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1 引 言 我國機動車輛發展迅速，而城鎮道路建設由于歷史等各種原因相對滯后。道路擁擠、阻塞現象及交通事故常有發生。如何利用當今計算機與自動控制技術，有效地疏導交通，提高城鎮交通路口的通行能力，提高車輛速度，減少交通事故是值得我們研究的新課題。而目前國內利用單片機實行交通管制這方面應用較少。下面分析用PIC實現交通燈控制設計方法。 2 硬件設計 本系統選用美國Microchip公司的PICl6F873單片機。配合一些外圍電路完成交通燈自動轉換系統。PIC單片機有以下優點： ①采用哈佛結構(數據總線和指令總線分離)。 ②指令的"單字節化"。 ③精簡指令集(RISC)技術。 ④尋址方式簡單。 ⑤代碼壓縮率的提高。 ⑥運行速度高。 ⑦功耗低、驅動能力強。 ⑧具備PC和SPI串行總線端口。 ⑨尋址空間簡潔。 ⑩外圍電路簡潔。 ⑾開發方便。 ⑿C語言編程。 ⒀品種豐富。 ⒁程序保密性強。 其指令系統除了程序分支指令是單字節雙周期指令外，其他指令都是單周期、單字節指令。在這些指令中，沒有功能相交叉的指令，使所有的指令具有簡潔性，從而執行速度非常快。PIC單片機硬件特點：PICl6F873型單片機是PIC中級單片機中很有特色的一款，其指令字節為14b。他具有PIC單片機的全部優點，而且片內還帶有128×8的EzPROM數據存儲器，其程序存儲器(4k×l4b)也與眾不同，采用快閃存儲器。快閃存儲器可以實現在電路板上快速擦除和寫入，最適合制作仿真板。借助于PICl6F873制作的仿真板，我們在程序編寫和調試過程中，可以方便的燒寫程序和修改程序。 電路完成功能是：車輛放行方向上(A線)綠燈亮25s，黃燈警告5s，車輛禁止方向上(B線)紅燈亮30s，然后綠燈開始放行。各方向上計數器從30開始遞減，減到。從新開始。設計方框圖如圖1所示，整個電路由PICl6873所控制，譯碼電路由CD4056和7段數碼管構成，CD4056的功能是將BCD碼轉換成十進制數，然后送7段數碼管顯示輸出。6個發光二極管用來模擬雙向十字路口的紅、黃、綠燈。 3 軟件設計 Microchip公司為PIC系列單片機配備了功能強大的軟件集成開發環境MPLAB，應用MPLAB就能在微機上對PIC系列單片機進行程序的創建、錄入、編輯以及匯編，甚至還能實現程序的模擬運行動態調試(Debug)之類的虛擬演練，而且調試可以采用連續運行、單步運行、自動單步運行、設置斷點運行等多種運行方式。 3．1 主程序方框圖 主程序框圖如圖2所示。 控制過程可分為4個過程： ①給PORTA送控制碼"0CH"，就是給A口的數據寄存器送"00001100''這樣就使A線的綠燈亮，B線的紅燈亮。 ②同樣的給PORTA送"0AH"，A線黃燈亮，B線紅燈亮。 ③給PORTA送"21H"，A線紅燈亮，B線綠燈亮。 ④給PORTA送"llH"，A線紅燈亮，B線黃燈亮。 這樣就完成了紅綠燈的轉換。用A口來控制雙向路口的紅黃綠燈的閃亮，將控制碼送入A口的數據寄存器PORTA，送1表示輸出高電平、0表示輸出為低電子，PORTA內容輸出就可控制紅黃綠燈的亮暗。 3．2 8位二進制轉化成2位BCD碼流程圖 二進制到BCD碼轉變流程圖如圖3所示。 如果直接接?段顯示器，就需要2個輸出端口(PORTC和PORTB)，而接上CD4056后只需要1個輸出端口(PORTC)，這樣就可以省出一個輸出端口(PORTB)用于其功能擴展。二進制到BCD碼轉變子程序就是為了利用CD4056能完成功能而編寫的。 3．3 延時子程序流程圖 延時序中，整個指令執行的時間和延時時間。使用4 MHz時鐘，每個指令周期需要4個震蕩周期，則每條指令周期為1μs所以單指令周期執行時間為1μs，雙周期指令為2μs。在這種情況下，秒級的延時需要三重循環。 延時時間=[(3×255+5) ×255十7] ×5+6＝991 785μs＝0．991 785 s 所以延時子程序整個指令執行時間(延時子程序)約1 s。 4 MPLAB-1CD在線調試 MPLAB-ICD是Microchip公司為其PIC單片機中具有片內Flash程序存儲器的PICl6F87X研制的一套廉價的學習和開發工具套件。MPLAB-ICD可以用作實驗階段的評估和輔助調試。他既是一個編程器(即程序燒寫器)，又是一個實時仿真和程序燒寫器。 用MPLAB-ICD工具套件可以實現以下工作： ①電路中實時運行和調試自己的源程序； ②硬件調試。用自己編制的程序來調試和檢測自制目標板上的電路； ③程序固化。利用"在線串行編程技術"將自己設計的目標程序燒寫到插在目標板上的PICl6F87X單片機中。 4．1 軟件調試 在應用MPLAB-ICD實現在線調試時首先應用MPLAB-ICD提供的一個范例程序tut877．asm，他能完成使PORTC口8個輸出口依次高點平，而MPLAB-ICD在PORTC的8個口上都接了發光二極管，那么將程序燒寫進去后就能完成8個發光二極管的依次閃動。則程序燒寫正確了。 接下來依次調試子程序。例如在程序調試的后期，程序已經基本能完成任務。因為單部執行時，寄存器內容正確，所以程序正確，只是燒寫器有問題。所以在程序調試過程中要細心、耐心，調試時最好能夠及時地記錄程序調試的進程和已解決的問題，這樣有利于調試工作的連續性，調試工作不會有重復。而且及時的記錄調試進程有利于錯誤的縮小，可以更好地完成調試。 4．2 程序燒寫 程序燒寫的步驟如下 ①建立一個十六進制調試文件； ②新"項目"； ③項目會話窗口； ④設置節點屬性； ⑤增加節點； ⑥完成對"項目"的設置； ⑦建立"項目"(Make Project)； ⑧對PICl6F873進行編程； ⑨運行pro．asm軟件。 程序燒寫完畢后，就可以將單片機插入實驗板中運行了。 4．3 整體電路設計和安裝調試 原理圖設計出后，就是進行原理圖打印和印刷電路板的設計了。這通常是有Protel完成。成形的電路這里不再贅述。 5 結 語 實驗測試結果證明用本系統PIC單片機能完成交通燈一般控制過程，但功能還不夠完善，比如交通燈紅、黃、綠時間還不能按交通緊松完成手控調整，軟件編寫實現功能還不能很好控制硬件人工操作。本系統今后還有待以進一步完善，增加更強大功能，比如手控時間的調節、攝像機交通監控的控制、盲人通過的交通燈的控制等。 |
