智能交通信号灯模拟控制系统设计毕业设计论文稿(4)

2.8 MAX485收发器

MAX485收发器是Maxim公司的一种RS－485芯片。采用单一电源+5 V工作，额定

电流为300 μA，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。MAX485引脚图见图2-12。

图2-12 MAX485引脚图

RO为接收器的输出端，DI为驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100Ω的电阻。

3. 硬件系统设计

3.1 交通信号灯控制方案选择

作为交通信号灯控制系统的微型控制器可以有多种选择。因而实现的方案有多种。包括选用标准数字可编程逻辑控制器件、可编程控制器PLC、嵌入式控制器ARM、以及MSP430单片机等控制器作为主控制器。但是，这些控制器要么在控制上要求专业知识较高，要么价格相对较高。一方面给系统设计的调试带来一定困难，另一方面则增加了

13

生产成本。有鉴于此，通过综合考虑后，本设计最终选择了价格相对较低，控制设计技术相当成熟的AT89C51单片机作为系统的主控制器。该型号单片机具有简单实用，高可靠性和性价比高等优点。而且这种单片机已经在国内外的各个领域中得到了很好的运用，可参考资料多，使得设计人员在设计过程中遇到技术困难时，可以找到相关的参考方案来辅助解决。

此外，实现超声波检测实时车流量的控制方案有三种可以选择。一是超声波安装在交通信号灯处，直接检测；二是超声波模块安装在50米处，主机和从机通过无线收发模块通讯；三是超声波也是安装在50米处，主机和从机通过RS-485传输通讯。对于第一种方案，由于超声波能检测到50米远的模块较少，而且价格不菲，为此，不选。第二种方案，由于使用到无线收发传输，在控制上难度较大。第三种方案，RS-485传输距离可以达到1000米左右，满足设计要求，控制相对简单，价格较低。基于上述考虑，系统设计采取第三种方案。

本设计系统由主机控制系统和从机控制系统两部分组成。其中，主机控制系统可以实现控制通行时间的倒计时显示、直走、左拐、绿灯、红灯、黄灯以及行人道通行信号灯等状态。时间显示使用两位一体LED数码管显示器，信号灯则采用发光二极管，在时间和信号灯的指示下，指挥机动车辆和人群有序地通过交叉路口，实现道路通行顺畅。另外，从机控制系统负责检测道路的实时车流量，进而反馈到主机控制系统，主机控制系统根据收到的信息做出是否增加通行时间的调整控制。主机控制系统通过RS-485线和从机控制系统通讯。

本系统设计运行的交通规则如图3-1所示。具体控制是:

（1）、南北车道B车道指示直走，同时指示左拐，A车道红灯亮，东西车道亮红灯。

（2）、南北车道A、B同时指示直走。

（3）、南北B车道红灯亮，A车道指示直走，同时指示左拐。

（4）、南北车道红灯亮，东西C车道指示直走，同时指示左拐，D车道红灯亮。 （5）、东西C、D车道同时指示直走。

（6）、东西C车道红灯亮，D车道同时指示直走、左拐。

如此类推循环运行。此外，当一车道正在通行时，且此时从机控制系统检测到该车道50米处还有车辆停滞，则向主机控制系统发出增加通行时间的信息，实时调整通行时间。这样可以减少车辆堵塞，优化道路交通状况。

14

图3-1 交通运行图

3.2 硬件电路设计

3.2.1 通行时间显示电路

本系统采用LED数码管作为时间倒计时显示器。鉴于实际显示时间位数，取两位一体的LED数码管显示器。此外，由于控制器端口数有限，同时也是为了节约电能，在控制显示时采取动态显示的方式。电路见图3-2。其中，段选码由AT89C51单片机的

15

图3-2 时间显示屏电路图

P0口输出，位选码控制由74LS138译码器的输出端接反相器后控制，为共阳控制方式。74LS138的控制电路接线见图3-3所示。74LS138 译码器的输入端A、B、C接单

图3-3 74LS138电路接线图

16

片机的P3.5、P3.6、P3.7端口。使能端E1接P3.4。 3.2.2 单片机时钟电路

AT89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在本设计中，采用内部振荡方式。电路见图3-4所示。单片机引脚XTAL1和

图3-4 时钟电路图

XTAL2外接晶振12MHz，构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡，并产生振荡时钟脉冲。电容器C1、C2起稳定振荡频率，快速起振作用。 3.2.3 单片机复位电路

本设计系统的复位电路见图3-5所示。复位操作完成单片机内电路的初始化，

图3-5 复位电路图

17

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库智能交通信号灯模拟控制系统设计毕业设计论文稿(4)在线全文阅读。