摘 要：使用凌陽(yáng)科技的 SPCE061A 單片機(jī)以及模擬交通燈控制模組建立了帶語(yǔ)音提示功能的十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，并在此平臺(tái)上完成對(duì)交通燈狀態(tài)進(jìn)行模擬控制的軟件設(shè)計(jì)。充分利用SPCE061A的語(yǔ)音特性，不僅具有紅綠燈顯示、倒計(jì)時(shí)功能，還能對(duì)紅綠燈的轉(zhuǎn)換進(jìn)行語(yǔ)音提示，并能夠根據(jù)路口需要設(shè)置紅、綠燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：智能交通燈；SPCE061A；倒計(jì)時(shí)；語(yǔ)音提示

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-373X(2008)02-004-03

Design of Traffic Light Control System with Speech Hint Based on SPCE061

CHEN Kai，YANG Lan

(College of Information Science Engineering，Wuhan University of Science Technology，Wuhan，430081，China)

Abstract：In the paper an intelligent traffic light control system with speech hint based on SPCE061A and the simulation traffic light control modual is generated.Moreover，the soft design of the system is accomplished on the platform.The system not only have some functions such as light showing and countdowning，but also have a function of speech hinting because the speech characteristic of SPCE061A.Also，the countdown of light showing could be set up in the system according to the needs.

Keywords：intelligen traffic light;SPCE061A;countdown ;speech hint

1 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通越來(lái)越成為人們不可忽視的問(wèn)題。人、車、路之間的協(xié)調(diào)，已經(jīng)成為交通管理部門主要解決的問(wèn)題。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，他是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。而交通信號(hào)燈是常見(jiàn)的交通管理系統(tǒng)［1］。 

本文使用凌陽(yáng)科技的SPCE061A 單片機(jī)以及模擬交通燈控制板，完成十字路口交通燈的模擬控制；采用C語(yǔ)言對(duì)SPCE061A 編程，控制交通燈控制板上的LED數(shù)碼管以及雙色LED燈，以符合實(shí)際情況的順序進(jìn)行顯示控制，并對(duì)紅綠燈轉(zhuǎn)換進(jìn)行語(yǔ)音提示，完成對(duì)交通燈控制的模擬。

2 路口交通模型介紹

一個(gè)典型的十字路口，分別用1，2，3，4(表示東、南、西、北4方向)表示4個(gè)流向的主車道，用L，S，R，P分別表示各主車道的左行車道、直行車道、右行車道以及人行橫道，其實(shí)際路口交通示意圖如圖1所示。通過(guò)分析得知，除了4個(gè)右行車道外，在同一時(shí)間，最多只能有兩個(gè)車道通行，如1L，1S通行時(shí)，其他車道都會(huì)被阻斷。所以在設(shè)計(jì)紅綠燈時(shí)，可以兩兩組合，共有4組（如lL-1S，2L-2S，3L-3S，4L-4S）；通行順序如圖2所示。其中，“1-2P”表示1P和2P可以通過(guò)路口2通行。

3 交通燈控制系統(tǒng)功能介紹

本方案是一個(gè)簡(jiǎn)易的交通指示燈控制系統(tǒng)，由一套SPCE061A精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板（簡(jiǎn)稱61板）和一套交通燈模組構(gòu)成［2］。交通燈模組中每個(gè)方向提供四組交通LED燈（包括左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、人行道4組），每組交通燈包括紅、黃、綠3個(gè)燈，可以實(shí)現(xiàn)交通的通行控制；所實(shí)現(xiàn)的功能有：

系統(tǒng)有2個(gè)狀態(tài)，設(shè)置狀態(tài)和顯示狀態(tài)，利用61板的鍵盤的KEY1鍵可以進(jìn)行2個(gè)狀態(tài)間的切換；

在開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)為顯示狀態(tài)，4個(gè)路口數(shù)碼管從默認(rèn)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)；當(dāng)設(shè)置狀態(tài)時(shí)，利用61板的KEY1~KEY3鍵可以設(shè)置各路口直行通行倒計(jì)時(shí)時(shí)間，所設(shè)置的路口數(shù)碼管閃爍顯示，各路口的通行時(shí)間可以不相等，其中KEY2為加1鍵，KEY3為減1鍵，KEY1為確定鍵；

在顯示狀態(tài)時(shí)，交通燈模組的4個(gè)LED板的數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)；LED板各組的紅綠燈進(jìn)行交通指示；如果1個(gè)LED板上有3個(gè)綠燈亮，這時(shí)候數(shù)碼管顯示的是通行時(shí)間，否則數(shù)碼管顯示的是等待時(shí)間；顯示過(guò)程中按下KEY1鍵可以重新進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。

4 SPCE061特性簡(jiǎn)介

SPCE061A是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款16位單片機(jī)，他的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)可以非常方便靈活地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放功能，該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路。這為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄入提供了方便的硬件條件。2路10精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成語(yǔ)音的播放［3］，方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的語(yǔ)音提示功能。另外凌陽(yáng)16位單片機(jī)具有一套易學(xué)易用、效率較高的指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用［4］，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用，就會(huì)很容易完成語(yǔ)音錄放，這些都為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件。

5 交通燈模組V3.0簡(jiǎn)介

交通燈模組V3.0包括1塊驅(qū)動(dòng)電路板和4塊LED板。每個(gè)方向的1塊LED板有4組交通LED燈（包括左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、人行道4組），每組交通燈包括紅、黃、綠3個(gè)燈，可以實(shí)現(xiàn)交通的通行控制；LED板中每個(gè)方向提供兩個(gè)數(shù)碼管，可以實(shí)現(xiàn)100 s以內(nèi)的倒計(jì)時(shí)。

6 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由1套61板和1套交通燈模組構(gòu)成，系統(tǒng)總體方案連接圖如圖3所示。

SPCE061A通過(guò)I/O口控制交通燈模組中各LED板的數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示；61板上的3個(gè)鍵KEY1~KEY3可以對(duì)各LED板指示的路口通行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。

系統(tǒng)硬件連接如圖4，把4個(gè)LED板連接到驅(qū)動(dòng)板上，利用3根10pin排線分別連接交通燈模組和61板的J5與J9，J6與J6，J7與J7；連接61板電源，注意要把61板的J5接口選擇為+5 V。

6.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件主要由2大模塊組成：控制模塊和交通燈指示模塊。

（1） 控制模塊

本統(tǒng)中控制系統(tǒng)運(yùn)行的3個(gè)按鍵直接使用61板上的KEY1~KEY3。在61板電路中，已經(jīng)和IOA0~2連接。另外，SPCE061A通過(guò)I/O口控制交通燈模組的數(shù)碼管的顯示和紅、黃、綠 LED 燈的亮/滅。使用時(shí)，可以直接用 10 pin 的排線和交通燈模組驅(qū)動(dòng)板的單片機(jī)接口連接。

（2） 交通燈指示模塊

本系統(tǒng)中交通燈指示模塊包括驅(qū)動(dòng)板和 LED板，其中J1~J4為 LED板的接口，使用時(shí)，可以直接把 LED板插接在這4個(gè)接口上；J5~J7 為單片機(jī)接口，使用時(shí)可以使用 10 pin 排線直接和 61 板連接。J1 為 LED板和驅(qū)動(dòng)板的接口。本系統(tǒng)中使用的4塊LED 板完全相同，每一個(gè) LED 板與驅(qū)動(dòng)板接口按 a~g，G1~G4 的連接順序進(jìn)行插接。

6.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)有2個(gè)狀態(tài)：設(shè)置狀態(tài)和顯示狀態(tài)，設(shè)置狀態(tài)時(shí)通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)置4個(gè)路口的通行時(shí)間，被設(shè)置的路口數(shù)碼管會(huì)閃爍顯示；顯示狀態(tài)中又分了東邊路口指示直行通行，南邊路口指示直行通行，西邊路口指示直行通行，北邊路口指示直行通行4個(gè)顯示狀態(tài)；4個(gè)路口用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間，紅黃綠發(fā)光二極管按照?qǐng)D1通行示意圖進(jìn)行亮滅指示。主程序文件，控制系統(tǒng)在兩個(gè)狀態(tài)的切換。主程序流程圖如圖5所示。

主程序上電后為顯示狀態(tài)，系統(tǒng)按照默認(rèn)(25 s)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，從東邊路口通行狀態(tài)開(kāi)始，按照東、南、西、北的方式順序進(jìn)行；在顯示的過(guò)程中，如果有KEY1鍵按下，則進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。

設(shè)置狀態(tài)時(shí)，按KEY1進(jìn)入第一個(gè)路口的指示通行時(shí)間設(shè)置，按KEY2和KEY3進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，設(shè)置完成后按KEY1切換到下一個(gè)路口設(shè)置。4個(gè)路口都設(shè)置完成后，先判斷設(shè)置是否正確，如果不正確，返回繼續(xù)設(shè)置。

顯示狀態(tài)時(shí)，各路口的直行狀態(tài)，其實(shí)是圖1通行示意圖4個(gè)通行狀態(tài)的其中一個(gè)狀態(tài)，所以這個(gè)狀態(tài)不但要允許直行通行，同時(shí)要允許圖1中各狀態(tài)下其他方向通[LL]行。所以不但要允許東邊路口指示直行通行，也要允許東邊路口左拐和人行道指示通行，還要允許西、北邊路口右拐指示通行。另外，在4個(gè)顯示狀態(tài)里，都調(diào)用了鍵盤掃描函數(shù)，源程序文件中包括1個(gè)key.c文件，他是一個(gè)鍵盤掃描文件，包含鍵盤I/O口的初始化和鍵盤掃描函數(shù)；如果KEY1按下，結(jié)束顯示狀態(tài)，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。這也是每次進(jìn)入一個(gè)顯示狀態(tài)前，先判斷是否為顯示狀態(tài)的原因。

每個(gè)顯示狀態(tài)的直行通行路口從設(shè)置好的通行時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到0時(shí)，從其他3個(gè)路口的通行時(shí)間之和開(kāi)始倒計(jì)時(shí)；其他路口正常減1倒計(jì)時(shí)。

此系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了流量檢測(cè)模塊，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果按照程序設(shè)定的方式去控制紅綠燈顯示、倒計(jì)時(shí)和紅綠燈轉(zhuǎn)換語(yǔ)音

提示。

7 結(jié) 語(yǔ) 

本系統(tǒng)以SPCE061A 單片機(jī)為控制核心，利用其強(qiáng)大的處理能力，以及豐富的外圍接口，再配合交通燈控制模組板，可以很好地模擬交通燈控制的模型；并且借助SPCE061A 的語(yǔ)音功能，可以方便地為系統(tǒng)加入語(yǔ)音提示的功能，為模擬系統(tǒng)的人性化方面提供了一個(gè)解決方案。

SPCE061A片內(nèi)有32 k的FLASH ROM，本系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)所需的所有功能，僅占用一半FLASH資源?？梢?jiàn)可擴(kuò)展的空間還是非常大的，如再擴(kuò)展外圍模塊，則可以模擬更加復(fù)雜的模型。 

參 考 文 獻(xiàn)

［1］凌陽(yáng)科技．凌陽(yáng)16位單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)例［M］．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2006.

［2］凌陽(yáng)科技．61板使用說(shuō)明書(shū)\\[S\\]．2005.

［3］譚浩強(qiáng)．C程序設(shè)計(jì)［M］．北京：清華大學(xué)出版社，1999.

［4］羅亞非．凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［5］薛均義．凌陽(yáng)16位單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。