運(yùn)行。2 PLC控制設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)

本設(shè)計(jì)采用PLC做控制器，完成對(duì)十字路口交通燈的自控控制與監(jiān)控，主要實(shí)現(xiàn)城市交通路口信號(hào)燈自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)顯示，通信等功能，從而保證了車輛在 城市道路各路口順暢通行及安全。交通燈發(fā)展現(xiàn)狀

隨找社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，上路的車輛越來越多，道路建設(shè)卻往往跟不上城市發(fā)展的速度，因此城市交通的問題日益突出。經(jīng)常在十字路口等交通繁忙的地方發(fā)生堵塞情況，在這個(gè)時(shí)候，道路交通燈的正常運(yùn)行以及合理的功能就是交通暢通的重要保證。隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高澎路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路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。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道車流量繁忙的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門待解決的主要問題 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義

目前，我國(guó)城市十字路口的交通燈控制系統(tǒng)基本上都采用定時(shí)控制方式，就會(huì)車流量大時(shí)卻要等待紅燈，車流量相對(duì)少的道路卻依然按原定時(shí)間亮著綠燈。3 因此智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用，按照城市交通控制的需要，本文討論了用PLC實(shí)現(xiàn)正常時(shí)序、急車強(qiáng)通2種控制方式，通過傳感器與PLC完成對(duì)交通異常狀況（滯留或堵車）的判別及處理。

正常時(shí)序控制對(duì)路面進(jìn)行控制.南北方向紅燈時(shí),東西方向綠燈.綠燈閃3秒緊接著黃燈閃2秒,變紅燈.南北方向紅燈直接變綠燈.東西方向紅燈時(shí)同理.急車強(qiáng)通時(shí),發(fā)送信號(hào)給交通燈讓其對(duì)來急車方向的交通燈進(jìn)行綠燈暢通.急車強(qiáng)通信號(hào)受急車強(qiáng)通開關(guān)控制；無急車時(shí)，信號(hào)燈接正常時(shí)序控制；有急車來時(shí)，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。

交通滯留的異常情況，在路口與路尾設(shè)置兩個(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)車流量.交通路段車流量繁忙時(shí)，傳感器起到勘測(cè)車流量的存在與通過的作用。當(dāng)一方車流量過大的時(shí)候,PLC要對(duì)控制這一路段的信號(hào)燈進(jìn)行調(diào)控,讓滯留或堵車的一方綠燈時(shí)間加長(zhǎng),直到交通暢通為止這種工作的好處是避免了交通堵塞造成的不必要的麻煩與事故,就、控制進(jìn)行很方便,很便捷。

第一章 系統(tǒng)總體方案比確

1.1 繼電器接觸控制

采用繼電接觸或控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)組成其控制方式是斷續(xù)的，雖然這種系統(tǒng)也具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維護(hù)容易，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是采用固定接線方式，接線多，靈活性差，工作頻率低，觸電易損壞，可靠性差。

1.2單片機(jī)系統(tǒng)控制

1、比較穩(wěn)定，由于I/O口內(nèi)部采用光電隔離驅(qū)動(dòng)，因此抗干擾能力要強(qiáng)很多。

2、I/O口的驅(qū)動(dòng)能力比較強(qiáng)，能夠直接驅(qū)動(dòng)24V的繼電器吸合。

3、做人機(jī)界面等在某些場(chǎng)合，市場(chǎng)上有共用和現(xiàn)在的開發(fā)軟件及界面，因此相對(duì)于單片機(jī)，它的開發(fā)周期要短很多。

PLC說穿了其實(shí)就是單片機(jī)功能的集成化，穩(wěn)定性比起單片機(jī)更好，功能更齊全，對(duì)于工程人員的編程也相對(duì)簡(jiǎn)單。所以PLC是目前工業(yè)控制器使用最為普遍的一種。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，成本低，體積小，但是穩(wěn)定性差。

用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)采用MSL-51系列單片機(jī)TSC51和可編程并行I/O接口芯片6255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的PL口設(shè)置紅綠燈燃亮?xí)r間。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多引角的多功能化，以及低電壓低功耗，但是變成復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的要求較高，出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行調(diào)試不方便，可靠性不高。

1.3可編程控制器控制

可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱為PLC，它主要用來取代繼電接觸器邏輯控制。系統(tǒng)功能僅限于執(zhí)行繼電器邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等，可編程控制系統(tǒng)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過 5 數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出?？刂聘鞣N類型機(jī)械的生產(chǎn)過程，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。廣泛的適應(yīng)能和應(yīng)用范圍而。這也是區(qū)別于其他一般微型控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。

采用PLC作為十字路口交通燈控制系統(tǒng)作為控制核心，只需將程序下載到PLC內(nèi)即可，并可通過通信隨時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，PLC適應(yīng)環(huán)境的能力非常強(qiáng)，抗干擾等方面能力都非常強(qiáng)大，性能價(jià)格也很高。

實(shí)現(xiàn)開關(guān)量順序控制和邏輯控制較為繁瑣，程序的結(jié)構(gòu)和編制較為復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行?？删幊炭刂破鱌LC采用了“循環(huán)掃描”工作方式，是一種可編程的控制器，相當(dāng)于一種控制設(shè)備，考慮到有效的緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制應(yīng)用，采用PLC實(shí)現(xiàn)交通燈的控制，其特點(diǎn)是非?？煽浚菀讓?shí)現(xiàn)開關(guān)量順序控制和邏輯控制，具有很高的工作可靠性和抗干擾能力。單片機(jī)的控制系統(tǒng)在多數(shù)場(chǎng)合下，被控對(duì)象主要是開關(guān)量順序控制和邏輯控制，通過對(duì)不同時(shí)間的控制變量及由被控變量形成的反饋?zhàn)兞拷?jīng)一定邏輯組合而完成控制，亦即被控對(duì)象的實(shí)現(xiàn)是有關(guān)邏輯關(guān)系的實(shí)現(xiàn)，并不一定有時(shí)間的先后。所以使得系統(tǒng)在交通燈設(shè)計(jì)方案中可編程控制器（PLC）成為首選。

第二章可編程控制器的簡(jiǎn)述

2.1可編程控制器的概述

可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心。集微電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動(dòng)化控制為目標(biāo)的新型控制裝置，目前已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。成為各行業(yè)的通用控制核心產(chǎn)品。

可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算，操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器，可以編制程序的控制器，它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算和順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)控易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。

PLC是在繼電器控制邏輯基礎(chǔ)上，與3C技術(shù)(Computer Control Communication)相結(jié)合，不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機(jī)順序控制，發(fā)展到包括過程控制、位置控制等場(chǎng)合的所有控制領(lǐng)域。PLC早期主要應(yīng)用于工業(yè)控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大.可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱PC或PLC，是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國(guó)數(shù)字公司(DEC)為美國(guó)通用公司(GM)研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，可編程控制器自此誕生。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。現(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。

2.2可編程控制器的主要的特點(diǎn)及分類

1可編程控制器的主要的特點(diǎn)

1.可靠性高 2.控制功能強(qiáng) 3.組成靈活 4.操作方便 5.網(wǎng)絡(luò)功能

中央處理單元（CPU）是PLC控制部件，一般由控制電路，運(yùn)算器，寄存器等組成，通過地址及數(shù)據(jù)總線與存儲(chǔ)器，I/O接口電路連接，它主要完成從存儲(chǔ)器中讀取指令并執(zhí)行，然后再取下一條指令，處理中斷等任務(wù)。

存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。其中，系統(tǒng)程序是PLC制造廠家編寫的控制和完成各種功能的程序，他們一般被固化到只讀存儲(chǔ)器（RAM）中，不允許修改，并用戶啟動(dòng)運(yùn)行。

輸入/輸出接口電路用來連接PLC主機(jī)與外部設(shè)備。為了提高抗干擾能力，一般的輸入，輸出接口均有光電隔離裝置，最常用的是由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器。我們所用的OMRON CPM1A系列PLC的輸入/輸出接口電路圖如下圖所示： 由于輸入及輸出的升年時(shí)秒度即可能是數(shù)字能量，又有可能是開關(guān)量或者模擬量，所以，選擇接口部件時(shí)要考慮接口處的信號(hào)的性質(zhì)。

電源部件用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC的各部分電子電路工作所需的直流電源，是PLC能正常工作。由于PLC 的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此它對(duì)外部電源的要求并不高，直流24V供電的機(jī)型，允許電壓為16-32V。交流供電的機(jī)型，允許電壓為85-264V，頻率為47-53HZ，一般情況下，PLC 還為用戶提供24V直流電源作為輸入電源或負(fù)載電源。

可編程控制器是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能。用來對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制

2可編程控制器的分類

1.按點(diǎn)數(shù)和功能分類：根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分成小型、微型、中型和大型。

2按用途分類：根據(jù)可編程控制器的用途PLC可分為通用型和專用型兩大類。3按結(jié)構(gòu)形式分類: PLC按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。整體式PLC外觀上是一個(gè)長(zhǎng)方形箱體，又稱為箱式PLC。組合式PLC在硬件構(gòu)成上具有一定的靈活性，其規(guī)?？梢韵衿捶e木一樣的進(jìn)行組合，構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的PLC，因此這種PLC又稱為積木式PLC。整體式PLC：整體式PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出安裝在同一機(jī)體內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，價(jià)格低；輸入輸出路數(shù)固定，實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，靈活性較低。組合式PLC：組合式PLC為總線結(jié)構(gòu)。其總線做成總線板，上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽可安裝一個(gè)PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。PLC的CPU、存儲(chǔ)器和電源等做成一個(gè)模塊，該模塊在總線版上的安裝位置一般來說是固定的，而且該模塊也是構(gòu)成組合式PLC所必需的。其他的模塊根據(jù)PLC的控制規(guī)模、實(shí)現(xiàn)的功能選取，安裝在總線版的其他任一總線槽上。組合式PLC安裝完成后，需進(jìn)行登記，使PLC對(duì)安裝在個(gè)總線上的模塊進(jìn)行確認(rèn)。組合式PLC的總線板又稱為基版。組合式PLC的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成靈活性高，可構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的PLC；價(jià)格較高。

4按控制規(guī)模分類 輸入輸出的總線數(shù)，又稱I/O點(diǎn)數(shù)，是表征PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對(duì)PLC分類時(shí)，可根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型PLC。小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較少，在256點(diǎn)以下的PLC。中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，在256點(diǎn)以上、2048以下的PLC。大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，在2048點(diǎn)以下的PLC。

5按實(shí)現(xiàn)的功能分類 按照PLC所能實(shí)現(xiàn)的功能的不同，可以把PLC大致的分為低檔、中檔、和高檔機(jī)三類。低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位自診斷監(jiān)控等功能，還具有一定的算術(shù)、數(shù)據(jù)傳送和比較、通訊、遠(yuǎn)程和模擬量處理功能。中檔機(jī)：除具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程、通訊、子程序、中斷處理和回路控制功能。高檔機(jī)：除具有中檔機(jī)的功能外，還具有帶符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算。函數(shù)、表格、CRT顯示、打印機(jī)打印等功能。一般地，低檔機(jī)多為小型PLC，采用整體式機(jī)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型PLC，其中小型PLC多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型PLC多采用組合式結(jié)構(gòu)；高檔機(jī)多為大型PLC，采用組合式結(jié)構(gòu)。目前，在國(guó)內(nèi)工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的是中、低檔機(jī)。

2.3 可編程控制器的工作原理

1工作過程

按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理，可編程控制器系統(tǒng)由傳感器，可編程控 制器(PLC)和執(zhí)行器組成。可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。其操作過程如下圖所示。

可編程控制系統(tǒng)的操作過程

PLC將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成若干個(gè)寄存器區(qū)域，其中過程映像區(qū)域又稱為I/O映像寄存器區(qū)域。過程映像，區(qū)域的輸入映像寄存器區(qū)域(PLC)用來存放輸入端點(diǎn)的狀態(tài)，輸出映像寄存器區(qū)域(PIQ)用來存放用戶程序(OBI)運(yùn)行的結(jié)果。PLC輸入模塊的輸出信號(hào)狀態(tài)與傳感器信號(hào)相對(duì)應(yīng)，為傳感器信號(hào)經(jīng)過，隔離和濾波后的有效信號(hào)，開關(guān)量輸入電路同構(gòu)傳感器的0.1電平變化，識(shí)別開關(guān)的通斷狀態(tài)，CPU存每個(gè)掃描周期的開始掃描輸入模塊，信號(hào)狀態(tài)并將其狀態(tài)送入輸入映像寄存器區(qū)域；CPU根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號(hào)。并將處理結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。

PLC輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，在額定負(fù)載以內(nèi)，直接和負(fù)載相連，可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器。

CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。如下圖所示，CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請(qǐng)求、執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試及寫輸出等內(nèi)容。

PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。它一直周而復(fù)始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，PLC也在掃描，只不過在一個(gè)周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分內(nèi)容。典型的PLC在一個(gè)周期中可完成以下5個(gè)掃描過程。1自診斷測(cè)試掃描過程。

為保證設(shè)備的可靠性，及時(shí)反應(yīng)所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。自監(jiān)視功能主要由時(shí)間監(jiān)視器完成。WDT是一個(gè)硬件定時(shí)器，每一個(gè)掃描周期開始前都被復(fù)位。WDT的定時(shí)可由用戶修改，一般在100～200ms之間。其它的執(zhí)行 結(jié)果錯(cuò)誤可由程序設(shè)計(jì)者通過標(biāo)志位進(jìn)行處理。2與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的掃描過程。

一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。3用戶程序掃描過程。

機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)部包換掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。用戶程序的長(zhǎng)短，會(huì)影響過程所用的時(shí)間.4讀輸入與寫輸出掃描過程。

機(jī)器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一時(shí)間。個(gè)掃描周期內(nèi)都包含這個(gè)掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。CPU在處理用戶程序時(shí)，使用的輸入值不是直接從輸入點(diǎn)讀取的運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映像寄存器：一個(gè)為輸入映像寄存器，另一個(gè)為輸出映像寄存器。用戶程序中所用的輸入值是輸入映像寄存器的值，運(yùn)算結(jié)果也放在輸出映像寄存器中。在輸入掃描過程中，CPU把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器；在輸出過程中，CPU把輸出映像寄存器的值鎖定到實(shí)際輸出點(diǎn)。為了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便，PLC具有I/O控制功能，用戶可以通過編程器封鎖或開放I／O。封鎖I／O就是關(guān)閉I／O掃描過程。

在讀輸入階段，CPU對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入輸入映像寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映像寄存器中。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變—輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入階段才被集中讀入。在寫輸出階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)集中鎖定到輸出鎖存器，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子。由上述分析得出循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：

(一)掃描過程周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、寫輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。

(二)輸入映像寄存器的內(nèi)容是設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)工作 11 周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像積存的值來控制程序的執(zhí)行。

(三)程序執(zhí)行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個(gè)掃描周期的輸出值，而在程序執(zhí)行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執(zhí)行的條件，同時(shí)又可以被程序修改用于存儲(chǔ)中間結(jié)果或下一個(gè)掃描周期的輸出結(jié)果。此時(shí)的修改不會(huì)影響輸出鎖存器的現(xiàn)在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。

(四)對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個(gè)掃描周期的集中輸出結(jié)果是與編程順序有關(guān)的，即最后一次的修改決定了下一個(gè)周期的輸出值，這是編程人員要注意的問題。各個(gè)電路和不同的掃描階段會(huì)造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。各PLC廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應(yīng)對(duì)所使用型號(hào)的PLC的延遲時(shí)間的長(zhǎng)短很清楚，它是進(jìn)行PLC選型時(shí)的重要指標(biāo)。

2可編程控制器的技術(shù)性能指標(biāo)。I/O點(diǎn)數(shù) 2 存儲(chǔ)容量 3 掃描速度 4 指令系統(tǒng) 5 可擴(kuò)展性 6 通信功能

3可編程控制器的組成

如圖所示，PLC與通用計(jì)算機(jī)沒有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了I/O功能的可與控制對(duì)象方便連接的計(jì)算機(jī)。其完成控制的實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行I／O變換，并將這個(gè)變換物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。。1輸入寄存器

輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸入開關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫或進(jìn)行修改。

圖2-1.PLC的組成 輸出寄存器

輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值,表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。3 存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能更改，PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。4 CPU單元

CPU單元控制著I／O寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。5 其它接口單元

其它接口單元用于提供PLC與其它設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件。

4可編程控制器的主要用途

PLC編程一般采用易于理解和掌握的梯形圖語言及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令編制程序，非常形象直觀，在了解了PLC簡(jiǎn)單工作原理和它的編程技術(shù)后，就可 以結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，進(jìn)而將PLC用語實(shí)際控制系統(tǒng)中，此外，PLC還具有使用和編程方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在實(shí)際運(yùn)用中設(shè)施施工周期短等特點(diǎn)，是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具。

PLC誕生后，受到工業(yè)界的普遍歡迎，并得到迅速發(fā)展，目前，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，而且隨著PLC技術(shù)的推廣和應(yīng)用，PLC將向著標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，模塊化及低成本，高功能的方向發(fā)展。

3-2PLC與一般的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，由中央處理單元（CPU），存儲(chǔ)器（MEMERY），輸入/輸出（INPUT/OUTPUT）接口，電源部件外部設(shè)備接口等，但由于PLC專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)，為了便于接線，擴(kuò)充功能，操作及維護(hù)，它的結(jié)構(gòu)與組成又與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所區(qū)別。

2.4 可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展

可編程控制器(PLC)是以早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60年代問世以來，PLC得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。尤其在數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)絡(luò)通信及與NCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進(jìn)展，可編程控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化強(qiáng)有力的工具。得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用，可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化，價(jià)格低、可靠性高。在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出，PLC可編程控制器是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型工業(yè)控制裝置。

20世紀(jì)80年代至90年代中期是PLC發(fā)展最快的時(shí)期。PLC發(fā)展至今，已有30多年的歷史。伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有了翻天覆地的變化，PLC亦再不斷發(fā)展變化中，PLC正朝著新的技術(shù)發(fā)展。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC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(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅PLC方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國(guó)加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國(guó)際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國(guó)際接軌。

PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代PLC只有開 關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。

相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些

PLC在世界各地得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。

(在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動(dòng)控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。

近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器

PLC在世界各地得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用

第三章S7-200系列可編程控制器

S7-200系列PLC除了可以用于輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較少的小型機(jī)械與設(shè)備的單機(jī)控制外，由于其通信與網(wǎng)絡(luò)功能較強(qiáng)，因此還可以作為復(fù)雜系統(tǒng)的“子站”使用，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)，3.1 S7-200可編程控制器的概述

SIMATICS7系列PLC可分為S7-200、S7-400和S7-300三個(gè)系列，分別為S7系列的大，中。小（微）型PLC系統(tǒng)S7-200屬于S7家旋中功能最精簡(jiǎn)，I/O點(diǎn)數(shù)最少、擴(kuò)展性最低的PLC產(chǎn)品，可以稱為微小型PLC系列產(chǎn)品。

3.2 S7-200系列PLC的構(gòu)成

S7-200小型PLC系統(tǒng)有基本單元（主機(jī)）、擴(kuò)展單元、文本、圖形顯示器，編程器等組成，有CPU221.CPU222.CPU224和CPU226.CPU224XP五種基本規(guī)格。

3.3 S7-200系列PLC的常用指令

1基本為操作指令

位操作指令是PLC常用的基本指令，梯形圖指令有觸點(diǎn)和線圈兩大類，觸點(diǎn)又分為動(dòng)合與動(dòng)斷兩種形式，語句表指令有與或以及輸出等邏輯關(guān)系。

梯形圖的觸點(diǎn)符號(hào)代表PLC對(duì)存儲(chǔ)器的賣操作，CPU運(yùn)行掃描觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位地址指定的存儲(chǔ)器位訪問，該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時(shí)，觸點(diǎn)為動(dòng)態(tài)，（動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開），數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為0時(shí)，觸點(diǎn)為常態(tài)（動(dòng)合觸點(diǎn)斷開，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合）。

梯形圖的線圈符號(hào)代表CPU對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作，線圈左側(cè)觸點(diǎn)組成邏輯關(guān)系，邏輯運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，能量流可以到達(dá)線圈，使線圈通電，CPU將線圈位地址指定的存儲(chǔ)器位置1，邏輯運(yùn)算結(jié)果為0時(shí)，線圈不通電，存儲(chǔ)器位置(復(fù)位1，梯形圖利用線圈通、斷電描述存儲(chǔ)器位的置位，復(fù)位操作。2 計(jì)數(shù)器指令

計(jì)數(shù)器利用輸入脈沖上升沿累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，S7-200系列PLC有遞增計(jì)數(shù)（CTU）增減計(jì)數(shù)（CTU）遞減計(jì)數(shù)(CTD)三類技術(shù)指令，計(jì)數(shù)器使用方法和基本 結(jié)構(gòu)與定時(shí)器基本相同，主要由預(yù)置值寄存器，當(dāng)前值寄存器，狀態(tài)位等組成。

梯形圖指令符號(hào)中CU-增1計(jì)數(shù)脈沖輸入端：CD-減1計(jì)數(shù)脈沖輸入端：R-復(fù)位脈沖輸入端：1D-減計(jì)數(shù)器的裝載輸入端，編程范圍C0-C225：PV預(yù)置值最大范圍32767：PV數(shù)據(jù)類型：INT（整數(shù)）

S7-200的定時(shí)器為增量型定時(shí)器，用于實(shí)現(xiàn)控制按鈕，工作方式和時(shí)間基準(zhǔn)（時(shí)準(zhǔn)）分類；定時(shí)器共有六種類型，時(shí)間基準(zhǔn)又稱為定時(shí)精度和分辨率。

按照工作方式；定時(shí)器可分為通電延時(shí)型（TON），有記憶的通電延時(shí)型（保持型）（TONR）。斷電延時(shí)型(TOF)三種類型。

按照實(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)器可分為1ms.1ons.100ms三種類型，不同的實(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)精度，定時(shí)范圍和定時(shí)器的書安心方式不同。定時(shí)時(shí)間T=實(shí)基x預(yù)置值。

可編程序控制器采用SIEMENS的S7-200系列CPU-224主機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)(14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn))，具有2個(gè)RS-485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7-200 PLC的一個(gè)很有特色的功能，它使S7-200 PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC編程采用STEP7-Micro/WIN編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉(zhuǎn)換。

第四章傳感器

傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)

4.1磁電式傳感器

磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢(shì)輸出餓傳感器，它不需要輔助電源，就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，它只適合進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，由于他具有較大的輸出功率，放機(jī)用電路簡(jiǎn)單，零位及性能穩(wěn)定，工作頻帶一般為10-1000HZ。

磁電式傳感器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定；輸出電壓靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在轉(zhuǎn)速測(cè)量，振動(dòng)、速度測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。

及上優(yōu)點(diǎn)，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)所使用的是電磁式傳感器。

4.2 電阻應(yīng)變式傳感器

傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。

4.3壓阻式傳感器

壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。4.4電阻式傳感器

電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

4.5激光傳感器

利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。

激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。

利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量。激光傳感器常用于長(zhǎng)度（ZLS-Px）、距離（LDM4x）、振動(dòng)（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。

4.6 智能傳感器

智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動(dòng)作，傳感器結(jié)合長(zhǎng)期以來測(cè)試技術(shù)的研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而提出來的。是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的智能單元，它的出現(xiàn)對(duì)原來硬件性能苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。

1、信息存儲(chǔ)和傳輸——隨著全智能集散控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對(duì)智能單元要求具備通信功能，用通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式進(jìn)行雙向通信，這也是智能傳感器關(guān)鍵標(biāo)志之一。智能傳感器通過測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸或接收指令來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。如增益的設(shè)置、補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置、內(nèi)檢參數(shù)設(shè)置、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出等。

2、自補(bǔ)償和計(jì)算功能——多年來從事傳感器研制的工程技術(shù)人員一直為傳感器的溫度漂移和輸出非線性作大量的補(bǔ)償工作，但都沒有從根本上解決問題。而智能傳感器的自補(bǔ)償和計(jì)算功能為傳感器的溫度漂移和非線性補(bǔ)償開辟了新的道路。這樣，放寬傳感器加工精密度要求，只要能保證傳感器的重復(fù)性好，利 20 用微處理器對(duì)測(cè)試的信號(hào)通過軟件計(jì)算，采用多次擬合和差值計(jì)算方法對(duì)漂移和非線性進(jìn)行補(bǔ)償，從而能獲得較精確的測(cè)量結(jié)果壓力傳感器。

3、自檢、自校、自診斷功能——普通傳感器需要定期檢驗(yàn)和標(biāo)定，以保證它在正常使用時(shí)足夠的準(zhǔn)確度，這些工作一般要求將傳感器從使用現(xiàn)場(chǎng)拆卸送到實(shí)驗(yàn)室或檢驗(yàn)部門進(jìn)行。對(duì)于在線測(cè)量傳感器出現(xiàn)異常則不能及時(shí)診斷。采用智能傳感器情況則大有改觀，首先自診斷功能在電源接通時(shí)進(jìn)行自檢，診斷測(cè)試以確定組件有無故障。其次根據(jù)使用時(shí)間可以在線進(jìn)行校正，微處理器利用存在EPROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校對(duì)。

4、復(fù)合敏感功能——觀察周圍的自然現(xiàn)象，常見的信號(hào)有聲、光、電、熱、力、化學(xué)等。敏感元件測(cè)量一般通過兩種方式：直接和間接的測(cè)量。而智能傳感器具有復(fù)合功能，能夠同時(shí)測(cè)量多種物理量和化學(xué)量，給出能夠較全面反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的信息。

4.7位移傳感器

位移傳感器又稱為線性傳感器，傳感器把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

在這種轉(zhuǎn)換過程中有許多物理量（例如壓力、流量、加速度等）常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。機(jī)械位移包括線位移和角位移。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。

4.8壓力傳感器

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石 化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。另有醫(yī)用壓力傳感器。

4.9電感式傳感器

電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。

第五章交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 系統(tǒng)控制要求 正常模式

南北方向紅燈亮60s，與此同時(shí)東西方向綠燈亮54s，其后東西方向的綠燈以50%的占空比，閃爍3次，然后東西方向的黃綠燈亮3s，其后東西方向的紅燈亮60s。與此同時(shí)，南北方向的綠燈亮54s，綠燈以50%的占空比，閃三次，然后南北方向的黃燈亮3s，紅燈亮60s,以交替循環(huán)。

2東西方向車流量多

南北方向紅燈亮120s，同時(shí)東西方向綠燈亮114s，之后綠燈以50%的占空比。閃3次之后東西方向紅燈亮60s，此時(shí)南北方向綠燈亮54s，之后綠燈以50%的占空比閃3ic。南北方向黃燈亮3s，之后南北方向紅燈亮120s，以此交替。方向紅燈亮120s 3南北方向車流量多

東西方向紅燈亮120s，同時(shí)南北方向綠燈發(fā)光114s,之后綠燈以50%的占空比，閃爍3次，然后黃燈亮3s，之后南北方向的紅燈亮60s，同時(shí)，東西方向綠燈亮54s，之后東西綠燈以50%的占空比閃3次，之后，東西方向黃燈亮3s，東西方向紅燈亮120s.以此交替。車流量少

南北方向紅燈亮30s，同時(shí)東西方向綠燈亮24s，之后東西方向以50%的占空比閃3次，然后東西方向黃燈亮3s，東西方向紅燈亮30s，與此同時(shí)，南北方向綠燈亮34s，綠燈以50%的占空比，閃3次，然后南北方向黃燈亮3s，之后方向的紅燈亮30s，以此交替。

5.2 智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、I/0分配表

2、正常情況下的流程圖

3、正常模式交通燈時(shí)序圖

4、車流少時(shí)的流程圖

5、車流量少時(shí)交通燈時(shí)序圖

6、東西方向車流量多時(shí)的流程圖

7、東西方向車流量多的交通時(shí)序圖

8、南北方向車流量多時(shí)的流程圖

9、南北方向車流量多的交通時(shí)序圖

10、PLC外部接線圖

控制程序

35

第六章總結(jié)

由于PLC本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以將同一條路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。城市交通燈控制采用PLC比傳統(tǒng)的采用電子線路和繼電器具有可靠性高、維護(hù)方便、使用簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，PLC還可以聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)測(cè)各十字路口之間的距離、車流量和車速等，合理確定各路口信號(hào)燈之間的時(shí)差，把N臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)到一臺(tái)控制電腦上，以方便操作、管理和監(jiān)控，從而極大地提高城市道路交通管理能力。用PLC控制十字路口的指示燈，維護(hù)方便，可按需要隨意修改指示燈亮的時(shí)間，更體現(xiàn)了城市管理工作的現(xiàn)代化

PLC用于對(duì)交通信號(hào)燈的控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式“信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)于多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。目前大多數(shù)品牌的PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無人化管理。

參考文獻(xiàn)

第二篇：十字路口交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)摘要

摘 要

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步以及人民生活水平的提高，上路的車輛越來越多，但相應(yīng)的公路設(shè)施卻沒有相應(yīng)的改善，這就導(dǎo)致了城市交通擁堵問題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車輛匯集處。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，以適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為競(jìng)相研究的課題，本文對(duì)該問題給予了深刻地研究。本文十字路口交通燈控制系統(tǒng)主要用于處理十字路口車輛及行人通過的問題，使其減少相互干擾，提高了十字路口的通行能力。

本文總結(jié)了交通燈控制技術(shù)的發(fā)展，討論了基于PLC的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可行性。根據(jù)PLC的工作原理并結(jié)合城市交通的實(shí)際狀況，本文提出了以三菱公司生產(chǎn)的FX2N-128MT-001型PLC作為基本控制核心，安排了四個(gè)方向的直行、左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，人行道紅綠燈以及倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的具體配置；設(shè)計(jì)完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于紅外遙控的十字路口交通信號(hào)燈的無線強(qiáng)通控制方案并設(shè)計(jì)了具體的硬件電路及軟件控制程序。

關(guān)鍵詞：十字路口；信號(hào)燈；PLC；三菱；無線控制器

ABSTRACT

As the development of society and the advance in people’s living standard, More and more vehicles drive on road, meanwhile, road facilities corresponding haven’t got improved, which leads to the prominent of traffic jam.What’s more, traffic jams appear mainly at the gathering area of vehicles such as crossroad.How to improve the current traffic system becomes a hot point to research, and the paper revealed it deeply.Traffic light control system is mainly used to process passing of vehicles and pedestrians, reducing interference between vehicles and to promote the traffic capacity.The paper summarized the development of traffic light control technology and discussed the feasibility of crossroad traffic signal light control system based on PLC.According to the PLC work principle and practical situation of crossroad, the paper presents FX2N-128MT-001 of Mitsubishi Corporation as control core, making arrangements of red, yellow, green light for straight going and for left-face;red，green light on sidewalk and figure manifestation of count down.Completed I/O port-settings and control procedure of PLC.The paper also searched the project of crossroad traffic signal light based on infrared remote control and designed the specific hardware circuit and software control programs.Keywords: crossroad;traffic light;PLC;Mitsubishi Corporation;remote controller

第三篇：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)(紅綠燈系統(tǒng))

1、概述

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，營(yíng)運(yùn)車輛擁有量的增加使道路市場(chǎng)必須規(guī)范有序，交通安全管理必須上一新臺(tái)階。按照“高起點(diǎn)規(guī)劃，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，高效能管理”的思路，堅(jiān)持把城市化作為城市經(jīng)濟(jì)的一大戰(zhàn)略來抓，積極建設(shè)城區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施工程，建立交通安全管理網(wǎng)絡(luò)。嚴(yán)格抓好交通管理，以加強(qiáng)交通隊(duì)伍建設(shè)和行業(yè)文明建設(shè)。

對(duì)****信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，在*****新建設(shè)一套信號(hào)控制系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)依據(jù)

? 《道路交通信號(hào)控制機(jī)》（GB25280-2010）? 《道路交通信號(hào)燈》（GB14887-2011）

? 《道路交通信號(hào)燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（GB14886-2006）? 《道路交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)顯示器》（GA/T508-2004）

? 《道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》（GA/T832-2009）? 《交通信號(hào)機(jī)技術(shù)要求與測(cè)試方法》（GA/T47-93）? 《道路交通信號(hào)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)》（GA47-2002）? 《道路交通信號(hào)燈安裝規(guī)范》（GB14866-94）

3、設(shè)計(jì)原則

本期工程按“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)”的原則設(shè)計(jì)方案，提供完整、最新而成熟的產(chǎn)品，并保證各項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)性、實(shí)用性和擴(kuò)展性。提高交通道路口的車輛通行速度，保證道路暢通。因此該系統(tǒng)是建設(shè)暢通工程中的重要措施之一。

信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)充分結(jié)合本路段的工程自身特點(diǎn)，在達(dá)到適時(shí)、適量地提供交通信息，確保行車安全目的的同時(shí)，盡可能與道路的整體效果相結(jié)合。

1）設(shè)計(jì)思路

以有效地管理道路交通，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀為目的，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定設(shè)置信號(hào)燈等交通設(shè)施。交通擁擠情況主要發(fā)生在車流人流相對(duì)集中的主要繁華城區(qū)路口和路段，根據(jù)現(xiàn)有主要交通干道路面寬度劃分車道，基本可以滿足城區(qū)車輛通行的需要。

2）預(yù)期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

完善城區(qū)交通安全設(shè)施布局，規(guī)范行車和行人秩序，減少交通事故，一定程度上改善城市形象。

4、交通信號(hào)控制系統(tǒng)功能

（1）圖形與界面

系統(tǒng)界面中文化、圖形化、菜單化。命令操作方式靈活多樣，并對(duì)錯(cuò)誤操作發(fā)出警告或禁止執(zhí)行。

能多用戶、多窗口顯示，顯示窗口可縮放、移動(dòng)。

具有圖形編輯工具，可以對(duì)圖形的區(qū)域背景、路口背景等進(jìn)行用戶化編輯。背景地圖可按管理區(qū)域和路口進(jìn)行縮放和漫游顯示。

能夠?qū)崟r(shí)顯示路口設(shè)備、路口設(shè)備工作狀態(tài)及信號(hào)控制模式等信息。系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地顯示路口信號(hào)燈的運(yùn)行狀況，并可對(duì)某一路口的信號(hào)燈變化進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；還可以根據(jù)需要直接對(duì)信號(hào)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作功能。

能夠用圖表顯示交通流量、占有率等統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。（2）用戶管理

系統(tǒng)能夠支持至少50個(gè)用戶的使用和管理，對(duì)用戶的名稱、密碼和訪問角色等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。

能夠設(shè)立訪問角色，能夠定義相應(yīng)的訪問權(quán)限，每個(gè)用戶可以對(duì)應(yīng)多個(gè)角色。組管理：每個(gè)組可以有多個(gè)用戶，所有用戶不能重名，不同的組可以管理不同的路口設(shè)備。

記錄用戶登錄和退出系統(tǒng)的時(shí)間及用戶使用過的操作命令，顯示用戶是否在線。

禁止多用戶對(duì)同一對(duì)象同時(shí)進(jìn)行控制操作，并給出提示信息。（3）日志管理

操作員記錄：操作員登錄/退出時(shí)間、部分重要操作命令記錄。記錄保存時(shí)間：系統(tǒng)至少保留最近12個(gè)月的綜合日志記錄。記錄查詢：可根據(jù)日期范圍、時(shí)間范圍、用戶等各種限定，方便快捷地查詢各類日志記錄。（4）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

總體要求：支持Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理功能。

參數(shù)設(shè)置：每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)均附有數(shù)據(jù)定義和有效值范圍的在線說明；系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)所有數(shù)據(jù)項(xiàng)輸入數(shù)據(jù)的合理性，提示并拒絕不合理及非法的數(shù)據(jù)輸入；易于數(shù)據(jù)修改和更新。

交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：能夠?qū)Σ杉慕煌▽?shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，保證數(shù)據(jù)的快速存取、編輯和刪除。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理：

禁止未授權(quán)使用者進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)操作界面。

多用戶同時(shí)對(duì)不同數(shù)據(jù)對(duì)象的修改、刪除無沖突，禁止同時(shí)修改同一數(shù)據(jù)對(duì)象并有沖突報(bào)警顯示。

詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)修改人員、修改內(nèi)容和時(shí)間。支持多用戶數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、訪問。（5）數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)

中心計(jì)算機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)（秒級(jí)）采集以下交通數(shù)據(jù)： 路口到達(dá)方向分流向（左、直、右）的車流量 路口到達(dá)方向分流向（左、直、右）的車輛占有率 路口到達(dá)方向分流向（左、直、右）的放行時(shí)間 路口到達(dá)方向分流向（左、直、右）的斷流次數(shù) 路口到達(dá)方向分流向（左、直、右）的最大斷流間隔 以上數(shù)據(jù)保存15日。

流量、占有率的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨時(shí)向交通信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)開放性提供。（6）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

中心計(jì)算機(jī)對(duì)采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析，形成設(shè)定時(shí)間、區(qū)域范圍的交通統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，內(nèi)容包括：路口的交通流量、路口交通占有率； 中心計(jì)算機(jī)對(duì)采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，分別形成15分鐘和1小時(shí)時(shí)間段的交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并按15分鐘數(shù)據(jù)保存半年、1小時(shí)數(shù)據(jù)保存一年進(jìn)行存儲(chǔ)，并隨時(shí)向交通信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)開放性提供。（7）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視

中心計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視：

系統(tǒng)中心設(shè)備、傳輸設(shè)備及路口設(shè)備工作狀態(tài)

路口信號(hào)控制模式、控制方案、信號(hào)狀態(tài)等交通控制狀態(tài)

交通信號(hào)狀態(tài)信息在信號(hào)燈色變化時(shí)向交通信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)實(shí)時(shí)開放性傳送。（8）系統(tǒng)故障報(bào)警

中心計(jì)算機(jī)監(jiān)視以下各類故障： 系統(tǒng)中心軟/硬件故障 傳輸單元故障

信號(hào)控制器、車輛檢測(cè)器等路口設(shè)備故障

上述故障均有詳細(xì)的分類故障代碼；故障發(fā)生時(shí)通過異常信息顯示進(jìn)行報(bào)警并生成故障記錄；故障消除后或操作員確認(rèn)后取消報(bào)警。（9）時(shí)鐘校準(zhǔn)功能

中心計(jì)算機(jī)具有如下時(shí)鐘校準(zhǔn)功能：

接受交通信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)的時(shí)鐘校準(zhǔn)。

對(duì)路口信號(hào)控制器進(jìn)行自動(dòng)時(shí)鐘校準(zhǔn)，校時(shí)命令每天執(zhí)行1次,校時(shí)時(shí)間可設(shè)置。

時(shí)鐘格式為：年、月、周、日、時(shí)、分、秒，校時(shí)誤差小于1秒。（10）時(shí)間表功能

系統(tǒng)具有時(shí)間表控制功能

設(shè)置時(shí)間包括年、月、周、日、時(shí)、分、秒。日時(shí)段劃分不得低于16個(gè)，方案數(shù)不得少于32個(gè)。設(shè)置內(nèi)容應(yīng)包括事件、控制模式、控制方案等。

系統(tǒng)可分別設(shè)置工作日、周末、節(jié)日或特別指定日的時(shí)間表，系統(tǒng)根據(jù)日期自動(dòng)改變執(zhí)行時(shí)間表。（11）系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)路口檢測(cè)的交通流信息自動(dòng)進(jìn)行交通控制參數(shù)的優(yōu)化并執(zhí)行優(yōu)化配時(shí)方案，提高路口通行能力。（12）動(dòng)態(tài)方案選擇控制

根據(jù)實(shí)時(shí)交通流檢測(cè)信息，從預(yù)設(shè)方案庫(kù)中調(diào)用適宜方案。（13）線協(xié)調(diào)控制

按照系統(tǒng)時(shí)間表設(shè)置進(jìn)行線協(xié)調(diào)控制。（14）感應(yīng)式控制

系統(tǒng)能夠響應(yīng)沖突方向的車輛感應(yīng)請(qǐng)求，進(jìn)行半感應(yīng)或全感應(yīng)控制。（15）行人控制

路口行人過街控制應(yīng)具有請(qǐng)求式控制方式和預(yù)案式控制方式。

系統(tǒng)能夠在線協(xié)調(diào)或區(qū)域協(xié)調(diào)控制的條件下及時(shí)響應(yīng)或等待響應(yīng)路段行人過街請(qǐng)求，使行人利用交通流間隙過街通行。（16）緊急車輛優(yōu)先控制

系統(tǒng)能夠按預(yù)定時(shí)間和預(yù)定路線進(jìn)行綠波信號(hào)推進(jìn)，以滿足各種重大活動(dòng)、重大事件及特殊警務(wù)的通行需求。

系統(tǒng)對(duì)路口信號(hào)機(jī)強(qiáng)行控制，指定某一階段放行、黃閃或者全紅。能響應(yīng)特殊情況下的警務(wù)、消防、救護(hù)、搶險(xiǎn)等特種車輛的緊急請(qǐng)求，使車輛迅速通過沿線路口。

（17）方案模擬演示

設(shè)置好的配時(shí)方案，模擬演示路口信號(hào)燈的變化情況，查看運(yùn)行效果以便于分析配時(shí)方案中存在的潛在影響。（18）強(qiáng)制控制

允許系統(tǒng)中心操作員直接控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的相位組信號(hào)。（19）上下載功能

中心計(jì)算機(jī)能選擇性地上載和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)路口信號(hào)控制器的基本配置、時(shí)間表以及各種控制方案。

中心計(jì)算機(jī)能選擇性地下載基本配置、系統(tǒng)時(shí)間表和各種控制方案給路口信號(hào)控制器。

5、交通信號(hào)控制機(jī)

信號(hào)機(jī)

信號(hào)機(jī)符合行標(biāo)《GA47－2002道路交通信號(hào)控制機(jī)》的標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)《GB-25280-2010集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)》的標(biāo)準(zhǔn)，并兼容國(guó)標(biāo)GB－T20999的通訊協(xié)議。本信號(hào)機(jī)采用多智能節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)以32位微處理器作為控制核心，通過CAN總線進(jìn)行內(nèi)部通訊。32路環(huán)型線圈車輛檢測(cè)或視頻車輛檢測(cè)器（可選）本信號(hào)機(jī)具有獨(dú)立硬黃閃功能，可以在不關(guān)燈的情況下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)帶來方便。支持無線遙控、點(diǎn)動(dòng)等現(xiàn)場(chǎng)人工控制功能；持GPS模塊對(duì)本地進(jìn)行校時(shí)；支持多達(dá)32組的獨(dú)立燈組通道輸出；支持視頻和線圈車流輛檢測(cè)；具有單燈組輸出回路檢測(cè)功能，對(duì)紅綠沖突等各種嚴(yán)重故障有著完善的降級(jí)處理。本機(jī)有著多種人機(jī)交互接口，通過本地信號(hào)機(jī)內(nèi)的液晶模塊、設(shè)置終端、指揮中心都可以實(shí)現(xiàn)完整的方案設(shè)置和信號(hào)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于各用戶的不同控?zé)粜枨?，方案設(shè)置方便、靈活、易于操作。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有著完善的事務(wù)管理機(jī)制并能對(duì)信號(hào)機(jī)發(fā)生事件、故障等信息進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示。信號(hào)機(jī)內(nèi)具有加熱和排風(fēng)的裝置，可根據(jù)外界的溫度不同自動(dòng)加熱或排風(fēng)，以適應(yīng)外界環(huán)境溫度變化。

信號(hào)機(jī)具有無纜線控、單點(diǎn)優(yōu)化、感應(yīng)控制等功能；在智能交通指揮中心控制系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)線控、區(qū)域協(xié)調(diào)控制、系統(tǒng)優(yōu)化控制等功能；

1、具備32位微處理器

2、可編程的32相位控制，96路可控硅輸出（可選）

3、相位沖突監(jiān)視和控制，信號(hào)燈故障檢測(cè)及報(bào)警

4、掉電時(shí)采集數(shù)據(jù)和配時(shí)參數(shù)不丟失

5、具有手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制方式

6、具有強(qiáng)制、黃閃、四面紅功能

7、具有本地遙控功能

8、具有固定方式、多時(shí)段控制方式、多方案選擇控制方式、感應(yīng)控制方式等多種控制方式

9、在線修改配時(shí)參數(shù)，在線顯示各相位狀態(tài)、故障狀態(tài)

10、時(shí)段劃分多達(dá)48個(gè)時(shí)段，可存儲(chǔ)32種控制方案

11、提供4個(gè)RS232接口、一個(gè)RS485接口，一個(gè)以太網(wǎng)接口，可實(shí)現(xiàn)電話線、專線、光纖、無線多種通訊

12、適合于單路口控制、主干道控制、區(qū)域控制。出現(xiàn)故障自動(dòng)降級(jí)使用

13、時(shí)鐘、日歷顯示和修改，支持GPS授時(shí)功能

14、自動(dòng)排風(fēng)、加熱功能

15、具有防雷、漏電保護(hù)功能

16、提供8路行人過街輸入接口 主要特點(diǎn)

1、全中文手動(dòng)操作界面

2、交通信息存儲(chǔ)功能

3、獨(dú)有的路口協(xié)調(diào)小面控功能

4、基于車頭時(shí)距的感應(yīng)控制功能

5、信號(hào)相位與信號(hào)燈組的自由編程

6、沖突相位硬件和軟件雙重監(jiān)視

7、信號(hào)燈故障檢測(cè)和報(bào)警

8、掉電數(shù)據(jù)不丟失，保存5年以上

9、輸入和輸出信號(hào)全部光電隔離

10、車輛數(shù)據(jù)檢測(cè)準(zhǔn)確率高

11、具有多相位的強(qiáng)制遙控

12、提供以太網(wǎng)接口和多個(gè)串口，便于網(wǎng)絡(luò)化

13、提供二次開發(fā)的透明接口，便于多系統(tǒng)的集成

14、模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)

15、指揮中心軟件可實(shí)現(xiàn)信號(hào)機(jī)的遠(yuǎn)程控制

16、本地單點(diǎn)路口或區(qū)域的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制

17、實(shí)時(shí)檢測(cè)交通流量數(shù)據(jù)；并將采集到的實(shí)時(shí)交通流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，傳送至本地、區(qū)域或中央控制系統(tǒng) 主要技術(shù)指標(biāo)

1)控制最大相位：32個(gè)；控制最多信號(hào)燈組：32組；車輛檢測(cè)最大路數(shù)：32路；

2)機(jī)柜外殼采用鋁合金材料或不銹鋼材料；遙控相位：8個(gè)；

3)遙控器：每臺(tái)信號(hào)機(jī)配2臺(tái)遙控器，8個(gè)相位選擇鍵，1個(gè)黃閃鍵、1個(gè)全紅鍵、4)1個(gè)全滅鍵、1個(gè)取消鍵，遙控距離大于50米，遙控器應(yīng)以燈光、聲響或振動(dòng)方式提示操作人員，交通信號(hào)控制機(jī)是否成功接收并執(zhí)行指令。5)為保證信號(hào)機(jī)用電安全，信號(hào)機(jī)機(jī)柜和驅(qū)動(dòng)線路應(yīng)采用漏電保護(hù)電路裝置。

6)信號(hào)機(jī)的機(jī)柜外側(cè)面應(yīng)設(shè)有手動(dòng)控制門，在僅打開手動(dòng)控制門的情況下可以實(shí)現(xiàn)

7)單點(diǎn)控制、黃閃控制、指定相位控制、關(guān)閉信號(hào)燈、關(guān)閉倒計(jì)時(shí)器、關(guān)閉遙控功能等操作。

智能交通信號(hào)控制機(jī)屬協(xié)調(diào)式戶外網(wǎng)絡(luò)型的交通信號(hào)控制機(jī)，適合于單路口多時(shí)段定時(shí)控制、多方案選擇控制、全（半）感應(yīng)控制，適合于多路口無纜協(xié)調(diào)、有纜協(xié)調(diào)的綠波帶控制，適合于指揮中心的遠(yuǎn)程控制、區(qū)域控制。在感應(yīng)控制、多方案選擇以及時(shí)制計(jì)劃生成方面均有自己的控制算法。智能交通信號(hào)控制機(jī)具有技術(shù)先進(jìn)、使用方便、功能齊全、模塊化設(shè)計(jì)、維護(hù)簡(jiǎn)單，控制軟件接口透明，便于二次開發(fā)。采用自主開發(fā)的機(jī)動(dòng)車輛線圈檢測(cè)器、自有專利技術(shù)的單元式檢測(cè)型負(fù)載開關(guān)，整機(jī)性能價(jià)格比高。智能交通信號(hào)控制機(jī)具有多時(shí)段定時(shí)控制、多方案選擇控制、感應(yīng)控制、主干道無纜協(xié)調(diào)控制、集中協(xié)調(diào)控制等功能。將多個(gè)智能交通信號(hào)控制機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器連成交通控制網(wǎng)，對(duì)城市多路口、多條干線進(jìn)行控制，其基本架構(gòu)如下：

通過以太網(wǎng)通訊接口，與指揮中心控制系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)、接收指揮中心的遠(yuǎn)程控制、有纜線控、區(qū)域控制，并實(shí)現(xiàn)交通流量的自動(dòng)采集。

6、機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈

發(fā)光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發(fā)光二極管。紅滿屏+黃滿屏內(nèi)含雙色數(shù)顯+綠滿屏，符合2011新國(guó)標(biāo)；倒15秒顯示，通訊式（通訊協(xié)議為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）信號(hào)燈取電，豎裝；

7、方向指示信號(hào)燈

發(fā)光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發(fā)光二極管；紅箭頭+黃箭頭內(nèi)含雙色數(shù)顯+紅箭屏，符合2011新國(guó)標(biāo)；倒15秒顯示，通訊式（通訊協(xié)議為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）信號(hào)燈取電，豎裝；

8、人行橫道信號(hào)燈

發(fā)光單元透光面直徑為300mm，光源采用超高亮發(fā)光二極管；紅、綠二色行人圖案單屏顯示，紅、綠二色數(shù)顯同屏顯示（綠色行人靜態(tài)/非機(jī)動(dòng)車）七字形連接片，2011新國(guó)標(biāo)；倒15秒顯示，通訊式（通訊協(xié)議為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）信號(hào)燈取電；

第四篇：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

交通信號(hào)控制系統(tǒng)

1.設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通控制系統(tǒng)，要求：（1）東西（用A表示）、南北（用B表示）方向均有綠燈、黃燈、紅燈指示，其持續(xù)時(shí)間分別是30秒、3秒和30秒，交通燈運(yùn)行的切換示意圖如圖1-1所示。

（2）系統(tǒng)設(shè)有時(shí)鐘，以倒計(jì)時(shí)方式顯示每一路允許通行的時(shí)間。

（3）

當(dāng)東西或南北兩路中任意一路出現(xiàn)特殊情況時(shí)，系統(tǒng)可由交警手動(dòng)控制立即進(jìn)入特殊運(yùn)行狀態(tài)，即紅燈全亮，時(shí)鐘停止記時(shí)，東西、南北兩路所有車輛停止通行；當(dāng)特殊運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后，系統(tǒng)恢復(fù)工作，繼續(xù)正常運(yùn)行。

2．總體框圖

本系統(tǒng)主要由分頻計(jì)、計(jì)數(shù)器和控制器等電路組成，總體框圖如1-2所示。分頻計(jì)將晶振送來的信號(hào)變?yōu)?Hz時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)緊急制動(dòng)信號(hào)無效時(shí)，選擇開關(guān)將1Hz脈沖信號(hào)送至計(jì)數(shù)器進(jìn)行倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，并使控制器同步控制兩路紅、黃、綠指示燈時(shí)序切換；當(dāng)緊急制動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，選擇開關(guān)將緊急制動(dòng)信號(hào)送至計(jì)數(shù)器使其停止計(jì)數(shù)，同時(shí)控制器控制兩路紅燈全亮，所有車輛停止運(yùn)行。

2-1 交通燈總體結(jié)構(gòu)框圖 模塊設(shè)計(jì)

（1）分頻器

設(shè)晶振產(chǎn)生的信號(hào)為2MHz，要求輸出1Hz時(shí)鐘信號(hào)，則分頻系數(shù)為2M，需要21位計(jì)數(shù)器。用VHDL設(shè)計(jì)的2M分頻器文本文件如下:

LIBRARY

IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY fenpin2m IS

PORT(clk:IN STD_LOGIC;

reset:IN STD_LOGIC;

--時(shí)鐘輸入

clk_out:out STD_LOGIC);END ENTITY fenpin2m;

ARCHITECTURE one OF fenpin2m IS signal count:integer range 0 to 1999999;

BEGIN

PROCESS(clk)

BEGIN

if reset='1' then

count<=0;

clk_out<='0';

else

if clk'EVENT and clk='1'THEN

IF count<999999 THEN

count<=count+1;

clk_out<='0';

ELSif count<1999999 then

count<=count+1;

clk_out<='1';

else

count<=0;

END IF;

END IF;

END IF;

END PROCESS;END one;

(2)模30倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 采用原理圖輸入法，用兩片74168實(shí)現(xiàn)。74168為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，當(dāng)U/DN=0時(shí)實(shí)現(xiàn)9~0減法計(jì)數(shù)，記到0時(shí)TCN=0;當(dāng)U/DN=1時(shí)實(shí)現(xiàn)0~9加法計(jì)數(shù)，計(jì)到9時(shí)TCN=0；ENTN+ENPN=0時(shí)執(zhí)行計(jì)數(shù)，否則計(jì)數(shù)器保持。該電路執(zhí)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)兩片計(jì)數(shù)器計(jì)到0時(shí)同步置數(shù)，因此該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍是29~0，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到緊急制動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，CP=0計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。

圖3-1 模30減法計(jì)數(shù)器電路圖

圖3-2 模30減法計(jì)數(shù)器仿真波形

（3）顯示譯碼器

顯示譯碼器為動(dòng)態(tài)顯示，用VHDL文本輸入法設(shè)計(jì)的七子段譯碼器如下：

圖3-3 顯示譯碼器的仿真波形

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

--調(diào)用庫(kù)文件

ENTITY xianshi IS

--實(shí)體開始

PORT(CLK:IN STD_LOGIC;

datain1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

datain2:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

--掃描時(shí)鐘信號(hào)

SEL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);--數(shù)碼管選擇信號(hào)

q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));--數(shù)碼管八端輸入 end xianshi;

--實(shí)體結(jié)束 ARCHITECTURE one OF xianshi IS

--結(jié)構(gòu)體開始 begin

PROCESS(CLK)

--進(jìn)程開始 VARIABLE TMP:STD_LOGIC_vector(1 downto 0);VARIABLE d:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--中間變量

begin

IF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN

--時(shí)鐘上升沿有效

IF(TMP=“00”)THEN

TMP:=“01”;

d:=datain2;

CASE d IS

WHEN“0000”=>q<=“00111111”;

--0

WHEN“0001”=>q<=“00000110”;

--1

WHEN“0010”=>q<=“01011011”;

--2

WHEN“0011”=>q<=“01001111”;

--3 WHEN“0100”=>q<=“01100110”;

--4 WHEN“0101”=>q<=“01101101”;

--5 WHEN“0110”=>q<=“01111101”;

--6

WHEN“0111”=>q<=“00000111”;

--7

WHEN“1000”=>q<=“01111111”;

--8

WHEN“1001”=>q<=“01100111”;

--9

WHEN OTHERS=>q<=“00000000”;--數(shù)碼管不顯示

END CASE;

elsif(tmp=“01”)then

TMP:=“00”;

--如果tmp為“001”即第2個(gè)數(shù)碼管顯示b輸入

d:=datain1;

CASE d IS

WHEN“0000”=>q<=“00111111”;

--0

WHEN“0001”=>q<=“00000110”;

--1

WHEN“0010”=>q<=“01011011”;

--2

WHEN“0011”=>q<=“01001111”;

--3

WHEN“0100”=>q<=“01100110”;

--4

WHEN“0101”=>q<=“01101101”;

--5

WHEN“0110”=>q<=“01111101”;

--6

WHEN“0111”=>q<=“00000111”;

--7

WHEN“1000”=>q<=“01111111”;

--8

WHEN“1001”=>q<=“01100111”;

--9

WHEN OTHERS=>q<=“00000000”;--數(shù)碼管不顯示

END CASE;

end if;

end if;sel<=tmp;

--把tmp的值賦予sel

end process;

--進(jìn)程結(jié)束

end one;

（4）控制器

該模塊輸入為1Hz時(shí)鐘，和緊急制動(dòng)信號(hào)PE,輸出為兩路紅、黃、綠指示燈，當(dāng)緊急制動(dòng)信號(hào)無效（PE=1）時(shí)，兩路紅、黃、綠燈時(shí)序切換。當(dāng)緊急制動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，選項(xiàng)開關(guān)將緊急制動(dòng)信號(hào)送至計(jì)數(shù)器使其停止計(jì)數(shù)，同時(shí)使控制器控制兩路紅燈全亮，所有車輛停止通行。用VHDL文本輸入法設(shè)計(jì)的控制器如下；

圖3-4控制器的仿真波形

LIBRARY

IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY contr IS

PORT(cp1:IN STD_LOGIC;

pe:IN STD_LOGIC;

chan:IN STD_LOGIC;

ra,ga,ya,rb,gb,yb:out STD_LOGIC);END ENTITY contr;ARCHITECTURE one OF contr IS signal count:integer range 0 to 59;

BEGIN

process(cp1)

begin

if pe='0'then

count<=0;

else

IF(cp1'EVENT AND cp1='1')THEN

if count<59 then

count<=count+1;

else

count<=0;

end if;

end if;end if;END PROCESS;PROCESS BEGIN

if pe='1'then

if chan='1' then

if count<30 then

rb<='0';

gb<='1';

yb<='1';

ra<='1';

if count<27 then

ga<='0';

ya<='1';

else

ga<='1';

ya<='0';

end if;

else

rb<='1';

ga<='1';

ya<='1';

ra<='0';

if count<57 then

gb<='0';

yb<='1';

else

gb<='1';

yb<='0';

end if;

end if;

else

if count<30 then

rb<='1';

ga<='1';

ya<='1';

ra<='0';

if count<27 then

gb<='0';

yb<='1';

else

gb<='1';

yb<='0';

end if;

else

rb<='0';

gb<='1';

yb<='1';

ra<='1';

if count<57 then

ga<='0';

ya<='1';

else

ga<='1';

ya<='0';

end if;

end if;

end if;

else

rb<='0';

ra<='0';

gb<='0';

yb<='0';

ga<='0';

ya<='0';

end if;end process;end one;交通燈原理圖

圖4-1 交通燈原理圖

第五篇：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

山西大學(xué)工程學(xué)院 第I頁(yè)

摘要

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化速度的較快，交通事故也日趨發(fā)生，所以合理的交通控制方法能有效的緩解交通擁擠、減少尾氣排放及能源消耗、縮短出行延時(shí)，改善我國(guó)獨(dú)有的交通問題。而平面交叉口是城市交通的關(guān)鍵，它是整個(gè)城市道路的瓶頸地帶，對(duì)其進(jìn)行交通信號(hào)控制方法的研究具有重大意義，所以交通信號(hào)燈是維護(hù)城市交通的主要設(shè)施。

我們本次復(fù)雜的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是利用AT89C51制作并仿真.并且在單片機(jī)的選擇上，考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本的削減，我們選擇性價(jià)比最好的AT89C51，而且能夠使程序簡(jiǎn)單?？梢蕴砑忧‘?dāng)?shù)膫鞲衅鳎瑢?shí)時(shí)監(jiān)控道路情況，對(duì)各種情況的處理實(shí)行緊急情況優(yōu)先級(jí)最高，其次行人優(yōu)先通過，最后車流量高的方向，給予更多的通過時(shí)間，采用中斷的方法，由中斷根據(jù)各種不同的情況選擇合適的處理程序處理。通過單片機(jī)控制交通燈不僅能提高我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，而且能夠熟練掌握C語言的編程方法，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器、外部中斷的使用方法和簡(jiǎn)單程序的編寫，最終提高邏輯抽象能力和動(dòng)手能力。

關(guān)鍵字：AT89C51

中斷

交通信號(hào)控制

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目錄1 社會(huì)需求.........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2 設(shè)計(jì)目的.........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3 設(shè)計(jì)思路及框圖....................................................1 3.1 交通燈設(shè)計(jì)..................................................1 3.2 交通燈定時(shí)控制..............................................2 3.3 傳感器智能控制..............................................4 4 硬件電路設(shè)計(jì)......................................................4 4.1 單片機(jī)電源電路..............................................4 4.2 單片機(jī)復(fù)位電路..............................................4 4.3 交通LED燈外圍驅(qū)動(dòng)電路......................................5 4.4 按鍵控制電路................................................6 4.5 單片機(jī)主電路................................................7 4.6 整體電路圖設(shè)計(jì)..............................................8 5 軟件設(shè)計(jì)..........................................................9 5.1 系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)..........................................9 5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)...............................................10 5.3 仿真顯示結(jié)果...............................................17 總 結(jié).............................................................17 參考文獻(xiàn)...........................................................18

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1社會(huì)需求

目前在世界范圍內(nèi)，一個(gè)以微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。為使我國(guó)盡快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)信息化，趕上發(fā) 達(dá)國(guó)家水平，必須加速發(fā)展我國(guó)的信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)。而計(jì)算機(jī)技術(shù)怎樣與實(shí)際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學(xué)界最熱門的話題，也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng) 用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的管理，用以控制過往車輛的正常運(yùn)作。設(shè)計(jì)目的

本設(shè)計(jì)首先從定時(shí)控制著手，解決交叉口交通控制過程中存在的問題，但是定時(shí)控制信號(hào)周期固定，不能根據(jù)實(shí)際的交通流狀況隨時(shí)調(diào)整信號(hào)控制參數(shù)，因此造成很多不必要的時(shí)間等待和資源浪費(fèi)。對(duì)左轉(zhuǎn)車輛較少的單交叉口一般采用有固定左轉(zhuǎn)相位的定時(shí)控制方法，此信號(hào)控制中的左轉(zhuǎn)車輛通行對(duì)直行車輛影響很大。行人過街信號(hào)與上游交叉口的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致車輛通過上游交叉口后遇到行人過街而再次停車?；谏鲜鼋徊婵谛盘?hào)控制存在的問題，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了如下研究：①介紹了常用定時(shí)信號(hào)控制算法和感應(yīng)信號(hào)控制的基本工作原理，分析了傳統(tǒng)定時(shí)控制的優(yōu)越性和局限性。②設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)信號(hào)控制方法，這種方法能使交叉口根據(jù)實(shí)際交通情況選擇合理的定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案，不過這個(gè)需要配備額外的感應(yīng)器。

本設(shè)計(jì)將要完成紅燈停，綠燈行，黃燈停3S的操作，并且如當(dāng)一道有車而另一道無車是，交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車的車道放行，單人行道上人數(shù)較多時(shí)，智能轉(zhuǎn)換交通燈狀態(tài)，行人優(yōu)先通過，當(dāng)有緊急車輛（如110、112、119等急救車）要求通過時(shí)，此系統(tǒng)應(yīng)能禁止普通車輛通行，路口的信號(hào)燈全部變紅，以便讓緊急車輛通過。假定緊急車輛通過時(shí)間為2s，緊急車輛通過后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。

3設(shè)計(jì)思路及框圖 3.1交通燈設(shè)計(jì)

首先了解實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。設(shè)有一個(gè)南北（SN）向和東西(WE)向的十字路口，兩方向各有兩組相同交通控制信號(hào)燈，每組各有四盞信號(hào)燈，分別為直行信號(hào)燈（S）、左拐信號(hào)燈（L）、紅燈（R）和黃燈（Y），交通控制信號(hào)

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燈布置如圖1所示。

根據(jù)交通流量不同，交通信號(hào)燈的控制可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制。平時(shí)使用自動(dòng)控制，高峰區(qū)可使用傳感器智能化控制。智能控制時(shí)，傳感器通過檢測(cè)道路交通情況對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；自動(dòng)控制時(shí)，交通信號(hào)燈控制規(guī)律用圖2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來描述。

圖1

紅綠燈顯示系統(tǒng)框圖

3.2交通燈定時(shí)控制

圖2

紅綠燈系統(tǒng)控制流程圖

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定時(shí)控制系統(tǒng)控制流程圖如上圖2，初始狀態(tài)0為SN直行WE紅燈，然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1為SN黃燈WE紅燈。過一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)狀態(tài)2為SN左拐WE紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，SN黃燈WE紅燈。過一段時(shí)間后轉(zhuǎn)狀態(tài)4，SN紅燈WE直行。然后狀態(tài)4，SN紅燈WE直行。狀態(tài)5為SN紅燈WE黃燈。狀態(tài)6為SN紅燈WE左拐。狀態(tài)7為SN紅燈WE黃燈。又循環(huán)至狀態(tài)0，重復(fù)循環(huán)上述狀態(tài)。

3.3傳感器智能控制

圖3 磁檢測(cè)器方框圖

交通燈在采用智能化控制時(shí)，采用磁感應(yīng)車輛檢測(cè)器.這種環(huán)形線圈檢測(cè)器是傳統(tǒng)的交通檢測(cè)器，是目前世界上用量最大的一種檢測(cè)設(shè)備。這些埋設(shè)在道路表面下的線圈可以檢測(cè)到車輛通過時(shí)的電磁變化進(jìn)而精確地算出交通流量。交通流量是交通統(tǒng)計(jì)和交通規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，通過這些檢測(cè)結(jié)果可以用來計(jì)算占用率(表征交通密度)，在使用雙線圈模式時(shí)還可以提供速度、車輛行駛方向、車型分類等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于交通管理和統(tǒng)計(jì)是極為重要的，可通過分析這些數(shù)據(jù)，然后通過外部中斷動(dòng)態(tài)控制交通燈的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)道路交通燈的智能化控制，讓交通燈根據(jù)實(shí)際情況轉(zhuǎn)換狀態(tài)。原理框圖如上圖圖3所示。

對(duì)于交通信號(hào)燈來說，應(yīng)該有東西南北共四組燈，但由于同一道上的兩組的信號(hào)燈的顯示情況是相同的，所以可以用一個(gè)I/O控制相同的兩燈，因此，采用單片機(jī)內(nèi)部的I/O口上的P0口中的8個(gè)引腳即可來控制16個(gè)信號(hào)燈。通過編寫程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管的控制，來模擬交通信號(hào)燈的管理。每延時(shí)一段時(shí)間，燈的顯示情況都會(huì)按交通燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通過定時(shí)器精確延時(shí)送顯，在原有的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增添其倒計(jì)時(shí)間的顯示功能，實(shí)現(xiàn)其功能的擴(kuò)展。通過添加感應(yīng)器檢測(cè)車流量、人行道情況通過外部中斷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)人、山西大學(xué)工程學(xué)院 第4頁(yè)

車流量，使交通更加智能，提高道路運(yùn)行速率。硬件電路設(shè)計(jì) 4.1單片機(jī)電源電路

圖4 電源電路

如上圖圖4所示是電源電路，這里開關(guān)用的雙路開關(guān)，雙路開關(guān)并聯(lián)能更好的確保給后級(jí)提供更大電流。電容C4、C5，都是隔離斷開直流的，在這里添加了一個(gè)發(fā)光二極管指示燈，在我們打開開關(guān)的時(shí)候，這個(gè)二極管會(huì)亮，下面的R12為限流電阻，給發(fā)光二極管提供合適的電流。

4.2 單片機(jī)復(fù)位電路

單片機(jī)的復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位兩種方式。本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位設(shè)計(jì)，如下圖5所示。

圖5 按鍵復(fù)位電路

當(dāng)這個(gè)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容起到隔離直流的作用，隔離了+5V，而左側(cè)的

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復(fù)位按鍵是彈起狀態(tài)，下邊部分電路就沒有電壓差的產(chǎn)生，所以按鍵和電容 C1 以下部分的電位都是和GND 相等的。按鍵復(fù)位有 2 個(gè)過程，按下按鍵之前，RST 的電壓是 0V，當(dāng)按下按鍵后電路導(dǎo)通，同時(shí)電容也會(huì)在瞬間進(jìn)行放電，會(huì)處于高電平復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)松開按鍵后，先是電容充電，然后電流逐漸減小直到 RST 電壓變 0V 的過程。按下按鍵的瞬間，電容兩端的 5V 電壓會(huì)被直接接通，此刻會(huì)有一個(gè)瞬間的大電流沖擊，會(huì)在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁干擾，為了抑制這個(gè)大電流所引起的干擾，在電容放電回路中串入一個(gè) 18 歐的電阻來限流。

4.3 交通LED燈及外圍驅(qū)動(dòng)電路

圖6交通LED燈電路

將NS道上的兩個(gè)同色燈連在一起，WS道上的同色燈也彼此相連(此處用發(fā)光二極管模擬實(shí)際的交通燈，各發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過保護(hù)電阻接到+5v的電源上，發(fā)光二極管的陰極接到單片機(jī)的P0口)用AT89C51單片機(jī)的P0.0—P0.7共8根輸出線控制各色交通燈的點(diǎn)亮與熄滅；為了更加直觀的顯示紅綠燈的情況，用了共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，由于靜態(tài)顯示需要占用過多的IO口，這里用動(dòng)態(tài)掃描，用P1控制數(shù)碼管的斷選信號(hào)端，P2.6、P2.7控制數(shù)碼管的位選信號(hào)端，可以顯示出每個(gè)燈的倒計(jì)時(shí)。緊急車輛通過時(shí)，采用外部觸發(fā)按鍵實(shí)時(shí)中斷方式進(jìn)行處理。根據(jù)該系統(tǒng)的功能要求及所用元器件，設(shè)計(jì)硬件電路，電路原理圖如圖6所示。

由于單片機(jī)的輸出電流有限，需要用到芯片驅(qū)動(dòng)LED，使LED可以正常使用，這里使用74LS245，74LS245是一個(gè)雙向緩沖器，引腳AB是方向引腳，這

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個(gè)引腳為高電平的時(shí)候，右側(cè)所有的電壓都等于左側(cè)對(duì)應(yīng)編號(hào)的電壓，所以這里AB引腳接的+5V電源，即高電平。圖中還有排阻RP1做為上拉電阻。引腳OE為輸出使能端，低電平有效。在74LS245輸出端有R3~R10的限流電阻，給LED燈提供恰當(dāng)?shù)碾娏鳌?/p>

在LED的陽(yáng)極接有PNP三極管，可以通過單片的P2.5控制所有的LED的通斷，只有P2.5端電平為高時(shí)LED才能正常工作，通過單片機(jī)的P0口控制LED的狀態(tài)。數(shù)碼管的顯示也需要大電流，這里外接上拉電阻可以提供足夠的電流，原理圖中用了排阻RP2，可以使數(shù)碼管正常工作。交通LED燈驅(qū)動(dòng)電路如圖7所示。

圖7 交通LED燈驅(qū)動(dòng)電路

4.4 按鍵控制電路

圖8 按鍵控制LED電路圖

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智能化控制中使用到傳感器，傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)分析，然后反饋到單片機(jī)外部中斷，通過中斷程序選擇合適的處理程序。

整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)通過按鍵模擬控制LED的狀態(tài)，SW1控制LED是定時(shí)循環(huán)還是智能控制，SW2控制LED燈是順序切換狀態(tài)還是手動(dòng)選擇LED狀態(tài)。SW1按下觸發(fā)外部中斷0進(jìn)去中斷程序，在中斷程序中可以通過查詢方式判斷P3.7是否按下，如果檢測(cè)到P3.7為低電平則SW2按鍵按下，系統(tǒng)進(jìn)入只能控制LED狀態(tài)模式，單片機(jī)通過檢測(cè)P2.0~P2.3的電平狀況確定LED燈要顯示的狀態(tài)，例如：若單片機(jī)檢測(cè)到端口P2.0電平為低，則要求交通燈要WE方向左拐，系統(tǒng)調(diào)用左拐子程序，使單片機(jī)控制LED燈先NS黃燈閃3下，然后NS紅燈亮，WE左拐指示燈變綠。如果系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到P3.7為高電平則SW2彈起，系統(tǒng)進(jìn)入只能順序切換模式，單片機(jī)檢測(cè)P2.4的電平情況，檢測(cè)到一次說明按鍵按下一次，交通的按照定時(shí)方式的順序變換狀態(tài)，使交通燈穩(wěn)定順次執(zhí)行。

如果遇到十字路口發(fā)生交通事故，可以觸發(fā)緊急逼停按鍵，這樣四個(gè)方向都為紅綠燈，等突發(fā)情況處理完畢后，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理程序。這樣可以根據(jù)實(shí)際的車、人流量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)交通燈，智能解決各種突發(fā)情況，按鍵控制電路如圖8所示。

按鍵消抖有兩種方式：硬件消抖和軟件消抖，硬件消抖需要引進(jìn)RS觸發(fā)器或者單穩(wěn)態(tài)電路，這需要額外的硬件開支，而軟件消抖只需要用延時(shí)函數(shù)就可以完成，因此這里選擇軟件消抖。

4.5 單片機(jī)主電路

采用這款芯片及克服了采用8031需要添加外部外部程序存儲(chǔ)器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，又克服了采用8751導(dǎo)致電路制作成本高的缺點(diǎn)，AT89C51單片機(jī)芯片具有以下特性：

1）指令集合芯片引腳與Intel公司的8051兼容； 2）4KB片內(nèi)在系統(tǒng)可編程FLASH程序存儲(chǔ)器； 3）時(shí)鐘頻率為0~33MHZ；

4）128字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）； 5）6個(gè)中斷源，2級(jí)優(yōu)先級(jí)； 6）2個(gè)16位定時(shí)/記數(shù)器；

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圖9 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)圖

4.6 整體電路圖設(shè)計(jì)

圖10 AT89C21單片機(jī)交通燈控制電路

本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)，其中P0.0—P0.8共8根輸出線控制各色交通燈的點(diǎn)亮與熄滅，通過外部中斷0控制交通燈的切換方式，端口P3.7控制在

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智能模式下是順次轉(zhuǎn)換狀態(tài)還是動(dòng)態(tài)選擇，在順序轉(zhuǎn)換模式下P2.4控制交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在動(dòng)態(tài)模式下，根據(jù)傳感器分析數(shù)據(jù)結(jié)果，通過P2.0~P2.3控制交通的的各種狀態(tài)。P1和P2.7、P2.6控制數(shù)碼管的顯示，可以直觀的看到交通燈的狀態(tài)。在傳感器檢測(cè)某一方向車流量過多，或者人行道上滯留行人過多，或有緊急車輛通過時(shí)，采用外部觸發(fā)中斷實(shí)時(shí)中斷方式進(jìn)行處理，這時(shí)可按下SW1、SW2兩按鍵，然后智能選擇交通燈的狀態(tài)，選擇合適的交通燈，讓滯留過多的方向通過時(shí)間長(zhǎng)點(diǎn)，讓道路更加通暢。上圖10為整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)的整體電路圖。軟件設(shè)計(jì)

5.1 系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)

開始各變量、端口初始化主程序顯示子程序N中斷信號(hào)Y中斷子程序

圖11 交通控制系統(tǒng)程序流程圖

根據(jù)硬件電路原理圖，并按系統(tǒng)的功能畫出程序流程圖。由于此系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，故采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；對(duì)傳感器分析的數(shù)據(jù)處理，采用中斷的方法，由中斷選擇合適的處理程序處理，在傳感器不工作的時(shí)候，可以返回主程序執(zhí)行。程序流程如下圖11所示。

設(shè)計(jì)中斷處理程序時(shí)，最主要的地方是如何保護(hù)進(jìn)入中斷前的狀態(tài)(信號(hào)燈、P

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口、單片機(jī)寄存器的狀態(tài))，使得中斷程序執(zhí)行完畢后能問到交通燈中斷前的狀態(tài)。除了保護(hù)累加器ACC、標(biāo)志寄存器PSW外，還要注意主程序中的延時(shí)程序和中斷處理程序中的延時(shí)程序不能混用。

5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

如下所示為整個(gè)系統(tǒng)控制程序：

#include unsigned int count=0;unsigned int count1=0;unsigned char count2=0;unsigned char count3=0;

//延時(shí)計(jì)數(shù)

//按鍵次數(shù)計(jì)數(shù)

//數(shù)碼管顯示數(shù)值

//定時(shí)1秒計(jì)數(shù)

unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82，0xF8,0x80,0x90,0x7f};//共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示編碼

unsigned char disdata[4];sbit NSL=P0^0;sbit NSS=P0^1;

//NS左拐指示燈 //NS直行指示燈 //NS紅燈指示燈 //NS黃燈指示燈 //WE黃燈指示燈 //WE紅燈指示燈 //WE直行指示燈 //WE左拐指示燈 //控制所有LED的滅 //數(shù)碼管位選端 //數(shù)碼管位選端 sbit NSR=P0^2;sbit NSY=P0^3;sbit WEY=P0^4;sbit WER=P0^5;sbit WES=P0^6;sbit WEL=P0^7;sbit P2_5=P2^5;sbit P2_6=P2^6;sbit P2_7=P2^7;sbit Key_1=P2^4;sbit Key_2=P2^3;sbit Key_3=P2^2;sbit Key_4=P2^1;sbit Key_5=P2^0;sbit Key_6=P3^7;

//手動(dòng)切換LED燈狀態(tài)

//選擇NS直行

//選擇WE直行

//選擇NS左拐

//選擇WE左拐

//選擇順序、隨機(jī)切換

sbit Key_7=P3^6;

//突發(fā)情況，四個(gè)方向全部紅燈 void Time0_Int()

{

//定時(shí)器0初始化

TMOD=0x01;TR0=1;EA=1;

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} ET0=1;IT0 = 0;EX0 = 1;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;

//延時(shí) m 毫秒 void Delay(unsigned int m){

} void NS_stra(){

} void NS_turn(){

} void NS_stop(){

} void WE_stra(){

} void WE_turn(){

} void WE_stop(){

unsigned int i,j;for(i=m;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);

//NS直行，WE紅燈

NSL=1;NSS=0;NSR=1;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//NS左拐，WE紅燈

NSL=0;NSS=1;NSR=1;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//NS黃燈，WE紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=1;NSY=0;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//WE直行，NS紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=1;WES=0;WER=1;WEY=1;

//WE左拐，NS紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=0;WES=1;WER=1;WEY=1;

//WE黃燈，NS紅燈

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NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=1;WEY=0;} void Opera_NS_stra()

{ if(Key_2==0){

Delay(10);

if(Key_2==0)

{

WE_stop();

Delay(3000);

NS_stra();

}

while(Key_2==0);} } void Opera_WE_stra()

{ if(Key_3==0){

Delay(10);

if(Key_3==0)

{

NS_stop();

Delay(3000);

WE_stra();

}

while(Key_3==0);} } void Opera_NS_turn()

{ if(Key_4==0){

Delay(10);

if(Key_4==0){

//手動(dòng)選擇NS直行

//手動(dòng)選擇WE直行

//手動(dòng)選擇NS左拐

山西大學(xué)工程學(xué)院 第13頁(yè)

}

}

} WE_stop();Delay(3000);NS_turn();while(Key_4==0);void Opera_WE_turn(){

}

void Opera_Red(){

}

void Choose(){

//手動(dòng)選擇WE左拐

if(Key_5==0){

}

//手動(dòng)選擇WE左拐 Delay(10);if(Key_5==0){

}

while(Key_5==0);NS_stop();Delay(3000);WE_turn();if(Key_7==0){

} Delay(10);if(Key_7==0){

}

while(Key_7==0);NSY=0;WEY=0;Delay(3000);WER=0;NSR=0;

//數(shù)碼管顯示初值判斷程序

山西大學(xué)工程學(xué)院 第14頁(yè)

if(count==10||count==470||count==930||count==1390){ } if(count==410||count==870||count==1330||count==1790)count2=20;

//判斷為綠燈，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)初值為20秒

{

count2=3;

} if(count3==20)

{

count2--;

count3=0;} }

void Ledshow()

{

disdata[0]=(count2%10);

disdata[1]=(count2/10);

P2_6=0;P2_7=1;P1=0x00;

P1=table[disdata[0]];

Delay(10);

P2_7=0;P2_6=1;P1=0x00;

P1=table[disdata[1]];

Delay(10);} void Auto()

{ if(count>10&&count<410)

{

NS_stra();Ledshow();} if(count>410&&count<470){

NS_stop();Ledshow();} if(count>470&&count<870){

//判斷為黃燈，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)初值為3秒

//定時(shí)1秒，每隔一秒倒計(jì)時(shí)減一

//數(shù)碼管顯示程序

//十位顯示的數(shù)值

//個(gè)位顯示的數(shù)值

//自動(dòng)轉(zhuǎn)換LED燈狀態(tài)，綠燈20秒，黃燈3秒

//NS直行指示燈顯示20秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示

//NS黃色指示燈顯示 3秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示 //NS左拐指示燈顯示20秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示

山西大學(xué)工程學(xué)院 第15頁(yè)

} NS_turn();Ledshow();if(count>870&&count<930)

//NS黃色指示燈顯示 3秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示

{

NS_stop();Ledshow();} if(count>930&&count<1330){

WE_stra();Ledshow();} if(count>1330&&count<1390){

WE_stop();Ledshow();} if(count>1390&&count<1790){

WE_turn();Ledshow();} if(count>1790&&count<1850){

WE_stop();Ledshow();} if(count>1850){

count=0;} } void main()

{ Time0_Int();P2_5=1;while(1){ Auto();Choose();

} }

//WE直行指示燈顯示20秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示

//WE黃色指示燈顯示 3秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示 //WE左拐指示燈顯示20秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示 //WE黃色指示燈顯示 3秒，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示

//主函數(shù)

山西大學(xué)工程學(xué)院 第16頁(yè)

void Time0()interrupt 1 {

}

//定時(shí)50ms TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;count++;count3++;void Interrput0()interrupt 0

//外部中斷0，用按鍵手動(dòng)切換LED燈狀態(tài) {

while(Key_6==0){

} P2_7=0;P2_6=0;if(Key_1==0){

} switch(count1){

case 1 :NS_stra();break;case 2 :NS_stop();break;case 3 :NS_turn();break;case 4 :NS_stop();break;

//根據(jù)按下的次數(shù)選擇顯示狀態(tài) Delay(10);if(Key_1==0){ } while(Key_1==0);count1++;

//檢測(cè)按鍵按下次數(shù) Delay(10);while(Key_6==0){

} Opera_NS_stra();Opera_WE_stra();Opera_NS_turn();Opera_WE_turn();

//判斷是順序，隨機(jī)顯示

Opera_Red();

山西大學(xué)工程學(xué)院 第17頁(yè)

}

} case 5 :WE_stra();break;case 6 :WE_stop();break;case 7 :count1=1;break;default: break;

5.3 仿真結(jié)果顯示

NS直行

NS左拐 NS黃燈

WE直行 WE左拐 WE黃燈

通過Protues對(duì)整個(gè)電路和程序仿真，仿真結(jié)果如上圖，啟動(dòng)電源后，交通燈先按照定時(shí)方式按照變換程序依次變換，同時(shí)數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。在傳感器檢測(cè)道路情況后并分析，把結(jié)果傳給單片機(jī)，通過外部中斷切換交通燈的變換狀態(tài)，這里用按鍵模擬傳感器檢測(cè)到的結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)檢測(cè)到的流量情況不同，對(duì)交通燈實(shí)時(shí)變換，按照行人優(yōu)先、高流量方向長(zhǎng)時(shí)間放行設(shè)計(jì)，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

總

結(jié)

通過本次課程設(shè)計(jì)，我們?cè)谑斋@知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟.。在此過程中，我們通過查找資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑

山西大學(xué)工程學(xué)院 第18頁(yè)

戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。使用Protues和Keil作為我們的設(shè)計(jì)工具，很好地鍛煉自己的語言編程能力和軟件仿真能力，養(yǎng)成良好的語言編程風(fēng)格和模擬操作方式。不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識(shí)的積累，能力的提高。完全可以把這個(gè)當(dāng)作基礎(chǔ)東西，只有掌握了這些最基礎(chǔ)的，才可以更進(jìn)一步，取得更好的成績(jī)。當(dāng)然，我們還存在著很多不足，設(shè)計(jì)中有很多還完善的地方，期望以后可以做得更好

參考文獻(xiàn)

【1】《手把手教你學(xué) 51 單片機(jī)-C 語言版》--金沙灘工作室宋雪松編著，清華大學(xué)出版社。

【2】《單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)》—楊家國(guó)、謝維成，清華大學(xué)出版社。

【3】肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8． 【4】徐惠民、安德寧． 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用[M]．第1版．北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996.【5】于鳳明．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社．1998． 【6】陳偉人.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2006.5.【7】趙曉安.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].天津：天津大學(xué)出版社，2001.3． 【8】《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》--牛昱光、李曉林等編著，電子工業(yè)出版社