1、摘 要隨著經濟開展，汽車數量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個國際性的問題。通常情況下，交通信號燈控制器存在著缺陷：車道放行車輛時，時間設定相同且固定，十字路口經常出現主車道車輛多，放行時間短，車流無法在規定時間內通過，而副車道車輛少，放行時間明顯過長等。因此,設計可靠、平安、便捷的多功能交通燈控制系統有極大的必要性。針對當前城市交通系統中的被控對象具有較大的隨機性和偶然性，引入了不需要建立精確數學模型的模糊控制。根據十字路口車輛計數傳感器測得車輛的多少，由模糊控制器確定各路口紅、綠燈延長時間。較好地解決了交通流量不均衡、不穩定所帶來的車輛延誤等問題，提高了道路的通行能力。一般的交

2、通信號控制是設定了固定的時間來控制交通燈，而模糊控制交通器是總結交通警察指揮交通的經驗，通過單片機用軟件來實現實時控制交通燈。模糊控制具有很好的應用前景，模糊控制不僅適用于小規模線性單變量系統，而且逐漸向大規模、非線性復雜系統擴展，模糊控制特別適用于不確定性的復雜對象模型。模糊交通控制器的研究和應用在現代交通控制領域中有著重要的地位和意義。關鍵詞：模糊控制；交通燈；車輛計數傳感器；車流量AbstractAlong with the economic development, automobile quantity sharp growth, the urban road crowds day

3、after day, the pounding of traffic has become an international question. Usually in the situation, the street-traffic control lights controller has the flaw: When the traffic lane allows to pass the vehicles, the time setting is the same and is fixed, the intersection presents the main traffic lane

4、vehicles to be many frequently, allows to pass the time to be short, the stream of vehicles is unable in the scheduled time to pass, but the vice-traffic lane vehicles are few, allows to pass the time obviously long and so on. Therefore, the design reliable, safe, the convenient multi-purpose traffi

5、c light control system has the enormous necessity. Has the big randomness and fortuitousness in view of the current municipal transportation systems in controlled plant, introduced has not needed to establish the precise mathematical model the fuzzy control. Obtains vehicles how many according to th

6、e intersection vehicles counting sensor, determines each group lipstick, the green light extension of time by the fuzzy controller. Has solved questions well and so on vehicles delay which the traffic flow imbalanced, does not stabilize brings, sharpened paths traveling capability.The traffic signal

7、 control generally established the fixed time to control the traffic light, but the fuzzy control transportation was summarizes traffic police to direct the traffic the experience, realized the real-time control traffic light through the monolithic integrated circuit with the software. The fuzzy con

8、trol has the very good application prospect, the fuzzy control is not only suitable for the small scale linearity single variable system, moreover to large-scale, the misalignment complicated system expands gradually, the fuzzy control is suitable specially for the uncertainty complex object model.

9、The fuzzy transportation controllers research and the application have the important status and the significance in the modern traffic control domain.Key word: Fuzzy control; Traffic light; Vehicles counting sensor; Traffic flow magnitude目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc137192667 摘 要 PAGEREF _Toc

10、137192667 h I HYPERLINK l _Toc137192668 Abstract PAGEREF _Toc137192668 h II HYPERLINK l _Toc137192669 1 概述 PAGEREF _Toc137192669 h 2 HYPERLINK l _Toc137192670 1.1 研究現狀與開展前景 PAGEREF _Toc137192670 h 2 HYPERLINK l _Toc137192671 1.2 研究意義和內容 PAGEREF _Toc137192671 h 3 HYPERLINK l _Toc137192672 2 模糊控制器設計 P

11、AGEREF _Toc137192672 h 3 HYPERLINK l _Toc137192673 2.1 模糊控制理論簡介 PAGEREF _Toc137192673 h 3 HYPERLINK l _Toc137192674 2.2 模糊控制器的根本結構和組成 PAGEREF _Toc137192674 h 4 HYPERLINK l _Toc137192675 2.3 模糊控制器的設計 PAGEREF _Toc137192675 h 6 HYPERLINK l _Toc137192676 2.3.1 輸入、輸出及其模糊化 PAGEREF _Toc137192676 h 6 HYPERL

12、INK l _Toc137192677 2.3.2 模糊控制規那么 PAGEREF _Toc137192677 h 7 HYPERLINK l _Toc137192678 2.3.3 模糊控制矩陣計算 PAGEREF _Toc137192678 h 7 HYPERLINK l _Toc137192679 2.3.4 模糊量精確化 PAGEREF _Toc137192679 h 8 HYPERLINK l _Toc137192680 3 硬件系統設計 PAGEREF _Toc137192680 h 8 HYPERLINK l _Toc137192681 總體方案設計 PAGEREF _Toc13

13、7192681 h 8 HYPERLINK l _Toc137192682 單片機控制器的設計 PAGEREF _Toc137192682 h 9 HYPERLINK l _Toc137192683 3.3 鍵盤與顯示電路設計 PAGEREF _Toc137192683 h 12 HYPERLINK l _Toc137192684 3.4 車輛計數傳感器的選擇 PAGEREF _Toc137192684 h 16 HYPERLINK l _Toc137192685 3.5 紅綠燈電路 PAGEREF _Toc137192685 h 18 HYPERLINK l _Toc137192686 4

14、軟件設計 PAGEREF _Toc137192686 h 19 HYPERLINK l _Toc137192687 4.1 主程序設計 PAGEREF _Toc137192687 h 19 HYPERLINK l _Toc137192688 4.2 T0中斷程序設計 PAGEREF _Toc137192688 h 20 HYPERLINK l _Toc137192689 4.3 鍵盤中斷程序設計 PAGEREF _Toc137192689 h 21 HYPERLINK l _Toc137192690 4.4 顯示子程序設計 PAGEREF _Toc137192690 h 22 HYPERLIN

15、K l _Toc137192691 4.6 車流量檢測處理子程序設計 PAGEREF _Toc137192691 h 25 HYPERLINK l _Toc137192692 結論與展望 PAGEREF _Toc137192692 h 26 HYPERLINK l _Toc137192693 致 謝 PAGEREF _Toc137192693 h 26 HYPERLINK l _Toc137192694 參考文獻 PAGEREF _Toc137192694 h 27 HYPERLINK l _Toc137192695 附錄一 原理圖 PAGEREF _Toc137192695 h 29 HYP

16、ERLINK l _Toc137192696 附錄二 外文文獻原文及譯文 PAGEREF _Toc137192696 h 30 HYPERLINK l _Toc137192697 附錄三 主要的參考文獻及摘要 PAGEREF _Toc137192697 h 34 HYPERLINK l _Toc137192698 附錄四 主要源程序 PAGEREF _Toc137192698 h 361 概述1.1 研究現狀與開展前景隨著城市機動車輛的不斷增加，十字路口車輛堵塞現象越來越嚴重，大局部城市仍然采用的定時控制十字路口的控制方法顯然不再適用，所以新型的實時控制的交通系統應運而生，模糊控制理論在交通系

17、統中得到了應用。面向21世紀的智能化汽車的交通運輸系統應使車、路高度智能化，使人、車、路三者合一，逐步實現汽車在公路上自動平安地運行。為解決交通堵塞，交通事故的國際難題而開展起來的智能交通系統(ITS)，是將先進的信息技術，數據通訊和傳輸技術、電子自動控制技術及計算機處理技術等有效地用于整個地面運輸管理體系，全方位發揮作用的實時、準確、高效的公路綜合管理系統。 智能交通系統(ITS，intelligent transport system)是指人們將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術以及計算機處理技術等有效地綜合運用于整個運輸體系中，從而建立起的一種在大范圍內、全方位發

18、揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統。實施智能交通系統工程不僅能夠提高交通的效益與效率，增強交通平安性，而且有利于合理利用土地與能源，甚至對于國民經濟的持續開展與社會經濟效益的全面提高都是至關重要的。1.2 研究意義和內容 單路口交通控制就是確定交叉路口紅綠燈的信號配時，使通過交叉口的車輛延誤盡可能小。傳統的控制一般是采用模型控制或預先人為地設定多套方案，實踐說明這種方法的控制效果并不理想。由于道路上的交通流具有較大的隨機性和相當的復雜性，所實施的相位控制也應隨交通流的不同而相應變化。交通警察在實際的交通指揮中可以根據實際情況來控制交通，比方：交警可以通過觀察路口車輛數的多少來機動地控制

19、各個路口的紅綠燈時間。如假設東西方向的車流量大，那么其放行時間長，南北方向這流量小，那么其放行時間短。近年來用模糊控制方法實現交通系統的控制，得到國內外學者的關注。故本設計采用車輛計數傳感器以及單片機為核心的硬件電路，總結交通警察指揮交通的經驗，用軟件來實現模糊控制，以解決城市交通管理問題，采用控制技術、計算機技術及人工智能相結合，進行實際交通暢通問題的研究。2 模糊控制器設計2.1 模糊控制理論簡介 模糊數學誕生于1965年，它的創始人是美國的自動控制專家教授，他首先提出了隸屬度函數來描述模糊概念，并創立了模糊集合論，為模糊學奠定了根底。由人作為控制器的控制系統是典型的智能控制系統，其中包含

20、了人的高級智能活動。模糊控制在一定程度上模仿了人的控制過程，其中包含了人的控制經驗和知識。它不需要有準確的控制對象模型。因此它是一種智能控制的方法。模糊控制方法既可以用于簡單的控制對象，也可以用于復雜的過程。 模糊控制是模糊集合理論應用的一個重要方面。1974年英國教授馬丹尼()首先將模糊集合理論應用于加熱器的控制，其后產生了許多應用例子。包括交通路口的控制。在模糊控制的應用方面，日本走在了前列。日本在國內建立了專門的模糊控制研究所，日本仙臺一條地鐵的控制系統采用了模糊控制的方法取得了很好的效果。日本還率先將模糊控制應用到了日常家電產品的控制，如照相機、吸塵器、洗衣機等，模糊控制的應用在日本已

21、經相當普及14。2.2 模糊控制器的根本結構和組成模糊控制器的根本結構見圖2.1 模糊控制器的組成 模糊控制器主要有以下四局部組成1模糊化 這局部的作用是將輸入的精確量轉換成模糊化量。其中輸入量包括外界的參考輸入、系統的輸出或狀態等。模糊化的具體過程如下：知識庫模糊化模糊推理清晰化被控對象輸入量e輸出量 i首先對輸入量進行處理以變成模糊控制器要求的輸入量。 ii將上述已經處理過的輸入量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。 iii將已經變換到論域范圍的輸入量進行處理，使原先精確的輸入量變成模糊量，并對相應的模糊集合來表示。2知識庫 知識庫中包含了具體應用領域中的知識和要求的控制目標。它通常由

22、數據庫和模糊控制規那么庫量局部組成。 i數據庫主要包括各語言變量的隸屬函數，尺度變換因子以及模糊空間的分級數等。 ii規那么庫包含了用模糊語言變量的一系列控制規那么。它們反映了控制專家的經驗和知識。3模糊推理 模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力。該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊含關系及推理規那么來進行的。4清晰化 清晰化的作用是將模糊推理得到的控制量模糊量變換為實際用于控制的清晰量。它包含以下兩局部內容： i將模糊的控制量經清晰化變換成表示雜論域范圍的清晰量。 ii將表示在論域范圍的清晰量經尺度變換成實際的控制量。2.3 模糊控制器的設計 輸入、輸出及其模糊化 本設

23、計只針對交通路口的東西、南北直行方向的控制，所以是一個單輸入、單輸出模糊控制。輸入量為路口的車流量，輸出為綠燈的延時時間。 在選擇模糊語言變量的語言值時要兼顧簡單易行和控制效果兩個方面。一般來說，一個語言變量選用210個語言值較適宜。輸入量e用模糊變量表示，模糊語言值選取五個元素負大，負小，零，正小，正大，即NB，NS，ZO，PS，PB。根底論域取值-3，-2，-1，0，1，2，3七個。 其對應的隸屬度函數見表2.1表2.1 e語言值的隸屬函數表語言值論域取值-3-2-10123NB100000NS10000ZO01000PS00100PB000001 輸出量u是綠燈延時時間，其模糊語言值選取

24、短，較短，中等，較長，長，即S，BS，M，BL，L。根底論域值取-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4九個檔。其對應隸屬函數見表2.2 表2.2 u語言值的隸屬函數表語言值論域值-4-3-2-101234S10000000BS0100000M0001000BL0000010L00000001 模糊控制規那么 由經驗得到以下控制策略： 假設e負大，那么u短； 假設e負小，那么u較短； 假設e零， 那么u中； 假設e正小，那么u較長； 假設e正大，那么u長；狀態作用表表2.3 綠燈模糊控制狀態表if(e)NBNSZOPSPBthen(u)SBSMBLL 模糊控制矩陣計算表2.3所示的綠燈模糊狀

25、態表所表示的是輸入、輸出的模糊關系，其對應的五個矩陣分別為R1，R2，R3，R4，R5。那么總的模糊關系R=R1R2R3R4R5；其中R1=NBS；R2=NSBS；R3=ZOM；R4=PSBL；R5=PBL； 模糊量精確化 以上通過模糊推理得到的是模糊量，而對于實際的控制那么必須為清晰量，因此需要將模糊量轉換成清晰量，這就是清晰化計算所要完成的任務。采用最大隸屬度法即可求出輸入e和輸出u的對應表。如表2.4所示: 表2.4 輸入e和輸出u的對應表if(e)-3-2-10123then(u)-4-2+1+2+4 實際上顯示的是具體時間，所以必需對表2.4進行比例化。經過比例化后實際輸出查詢表如表

26、2.5所示：表2.5 模糊控制輸出查詢表路口車流量輛04510111516202125263031以上綠燈延長時間s81521304048563 硬件系統設計本模糊控制交通器系統硬件主要由車流信息檢測電路、單片機控制器、8279鍵盤顯示電路等電路組成。車流檢測裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向實時檢測車道車流信息。并將檢測到的信息輸至單片機進行處理，通過單片機編程技術實現信號燈綠、紅切換及等待時間設定。單片機控制器鍵 盤時間顯示車流信息信號燈控制8279接口圖 3.1 系統原理框圖 在本設計方案中，首先對系統各路口的車輛計數器對車輛計數，并傳送給單片機，單片機依據模糊控制理論進行處理后來控

27、制紅綠燈延時時間，并把紅綠燈延長時間通過8279送到LED顯示。當有緊急情況時，可通過鍵盤全紅燈等其他情況。本設計的硬件采用的是AT89S52單片機為處理核心，AT89S52單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能8位單片機，片內含8K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器，與標準的MCS-51指令系統及8052產品引腳相兼容11。AT89S52是一種帶8K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS微處理器。該器件采用ATMEL高

28、密度非易失存儲器制造技術制造。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89S52的腳圖如圖3-2所示。1AT89S52單片機各引腳的功能和應用介紹如下：P0口：P0口是開漏雙向口，可以寫為1使其狀態為懸浮。用作高阻輸入時，P0也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節；在訪問外部數據存儲器時，作為數據總線，此時通過內部強上拉輸出1。P1口：P1口是帶內部上拉的雙向I/O口。向P1口寫入1時，P1口被內部上拉為高電平，可用作輸入口；當作為輸入腳時被外部拉低的P1口，會因為內部上拉而輸

29、出電流。P2口：P2口是帶內部上拉的雙向I/O口。向P2口寫入1時，P2口被內部上拉為高電平，可用作輸入口；當作為輸入腳時被外部拉低的P2口，會因為內部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲器和外部數據時，分別作為地址高位字節和16位地址(MOVX DPTR)。此時通過內部強上拉傳送1，當使用8位尋址方式(MOV Ri)訪問外部數據存儲器時，P2口發送P2特殊功能存放器的內容。圖 3.2 AT89S52引腳圖 P3口：P3口是帶內部上拉的雙向I/O口。向P3口寫入1時，P3口被內部上拉為高電平可用作輸入口；當作為輸入腳時被外部拉低的P3口，會因為內部上拉而輸出電流P3口還具有以下特殊功能。 RXD

30、(P3.0)串行輸入口 TXD(P3.1)串行輸出口 INT0(P3.2)外部中斷0 INT1(P3.3)外部中斷1 T0(P3.4)定時器0外部輸入 T1(P3.5)定時器1外部輸入 WR(P3.6)外部數據存儲器寫信號 RD(P3.7)外部數據存儲器讀信號 ALE：地址鎖存使能在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節。在正常情況下，ALE輸出信號恒定為1/6振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時。注意每次訪問外部數據時一個ALE脈沖將被忽略，ALE可以通過置位SFR的auxlilary0，禁止置位后ALE只能在執行MOVX指令時被激活。 PSEN：程序存儲使能當執行外部程序存儲器代碼時，PSE

31、N每個機器周期被激活兩次；在訪問外部數據存儲器時PSEN無效，訪問內部程序存儲器時PSEN無效。 EA：當此腳為低電平時，對ROM的操作限定在外部程序存儲器，而它為高電平時，那么對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延續至外部程序存儲器。 XTAL1：晶體1反相振蕩放大器輸入和內部時鐘發生電路輸入。 XTAL2：晶體2反相振蕩放大器輸出。 2單片機最小系統的設計 單片機的最小系統包括時鐘電路和復位電路，分別采用的是12M的外部晶振，和上電復位電路，時鐘電路和復位電路如圖3.3和3.4所示。下面就介紹下設計中的外部時鐘電路和復位電路。1時鐘電路在AT89S52芯片內部有一個高增益反相放大器

32、，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。由于輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。 此外，AT89S52設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM、定時器、計數器、串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其它芯片功能，直到下一個硬件復位為止

33、。本次設計電路中的電容C1和C2取30pFMHz12MHz，晶體振蕩頻率高，那么系統的時鐘頻率也高，單片機運行速度也越快。但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高。本次設計的晶振采用的頻率是12MHz，選用這個頻率的原因是在軟件設計中的定時方面便于定時計算，同時能提高單片機運行速度。 定時振蕩器的工作可由專用的存放器PCON的PD位進行控制，把PD位置“1”，振蕩器停止工作，系統進入低功耗狀態。振蕩電路產生的振蕩脈沖并不是直接使用，而是經過分頻后再被系統所用。振蕩脈沖經過二分頻后才作為系統的時鐘信號，在二分頻的根底上三分頻產生ALE信號，六分頻得到機器周期信號。2復

34、位電路復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初試化為0000H，使單片機從0000H單元開始執行程序。AT89S52芯片的復位引腳在RST引腳，復位信號是高電平有效，其有效時間應持續24個振蕩脈沖周期以上。復位操作有上電位自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電位復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，只要外部電源接通，VCC的上升時間不超過1ms，就可以實現自動上電復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。本次設計的復位方式是采用上電位復位方式，其電路圖如圖3-4所示。由于RST引腳是高電平有效，所以一旦當RST引腳通過電容C與VCC導通，得到了高電平，單片機復位開始工作。圖 3.3

35、時鐘電路圖 3.4 復位電路3.3 鍵盤與顯示電路設計 Intel8279是一種通用可編程鍵盤、顯示器接口芯片。它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。所以本設計采用8279芯片來實現鍵盤和顯示功能。鍵盤局部提供的掃描方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤連接，能對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或n鍵同時按下實行保護。顯示局部為發光二極管、熒光管及其他顯示器件提供了按掃描方式的顯示接口，它為顯示器提供多路復用信號，可顯示16為的字符或數字。1、8279的引腳功能： 采用單5V電源供電，40腳封裝。DB0DB7:雙向數據總線，用來傳送8279與CPU之間的數據和命令。C

36、LK:時鐘輸入線，用以產生內部定時的時鐘脈沖。RESET:復位輸入線，8279復位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點回彈型式，程序時鐘前置分頻器被置為31,RESET信號為高電平有效。CS:片選輸入線，低電平有效，單片機在CS端為低時可以對8279讀/寫操作。A0:緩沖器低位地址，當A0為高電平時，表示數據總線上為命令或狀態，當為低電平時，表示數據總線上為命令或狀態，當為低電平時，表示數據總線上為數據。RD:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數據送往外部總線。 WR:寫信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出,將數據從外部數據總線寫入8279的緩沖器。2、8279的編程命令 8279可

37、適應各種鍵盤和顯示器的不同工作方式，這是由于8279內的各功能塊的工作是可程控的，用戶可根據自己的要求，利用向8279寫命令字的方法對8279的工作方式等進行編程，只要同時使CS=0 WR=0A0=1，那么可向8279寫命令字，并在WR的上升沿把命令打入8279。對CPU而言，8279只有兩個口地址，一個用于讀寫命令和狀態(CS=0，A0=1)，一個用于讀寫數據(CS=0，A0=0)但用于編程命令字卻有多種，在8279中用于區別各種不同命令字的方法是命令字代碼的高3位(D7，D6，D5)編碼而低5位是命令字的真正內容。(1)鍵盤/顯示器方式設置最高位 最低位命令代碼 0 0 0 D D K K

38、 K 其中DD為顯示方式,KKK為鍵盤方式 DD00 8個8位字符顯示-左端傳入01 16個8位字符顯示-左端送入10 8個8位字符顯示-右端送入11 16個8位字符顯示-右端送入2程序時鐘命令代碼 0 0 1 P P P P P此命令確定定時和控制中的前置定標器的分頻系數，代碼PPPPP可形成2-31的數，前置定標器可對外部時鐘分頻，以得到內部基頻,選基頻為100KHZ，可得到前面規定的掃描和反跳時間，復位脈沖過后假設無代碼送入那么自動為31。3 讀FIF0/傳感器RAM命令代碼：0 1 0 AI X A A A X=任意此命令用于確定CPU讀操作的對象是8279中的FIF0/傳感器RAM，

39、并確定8個 RAM字節中哪一個被讀，其中AAA表示CPU要讀的行，AI為自動加1特征位，在鍵盤掃描方式中這兩者互不相干，對隨后的每次讀取8279都按照數據第一次進入的FIF0的同一順序自動送出數據,所有隨后發生的讀，都是讀自FIFO，直到寫入新命令為止。在傳感器陣列方式中，AAA選擇傳感器RAM8行中的一行假設AI=1，那么下一次讀取便讀自傳感器RAM中的下一行。(4)讀顯示器RAM命令代碼：0 1 1 AI A A A ACPU對8279寫此命令,那么確定了CPU以顯示器RAM為數據源進行讀操作， 其中AAAA為顯示器RAM的地址，AI為自動加1特征位，假設AI=1，那么每讀一行RAM之后，

40、行地址自動加1(5)寫顯示器RAM命令代碼: 1 0 0 AI A A A ACPU向8279寫此命令，規定了下一步要對8279的顯示RAM進行寫，尋址方式和自動加1功能均與讀顯示器RAM相同。(6)顯示器寫入禁止/空格命令代碼： 1 0 1 X IW IW BL BL X=任意(7)鍵盤與單片機的連接本設計采用了可編程鍵盤顯示芯片8279來實現鍵盤和顯示功能，8279與單片機的接口如圖3.5所示：圖 3.5 8279與單片機的接口電路上圖3.5中將單片機的P0口與8279的DB口相連，用來實現單片機和8279的數據傳輸；IRQ接到單片機的外部中斷INT1，當8279鍵盤電路有鍵按下時向單片機

41、發出中斷請求；CS接到PP2.7口對8279進行片選；RD、WR分別實現對8279的讀寫操作；單片機的P8279A0口，當A0=1時，假設CPU進行寫操作，那么寫入的時命令字。假設進行的時讀操作，那么8279讀出的是狀態字當A0=0時，寫入字節或讀出字節均為數據。8279通過74LS138譯碼器擴展3個鍵盤、8位顯示器。由3-8譯碼器對RL0RL2譯出鍵掃描線，如圖3-6所示。 圖3.6所示為鍵盤和倒計時顯示電路。因為東、西和南、北方向的顯示時間相同，所以DIG1代表東、西方向的倒計時顯示；DIG2代表南、北方向的倒計時顯示。且都用74F07驅動LED的位驅動和段驅動。LED采用共陰動態顯示。

42、圖 3.6 8279鍵盤顯示電路3.4 車輛計數傳感器的選擇 車輛計數傳感器用來實時檢測十字路口車流量信息的裝置，在十字路口的東西南北四個路口上方各安放一個車輛計數傳感器，當有車輛經過時，車輛計數傳感器便給單片機一個脈沖，從而到達對車輛進行計數的目的。 本設計采用的是市面上流行的熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發射的紅外線而輸出電信號的傳感器。熱釋電效應同壓電效應類似，是指由于溫度的變化而引起晶體外表荷電的現象。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個外表做成電極，在傳感器監測范圍內溫度有T的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷

43、Q，即在兩電極之間產生一微弱的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產生的電荷Q會被空氣中的離子所結合而消失，即當環境溫度穩定不變時，T=0，那么傳感器無輸出。當人體進入檢測區，因人體溫度與環境溫度有差異，產生T，那么有T輸出；假設人體進入檢測區后不動，那么溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了8。圖 3.7 車輛計數傳感器模塊 圖3.7采用市面上流行的熱釋電紅外傳感器來進行車輛計數，該傳感器技術已經成熟。圖 3.8 熱釋電紅外傳感器 在十字路口的上方分別各安裝一個熱釋電紅外傳感器來對車輛進行計數，車輛計數采用中斷方式，因為東、西、南、北方向有四個傳感器即需

44、要四個中斷口，所以對外部中斷INT0擴展EI1EI4四個中斷源。它們通過邏輯或非的關系接到AT89S52單片機的INT0引腳上，當EI0EI4四個外部中斷源的其中之一變為高電平，即向CPU申請中斷時，INT0引腳變為低電平，通知CPU外部有中斷請求，接著CPU對P1.0P1.3引腳進行查詢以確定到底是哪個中斷源請求，并轉到對應的中的中斷效勞程序的入口得知執行中斷效勞處理程序。本設計擴展的EI1EI4的四個中斷源中，EI1表示東路口的中斷請求；EI2表示西路口的中斷請求；EI3表示南路口的中斷請求；EI4表示北路口的中斷請求。3.5 紅綠燈電路 通過模糊控制器處理過的交通路口車流量信息后，單片機

45、將處理信號輸出給紅綠燈顯示，以實現對十字路口的實時控制，紅、黃、綠燈接單片機P2口，其中red1、yellow1、green1代表東、西方向的紅、黃、綠燈；red2、yellow2、green2代表南、北方向的紅、黃、綠燈。東、西和南、北的四個黃燈接在單片機的P1.5口上，東、西的紅燈接P1.4口，綠燈接P1.6口；南、北的紅燈也接P1.4口，綠燈接P1.6口。如以下圖3-9所示：圖 3.9 紅綠燈電路4 軟件設計 一個完整的系統，不僅包括硬件方面的設計，還包括了軟件設計，沒有軟件的支持，硬件系統就無法完成相應的功能。本次軟件設計包括：主程序設計、TO中斷程序設計、鍵盤程序設計、顯示子程序設計

46、、模糊推理查表子程序設計、車流量檢測處理子程序設計。4.1 主程序設計 主程序主要完成的是對整個系統的初始化，其中包括對堆棧初始化、相關單元初始化、定時器T0初始化、8279初始化、顯示初始化、中斷INT0和INT1初始化。主程序流程如圖4.1所示：開中斷堆棧初始化相關單元初始化定時器T0初始化中斷INT0、INT1初始化顯示初始化8279初始化主程序開始等待中斷圖 4.1 主程序流程圖4.2 T0中斷程序設計定時器T0的定時時間設為50ms，定時器T0工作在方式1，那么計數初值X的計算方法如下：65536-X*2us=50000us解得X=65536-25000=40536=09D58H。因

47、此，定時器初值TH0=09DH，TL0=58H。故定時器T0每50ms溢出一次，當溢出20次時，表示1s到了，那么顯示單元減113。T0中斷程序流程圖：Y程序開始定時器T0裝初值計數單元+1計數單元重裝1s到了嗎？開T0中斷中斷返回顯示值單元減1N是否為0？YN調模糊推理子程序開中斷INT0圖 4.2 中斷程序流程圖4.3 鍵盤中斷程序設計 本設計使用了三個按鍵K1、K2、K3，按下K1時調用設定好的紅綠燈時間程序；按下K2時東、西方向的綠燈亮，南、北方向的紅燈亮即東、西通行，南、北禁止；按下K3時南、北方向的綠燈亮，東、西方向的紅燈亮即南、北通行，東、西禁止。程序流程圖如圖4.3所示：用設定

48、好的時間是K1嗎？是K2嗎？是K3嗎？東、西綠燈亮南、北綠燈亮開始中斷返回YYYNNN讀鍵值圖 4.3 鍵盤中斷程序流程圖4.4 顯示子程序設計 十字路口的顯示的是紅燈、綠燈或黃燈的時間倒計時。因為設計中用到了可編程鍵盤顯示芯片8279，所以軟件的顯示子程序所用的是8279顯示。其流程圖如圖4.4所示：N開始寫顯示RAM命令到8279顯示緩沖區地址R0，長度R1查段碼表顯示數據段碼寫入8279R0+1送R0R11=0?返回Y圖 4.4 顯示子程序流程圖 4.5 模糊推理查表子程序設計比擬車流量大小將大者送34H開始32H大于4嗎？32H大于10嗎？32H大于15嗎？32H大于20嗎？32H大于

49、25嗎？32H大于30嗎？YYYYY將東、西和南、北控制位取反輸出數8送R0輸出數15送R0輸出數21送R0輸出數30送R0輸出數40送R0輸出數46送R0輸出數56送R0相關單元清0返回圖 4.5 模糊推理查表程序流程圖4.6 車流量檢測處理子程序設計 車流量檢測是進行模糊處理的根底，傳感器將檢測到的信號以脈沖的形式發給單片機。本設計采用中斷來對脈沖信號進行計數，由于需要四個中斷源，所以對INT0進行了擴展。EI1EI4分別為東、西、南、北四個路口的擴展中斷源，并為其在單片機內對應開辟了四個計數單元，分別為30H、31H、32H、33H。當某一路口有中斷請求時那么其對應單元的內容值加1，并在

50、計數結束時清零。程序流程圖如4.6圖所示：保護現場開始EI1中斷效勞程序EI2中斷效勞程序EI1=1?EI2=1?EI3=1?EI4=1?EI3中斷效勞程序EI4中斷效勞程序恢復現場結束NYYYYNNN圖 4.6 車流量檢測流程圖結論與展望 本設計在總結交通警察經驗的根底上，通過傳感器對車流信息的檢測，并對檢測信息模糊化、模糊推理再清晰化后來控制十字路口紅綠燈的信號配時。實現了對十字路口的模糊控制，從而到達了實時控制交通路口的目的。 本設計采用模糊控制方法來設計交通燈實時控制系統。以單片機為處理核心，采用熱釋電紅外傳感器進行車輛計數、8279接口芯片等外圍電路，用軟件編程的方法實現對車輛信息的

51、模糊處理控制。本設計配置了鍵盤來對應急情況進行處理，實現了人及對話功能。實踐說明，采用這種方法設計的控制系統可進一步提高路網的通行能力，減少路口延誤時間和停車次數，對高度非線性的、隨機的十字路口車流量的控制更加精確，并取得了更高的經濟效益。模糊控制交通器以其獨具的優點在十字交通路口控制領域得到了很好的應用。 本設計的模糊控制交通器雖然具有很大的優點，但也存在著缺乏：本設計的控制器只針對城市單交叉路口的控制，而在城市十字路口相對集中的路段，模糊控制交通器只能各司其職，不能協調控制城市交通。完善的方向：以本設計的模糊控制交通器為根底，用上位機來指揮各路口的控制器，使整個城市交通構成一個網絡系統。

52、本設計的模糊控制交通器的模糊子集隸屬度函數是預先根據交通警察的經驗確定，其控制效果很理想，相對于目前我國大多數交通路口所使用的定時控制具有相當大的優勢。本設計還可以進一步擴展，使其作為下位機，通過軟件編程實現與上位機的通信，使上位機能夠綜合附近的十字路口信息，以實現對整個交通系統的優化控制，到達“和諧交通。在未來的交通系統中，模糊控制交通器將占主導地位。致 謝時光飛逝，四個多月的畢業設計結束了，在這里我最感謝的是我的指導老師。本課題從選題、開題到設計論文，直至完成設計，一直得到老師的悉心指導和幫助。在畢業設計的過程中我深切地感受到了孫老師嚴謹治學的態度和一絲不茍的作風，這些在我心里留下了深刻的

53、印象。孫老師的諄諄教導我給了我莫大的幫助，在我以后的工作或學習中將會一直鼓勵著我。在此真誠地向孫老師說一聲：“謝謝您，孫老師，愿您一切都好！本次畢業設計遇到了很多困難，期間除了老師的指導外，其他同學也給了我莫大的幫助，在此也衷心的感謝我親愛的同學和朋友們！ 參考文獻1GA 的交叉路口自適應模糊控制器設計J.2付家才. 單片機控制工程實踐技術M. 北京: 化學工業出版社, 2004.3 J.電機與控制學報，20034陳小忠、p?zuoz=%BB%C6%C4%FE t _blank 黃寧、 HYPERLINK :/ huachu /itbook/booklist.asp?zuoz=%D5%D4%D

54、0%A1%CF%C0 t _blank 趙小俠.單片機接口技術實用子程序M.北京： HYPERLINK :/ huachu /itbook/publisher_rm.asp t _blank 人民郵電出版社 5沙占友、孟志永、王彥朋.單片機外圍電路設計(第2版)M6何立民. 單片機應用技術選編M . 北京航空航天大學出版社. 2004. 7張化光、孟祥萍.智能控制根底理論及應用M. 北京：機械工業出版社，20058張秀珍、戴伏生、毛興鵬.熱釋電紅外傳感器在車輛計數系統中的應用J.傳感器技術，2000 年，第19 卷，第2 期9沈紅衛. 單片機應用系統設計實例與分析M . 北京:航空航天大學出版

55、社,2003. 10M.信息與控制.1997,26(3):227-23311張兢、涂巧玲、郭建華.AT89S8252 單片機在智能設備中的應用J.重慶工學院學報, 2006, 20(5) : 70-72.12胡漢才.單片機原理及其接口技術M. 北京: 清華大學出版社, 1996.13楊振江. 流行單片機實用子程序及應用實例M . 14易繼鍇、侯媛彬.智能控制技術M15繞慶和.MCS - 51 單片機實用技術M . 北京:電子工業出版社,2003.16閻石主編.數字電子技術根底(第4版)M.北京：高等教育出版社，199817 樊尚春.傳感器技術及應用M. HYPERLINK :/ china-p

56、ub /search/power_search/power_search.asp?key1=北京航空航天大學出版社 t _blank 北京航空航天大學出版社，2004-8-1AT89C51單片機的交通燈模擬控制系統J.無錫商業職業技術學院學報,2006年06期19 syscontrol/nodel131.html,2005-05-0920 Wang Wei , Feng Jianlin , Lu Hongjun ,et al. condensed cube :an effective approach to reducing data cube sizeJ . The 18th Inter2n

57、ational Conference on Data Engineering ( ICDE 2003) C21 Zadeh L.A. Fuzzy Sets and their ApplicationsEB/OL. New York:Academic Press,1975附錄一 原理圖附錄二 主要源程序主程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0003H ；INT0中斷入口地址LJMP INT0PORG 0013H ；INT1中斷入口地址LJMP INT1PORG 000BH ；T0中斷入口地址LJMP T0INTMAIN： MOV R0，#30H ；RAM首地址 MOV SP，#60

58、H ；設置堆棧區 ；8279初始化程序： MOV DPTR，#BFFFH ；指向命令口 MOV A，#0D1H；總去除命令 MOVX DPTR，A；總去除命令送入 NOP NOPLOOP： MOVX A，DPTR；讀入狀態字節JB ACC.7，LOOP；去除等待MOV A，#34H；時鐘20分頻至100KHZ命令字MOVX DPTR，A；命令送入MOV A，#00H；鍵盤、顯示命令MOVX DPTR，A；命令送入；T0初始化程序：MOV TMOD，#01H；0000 0001 T0方式1 MOV TH0，#3CH；T0定時100msMOV TL0，#0B0HMOV R7，#10；中斷10次計數

59、SETB ET0；開T0定時中斷SETB EA；開CPU中斷SETB TR0；啟動定時器T0，開始定時SETB IT0；邊沿觸發SETB EX0；INT0開中斷SETB EA；CPU開中斷SJ： SJMP $；等待 SJMP SJT0中斷效勞程序：T0INT： DJNZ R7，T01；T0中斷效勞程序 MOV DPTR，#7FFFH；ADC0801通道地址LCALL MH；調模糊推理查表子程序SETB IT1；邊沿觸發SETB ET1；INT1開中斷SETB EA；CPU開中斷SJMP $；等待T01： MOV TH0，#3CH；T0重裝值MOV TL0，#0B0HSETB TR0；啟動T0計

60、時RETIINT1中斷效勞程序：MOVX A，DPTR；采樣MOV R0，#30H；設置間址指針MOV R0，A；將采樣數據送到30HMOV R0，#31H；設置間址指針MOV R0，A；將采樣數據送到31HINC R0；地址指針指向下一地址CLR IT1；去除邊沿觸發CLR ET1；關INT1中斷CLR EA；關CUP中斷DJNZ R6， M1；采樣計數減1不為0跳轉LCALL LB；調用濾波程序LCALL PCH；調用計算偏差程序SJMP $；等待RETI模糊推理查表子程序：MH： MOV DPTR,#CFFFHMOV A,#34H；把控制信號送出MOVX DPTR,A濾波程序：LB： P