隨著社會(huì)的發(fā)展、消費(fèi)水平的不斷提高，私人車輛不斷在增加。人多、車多、道路少的道路交通狀況已經(jīng)越發(fā)明顯。今后幾年內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛數(shù)量還會(huì)急劇增加，道路超負(fù)荷承載，導(dǎo)致交通事故逐年增加。在一個(gè)交通十字路口，如果還是像以前一樣由單純的一種信號(hào)燈和交通警察的協(xié)調(diào)來維持交通是不夠的。而我們所設(shè)計(jì)的基于新型交通規(guī)則的可編程交通控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、行人的控制，使得交通便于管理。該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度較高、可靠性較好、功能較完備、可編程、獨(dú)立性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)了以前的交通信號(hào)燈功能單一，處理緊急事故的能力差等一些缺點(diǎn)，并且加入了文字、語音提示功能，在惡劣的天氣下司機(jī)和行人可得到語音提示。如果當(dāng)時(shí)環(huán)境的可見度較低，那么語音提示系統(tǒng)就尤為重要，他使得司機(jī)和行人可以安全地行駛和穿越馬路。該交通控制系統(tǒng)在集中遠(yuǎn)程管理、人機(jī)界面等方面也有獨(dú)特之處。

1 方案設(shè)計(jì)及論證

1.1 方案設(shè)計(jì)

　　電源提供方案 為了使模塊能穩(wěn)定工作，需要有可靠而穩(wěn)定的電源。我們采用單片機(jī)系統(tǒng)模塊來提供整個(gè)電路的電源。該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單明了且節(jié)約成本，缺點(diǎn)就是輸出的功率不是很高，但可以滿足系統(tǒng)的需求。

　　顯示界面方案 因本系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示、文字信息提示等一些功能，故采用了LED與點(diǎn)陣LCD相結(jié)合的方法。因?yàn)橄到y(tǒng)既要求有倒計(jì)時(shí)時(shí)間輸出顯示，又要求有漢字信息提示及圖形輸出等，為了方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用LED與LCD分別顯示時(shí)間與文字提示信息。該方案不但滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，而且還減小了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜度。

　　輸入方案 因設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)能夠手動(dòng)控制信號(hào)燈亮的時(shí)間以及實(shí)現(xiàn)緊急情況處理，故采用ZLG7289來控制鍵盤及LED顯示。ZLG7289具有串行控制方式，有專用的命令字，控制起來較為簡單，且占用較少的口線。該系統(tǒng)對(duì)于交通燈及LCD的控制，只用單片機(jī)本身的I／O口就可實(shí)現(xiàn)，無須拓展過多的I／O接口，而且單片機(jī)自身的計(jì)數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用。

　　交通燈演示方案 通過在線路板上焊接3種不同顏色的發(fā)光二極管來模擬交通紅綠燈，用發(fā)光二極管拼出小人狀(并閃爍)或箭頭狀作為人行提示及左右轉(zhuǎn)提示，這種設(shè)計(jì)簡單明了且實(shí)現(xiàn)簡單。

1.2 系統(tǒng)總體框圖及各個(gè)模塊的簡要說明

　　鍵盤控制模塊：2×8鍵盤，由單片機(jī)外接ZLG7289控制；單片機(jī)系統(tǒng)模塊：系統(tǒng)的主控制器，用于控制其他模塊協(xié)調(diào)工作；LCD顯示模塊：用于顯示提示信息，如天氣、路況、廣告等，接口電路簡單，由單片機(jī)控制；LED倒計(jì)時(shí)模塊：由單片機(jī)外接ZLG7289控制，經(jīng)排線與交通燈演示模塊相連，用于顯示交通燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間；接口電路模塊：用于連接單片機(jī)系統(tǒng)模塊與交通燈演示模塊，該電路含74LS139，74LS373，以使交通燈正常工作；交通燈演示模塊：演示系統(tǒng)的工作情況，該模塊主要由發(fā)光二極管構(gòu)成；語音提示模塊：采用現(xiàn)成的語音錄放板(可錄音及重復(fù)播放)，用于實(shí)現(xiàn)語音提示功能。

1.3 交通燈各狀態(tài)說明

　　交通燈在正常工作條件中有5種狀態(tài)：綠燈+人行道(S1)；綠燈+右轉(zhuǎn)(S2)；黃燈(S3)；紅燈+左轉(zhuǎn)(S4)；紅燈(S5)五種狀態(tài)。其中綠燈+人行道表示：車輛前行，行人可通過人行道；綠燈+右轉(zhuǎn)表示：車輛可向前、向右行駛。黃燈表示：過渡狀態(tài)；紅燈+左轉(zhuǎn)表示：車輛向左行駛，但不能前行；紅燈表示：禁止通行與轉(zhuǎn)彎。另外本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了緊急情況的處理，在緊急情況下，設(shè)置各個(gè)交通燈的狀態(tài)為：全紅表示：東南西北所有方向禁止通行；南北紅、東西綠表示：南北方向禁行，東西方向通行；東西紅、南北綠表示：東西方向禁行，南北方向通行。

2 各模塊設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)及鍵盤控制模塊

　　單片機(jī)采用89C54，其中有4 kB程存可用，對(duì)交通燈的控制主要用其中的計(jì)數(shù)器定時(shí)來完成。一方面要完成對(duì)各模塊的控制，另一方面也要協(xié)調(diào)好各模塊的時(shí)序及口線沖突問題。鍵盤采用ZLG7289串行控制，其電路圖如圖2所示。共采用8個(gè)按鍵(數(shù)字鍵0～9，時(shí)間設(shè)置鍵，回車鍵，緊急情況控制鍵，模式轉(zhuǎn)換鍵，手動(dòng)控制鍵及恢復(fù)鍵)。時(shí)間設(shè)置可分別設(shè)計(jì)各個(gè)方向的通行時(shí)間；模式轉(zhuǎn)換功能為根據(jù)交通狀況切換到預(yù)先設(shè)定好的通行時(shí)間模式；或切換回原來模式；手動(dòng)控制為手動(dòng)控制各個(gè)方向的通行時(shí)間，具有靈活的特性；恢復(fù)鍵是從緊急狀態(tài)或手動(dòng)控制狀態(tài)返回正常狀態(tài)。

2.2 LCD和LED顯示模塊

　　LED用來實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能，可直接從ZLG7289的接口上接過來，其控制較為簡單。

　　LCD用來顯示提示信息及在時(shí)間設(shè)置時(shí)的提示功能，其電路圖如圖3所示。

2.3 交通燈演示模塊

　　交通燈用發(fā)光二極管代替，因?yàn)镻2口過一段時(shí)間后其值會(huì)發(fā)生變化，故采用P2口加鎖存器和P3口一起來控制。

3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

　　在這次設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)連接的線路較為復(fù)雜，難免會(huì)出現(xiàn)漏焊、虛焊以及線路連接失誤，從而導(dǎo)致我們?cè)诔跗诘恼{(diào)試過程中出現(xiàn)了如下幾個(gè)問題：數(shù)碼管完全不顯示；發(fā)光二級(jí)管完全不亮。但通過多方面的改進(jìn)以及對(duì)線路的再次檢測基本上解決了這些問題。經(jīng)過對(duì)軟硬件的反復(fù)檢測與調(diào)試，基本上實(shí)現(xiàn)了任務(wù)要求。由于文章篇幅限制，相關(guān)源程序省略。

參考文獻(xiàn):

[1]. ZLG7289 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/ZLG7289_1134608.html.
[2]. 74LS139 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/74LS139_1812372.html.
[3]. 74LS373 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/74LS373_742872.html.
[4]. 89C54 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/89C54_105390.html.