城市交通信号控制系统的设计(2)

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 分时显示的问题是用三态门 74LS245 、 74LS244 解 决 的 。 图 6.4 中 IC15 、 IC16 的 芯 片 型 号 是 74LS245 ， IC17的型号是74LS244。通过三态控制端的控制作用， 在任何时刻，只有红、绿、黄色信号灯亮的倒计时器 中的一个倒计时器的状态，被送到七段译码 / 驱动电

路 IC20 、 IC21 （型号为 74LS48 ），经译码后，驱动共
阴极数码管 LED7 、 LED8 显示倒计时器的状态。图 6.4 中的 R43 ～ R56 是 300 Ω 的限流电阻。该倒计时时间数

字显示电路还解决了消隐无效数字0的问题，即当
LED7要显

示的数字是0时，该数字0将消隐而不显示。 ��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 在图 6.3 中，通过或门 IC9 （型号为 74LS32 ），可 以很方便地获得主干道红色信号灯LED1的控制信号X1 和次干道红色信号灯LED6的控制信号X2。然而，在图 6.3 中没有红色信号灯 LED1 、 LED6 亮的倒计时器。要 解决红色信号灯亮的倒计时问题，必须再设计红色信 号灯亮的倒计时器。在图6.4中，IC10、 IC11构成了主 干道红色信号灯亮的倒计时器， SW6 、 SW7 用来提供 可编程的主干道红色信号灯亮的时间预置数。但是， SW6 、 SW7 提供的可编程的预置数，必须等于次干道 绿灯亮的时间与次干道黄灯亮的时间之和，即等于 SW3、SW4的预置数与SW5的预置数之和。��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 次干道的倒计时时间数字显示电路与主干道的类 似， SW8 、 SW9 用来提供可编程的次干道红色信号灯

亮的时间预置数。同理， SW8 、 SW9 提供的可编程的
预置数必须等于主干道绿灯亮的时间与主干道黄灯亮 的时间之和，即等于 SW1 、 SW2 的预置数与 SW5 的预 置数之和。��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 由图6.3 和图 6.4 可知，图 6.4 所示的倒计时时间数字 显示部分不影响图6.3所示控制电路的工作，但是，图6.4 所示的倒计时时间数字显示部分受到图 6.3所示控制电路 的控制。 �� 因为有些十字路口的交通信号不需要用十进制数字来 显示倒计时时间，所以，图6.4所示的倒计时时间数字显 示部分与图6.3所示的控制电路之间，宜采用积木式结构， 分别安装在两块印制板上。这样，在实际应用中，当需要 “倒计时时间数字显示部分”时，才将图6.4所示的电路 接上，与图6.3所示控制电路配合使用；而在不需要“倒 计时时间数字显示部分”时，图6.3所示的控制电路可单 独工作。��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 这里所介绍的十字路口交通信号灯控制系统主要采用 标准的常规数字集成电路，只有 IC7 是 CMOS 系列数字集成 电路，其他的都是TTL系列数字集成电路。将图6.3所示电 路与图 6.4 所示电路分别制作安装在两块印制板上，相互 之间用信号排线及接插件连接。只要按图正确接线，不需 要调试，电路就能正常工作，并且该电路可完全满足设计 任务所提出的各项技术指标要求。�� 经试验证明，这里所介绍的十字路口交通信号灯控制 系统不仅实现了交通信号灯的自动控制，而且电路运行稳 定可靠，可应用于实际场合。在实际应用中，根据主、次 干道车流量变化的情况，可通过拨盘开关SW1～SW9，很方 便地更改主、次干道通车的时间。

第6章 城市交通

信号控制系统的设计�おオ�

6.4 基于双MCU的交通信号控制系统��
6.4.1 系统硬件电路设计�� 系统硬件电路如图 6.5所示，主要采用了两片 51 系列单 片机芯片AT89C51（IC1、IC2），电路左、右两半部分分别 负责主、次干道交通信号的控制与时间显示。用发光二极管 LED1~LED6表示交通信号灯，其中，LED1~LED3表示主干道信 号灯，LED4~LED6表示次干道信号灯，虽然P0口的输出级是 开路电路，但因为所带负载是灌电流负载，故未接上拉电阻。 AT89C51 的 P0.7~P0.5 直接驱动红、绿、黄信号灯。AT89C51 的P1口作输出口， P1口输出的BCD码经CD4511译码后，驱动 共阴极LED数码管，显示倒计时时间，并通过IC7解决了消隐 无效数字0的问题。四个共阴极数码管 LED7和LED8、LED9和 LED10分别显示主、次干道信号灯亮的倒计时时间。

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� AT89C51 的 P2 口及 P0.3~P0.0 作输入口，用于设置 主、次干道的通车时间，通车时间的设定由8421BCD码 拨盘开关SW1~SW5完成，其中，SW1、SW2用于设置主干 道通车时间（即主干道绿灯亮的时间）， SW4 、 SW5 用 于设置次干道通车时间，SW3用于设置黄灯亮的时间。

两块AT89C51芯片的串行口设置成异步通信方式，可实
现相互之间的数据交换。该电路具有如下的技术指标: （1） 主干道通车时间0~99 s，可任意设置。��

（2） 次干道通车时间0~99 s，可任意设置。��
（3） 黄灯亮时间0~9 s，可任意设置。��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� （4）采用倒计时的方式，用两位十进制数字显示 红、绿、黄色信号灯亮的倒计时时间。��

正是因为电路中用了两片 AT89C51 ，从而提高了
系统工作的稳定性和可靠性，并简化了软件设计。 6.4.2 系统软件设计及单片机源程序�� 交通信号灯有红、绿、黄三种。红灯亮表示禁止 通行；绿灯亮表示允许通行；在绿灯亮转变为红灯亮

以前，先要求黄灯亮几秒钟，以便让交叉路口停车线
以外的车辆停止通行，而让交叉路口停车线以内的车 辆快速通过交叉路口。交通信号灯亮的顺序是： ��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� 主绿、次红 主黄、次红�� �� �仾� 主红、次绿 主红、次黄

由于主干道红灯亮的时间=次干道绿灯亮的时间+次干道 黄灯亮的时间，次干道红灯亮的时间=主干道绿灯亮的时间+ 主干道黄灯亮的时间，主干道黄灯亮的时间=次干道黄灯亮 的时间，因此，为了获得主干道红灯亮的时间，必须把次干 道绿灯亮的时间从 IC2的RAM中传送到IC1，同理，应把主干 道绿灯亮的时间从 IC1的RAM中传送到IC2，而这些数据的相 互传送是通过串行口实现的。程序分为主程序和子程序，采 用

循环结构，主、次干道的程序分别存放在IC1、IC2的片内 程序存储器（ROM）中。

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ�
��

主干道的程序与次干道的程序几乎相同，惟一不同之处 是:主干道程序初始化后最先点亮的是绿灯，而次干道程序 初始化后最先点亮的是红灯。图6.6是主干道程序流程框图。 �� 主干道源程序清单如下:�� ORG 0000H ��

LJMP START��
ORG 003BH�� START: 1200�� MOV TMOD，#20H ；定时器T1工作于模式2

MOV TL1，#0F3H ；T1赋计数初值，设置波特率为

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ�
程序开始

初始化

读红、绿、黄灯点亮时 间

顺序点亮绿 、黄、红灯

按秒倒计时 并显示时间

图6.6 主干道程序流程框图

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� MOV TH1，#0F3H�� SETB TR1 ；启动T1��

MOV

SCON，#50H

；串行口工作于方式1，允许接收

MOV P0，#0FFH ；置P0.3～P0.0为输入且信号灯灭�� MOV A，P0 ；读P0口状态��

ANL A，#0FH�� MOV 22H，A ；黄灯亮的时间存22H单元��

MOV P2，#0FFH ；置P2口为输入��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� MOV A，P2 ；读P2口状态�� ；将BCD码转换为二进制数��

LCALL BCDBIN

MOV 21H，A
MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$

；绿灯亮的时间存21H单元��
；发送数据�� ；等待发送结束�� ；清发送标志�� ；等待接收结束��

CLR RI

；清接收标志��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� MOV A，SBUF ADD A，22H ；接收数据�� ；计算红灯亮时间��

MOV 20H，A
MOV A，21H�� MOV R0，A CLR P0.6 LP1 : DEC

；红灯亮的时间存20H单元��

；绿灯亮的时间送R0�� ；点亮绿灯�� R0��

LCALL BINBCD ；将二进制数转换为BCD码��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� MOV P1，A LCALL DELAY ；显示时间�� ；延时1秒��

CJNE R0，#0，LP1 ；绿灯亮的时间未结束转LP1��
MOV A，22H MOV R0，A SETB P0.6 CLR P0.5 ；绿灯亮的时间结束�� ；黄灯亮的时间送R0�� ；关绿灯�� ；点亮黄灯��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� LP2: DEC R0��

LCALL BINBCD��

MOV P1，A��
LCALL DELAY�� CJNE R0，#0，LP2�� MOV A，20H�� MOV R0，A ；红灯亮的时间送R0��

SETB P0.5
CLR P0.7

；关黄灯��
；点亮红灯��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� LP3: DEC R0��

LCALL BINBCD�� MOV P1，A�� LCALL DELAY�� CJNE R0，#0，LP3��

MOV A，21H��
MOV R0，A SETB P0.7 CLR P0.6 LJMP LP1 ；绿灯亮的时间送R0�� ；关红灯�� ；点亮绿灯�� ；循环运行��

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ� BCDBIN: MOV SWAP A�� R1，A ；BCD码转二进制数子程序��

ANL A，#0FH��
MOV B，#10�� MUL AB�� XCH A，R1�� ANL A，#0FH��

ADD A，R1��
RET��

第6章 城市交通信号控制系统的设计��

�オ� BINBCD: MOV A，R0 ；二进制数转BCD码子程序�� MOV B，#10�� DIV AB�� SWAP A�� ADD A，B�� RET�� DELAY: MOV R1，#10 ；延时1秒子程序�� K1: MOV R2，#100�� K2: MOV R3，#250�� K3: DJNZ R3，K3�� DJNZ R2，K2�� DJNZ R3，K1�� RET

第6章 城市交通信号控制系统的设计�おオ�

6.5 基于CPLD的交通信号控制系统��
6.5.1 系统硬件电路设计�� 1. CPLD器件的选择及CPLD电路的设计�� 我们选择Lattice 公司的ispLSI1000 系列 CPLD器件， 芯片型号为ispLSI1032E。 该芯片具有如下特点。��

bbs.99jianzhu.com内容：建筑图纸、PDF/word 流程，表格，案例，最新,施工方案、工程书籍、建筑论文、合同表格、标准规范、CAD图纸等内容。