王盼我

【摘 要】智能交通是將先進(jìn)的通信技術(shù)用于錯(cuò)綜復(fù)雜的道路交通中，在現(xiàn)有道路的基礎(chǔ)上，以更智能、更人工化的手段來(lái)全方位控制、處理各種交通頑疾。為了解決道路擁擠，采用STC12C5A60S2芯片為主控CPU，采用紅綠雙色點(diǎn)陣來(lái)模擬交通路口上的紅綠燈，STC微處理器通過(guò)HC05藍(lán)牙模塊傳過(guò)來(lái)的信息來(lái)控制點(diǎn)陣內(nèi)容的變化。手機(jī)界面用藍(lán)牙串口軟件設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)手機(jī)與STC12C5A60S2單片機(jī)的藍(lán)牙模塊進(jìn)行連接來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，用手機(jī)控制紅綠燈的不同狀態(tài)，起到關(guān)鍵時(shí)刻改變交通燈狀態(tài)從而解決危急情況下道路擁堵的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】智能交通；STC12C5A60S2；單片機(jī)；手機(jī)；藍(lán)牙

【中圖分類號(hào)】TN925；U491.54 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）04-0140-02

0 引言

本次設(shè)計(jì)主要是手機(jī)界面通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸指令到單片機(jī)起到控制交通燈的目的。手機(jī)編輯后點(diǎn)擊按鍵即可發(fā)送指令給單片機(jī)。單片機(jī)型號(hào)為STC12C5A60S2，通過(guò)藍(lán)牙接手機(jī)發(fā)送的信息，控制由紅綠雙基色點(diǎn)陣模擬的交通燈。此設(shè)計(jì)模擬手機(jī)遠(yuǎn)程控制紅綠燈用于改善現(xiàn)交通系統(tǒng)中紅綠燈控制的固化，便于工作人員在道路有突發(fā)狀況時(shí)迅速地對(duì)交通情況作出反應(yīng)并能夠及時(shí)操作，使突發(fā)事件造成的危害降到最小。

1 底層硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件原理設(shè)計(jì)框圖

本系統(tǒng)由STC12C5A60S2單片機(jī)模塊、點(diǎn)陣顯示屏模塊、74hc595芯片、74LS138芯片、HC05藍(lán)牙模塊、手機(jī)組成。總體框圖如圖1所示。

1.2 STC12C5A60S2單片機(jī)電路設(shè)計(jì)

1.2.1 STC單片機(jī)簡(jiǎn)介

STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是具有速度快、耗能低、抗干擾性強(qiáng)的新一代8051單片機(jī)，其處理速度是一般51單片機(jī)的8～12倍，且完全可兼容大眾化的單片機(jī)程序。由于在速度上有優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)時(shí)間大量減少，使其成為初學(xué)者的最佳選擇。應(yīng)用STC12C5A60S2單片機(jī)也恰恰切合本次設(shè)計(jì)控制交通燈的目的。此外，STC12C5A60S2單片機(jī)還具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）芯片本身有看門狗，可對(duì)單片機(jī)中的程序進(jìn)行加密，可有效地防止程序丟失，對(duì)勞動(dòng)成果提供了保障。

（2）自帶雙串口，使其在通信中越發(fā)簡(jiǎn)便，操作者可以操作自如。

（3）I/O口有4種狀態(tài)可以定義，在程序編寫及操作時(shí)可以自由選擇。

（4）STC12C5A60S2中斷優(yōu)先級(jí)有4種狀態(tài)可定義。

1.2.2 STC單片機(jī)控制點(diǎn)陣電路

該設(shè)計(jì)電路點(diǎn)陣的行與列是由74LS138和74HC595芯片通過(guò)51單片機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中74LS138所接收的代碼由單片機(jī)發(fā)送至其輸入端，在其芯片內(nèi)部進(jìn)行譯碼，并經(jīng)輸出端輸出至放大電路來(lái)對(duì)點(diǎn)陣的行進(jìn)行控制。點(diǎn)陣采用的是雙基色共陽(yáng)極的設(shè)計(jì)，所以其公共端的驅(qū)動(dòng)能力必須由放大電路來(lái)提升。形狀選擇代碼由74HC595的輸入端輸入，因?yàn)樵撔酒墓ぷ魈匦允菍⒋袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)為并行數(shù)據(jù)，所以點(diǎn)陣的列就由其輸出端來(lái)掃描，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣的操作與控制。

2 程序設(shè)計(jì)

2.1 程序說(shuō)明

首先進(jìn)行定義庫(kù)函數(shù)，然后定義變量。在此程序中，定義了74LS138譯碼器的高電平有效地使能端為P2.3端口、74HC595的串口輸入時(shí)鐘端為P0.7端口、595的數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘端為P0.6端口。然后對(duì)定義的端口、串口及單片機(jī)的定時(shí)器進(jìn)行初始化在這里使用的是定時(shí)器0的第二種工作模式，高八位和第八位一并設(shè)置為0XD2，定義全局中斷使能及定時(shí)器中斷使能，開(kāi)啟定時(shí)器。接下來(lái)進(jìn)入一個(gè)大循環(huán)，此循環(huán)為不停地接收和發(fā)送控制點(diǎn)陣改變的信號(hào)。

定義點(diǎn)陣顏色和形狀的變量，單片機(jī)先將藍(lán)牙接收的數(shù)據(jù)存放在接收區(qū)。接著進(jìn)入FOR循環(huán)，此循環(huán)中，單片機(jī)將接收區(qū)的數(shù)據(jù)移到緩沖區(qū)。將信息中控制屏幕1的形狀的數(shù)值賦給定義的屏幕1形狀的變量中；信息中控制屏幕2的形狀的數(shù)值賦給定義的屏幕2形狀的變量中；信息中控制屏幕3的形狀的數(shù)值賦給定義的屏幕3形狀的變量中并進(jìn)行遞減運(yùn)算，已完成交通燈倒計(jì)時(shí)的功能。接著將信息中控制屏幕1的顏色的數(shù)值賦給定義的屏幕1顏色的變量中；將信息中控制屏幕2的顏色的數(shù)值賦給定義的屏幕2顏色的變量中。最后執(zhí)行一個(gè)判斷語(yǔ)句，此判斷語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的功能是前2個(gè)屏幕中有1個(gè)屏幕顏色為綠色，第三個(gè)倒計(jì)時(shí)的屏幕顏色即為綠色；前2個(gè)屏幕顏色都為紅色，第三個(gè)屏幕才為紅色。這樣加真實(shí)地模擬了交通燈的工作狀態(tài)。

在上述程序運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)定時(shí)器計(jì)滿1 ms的時(shí)間時(shí)執(zhí)行中斷程序。中斷程序開(kāi)始，先關(guān)閉定時(shí)器0，重裝定時(shí)器初值高八位和第八位都為0xD2，與初始化相同。因?yàn)槎〞r(shí)器0采用工作方式二，每次中斷為50 μs，所以要進(jìn)20次中斷才能執(zhí)行一次程序。然后單片機(jī)將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送至74LS138芯片，判斷芯片是否掃描完點(diǎn)陣列的一行，如掃描完成，進(jìn)行下一步程序；如判斷未掃描，則重新掃描。74LS138芯片掃描完一行后，74HC595來(lái)掃描點(diǎn)陣的一列，單片機(jī)判斷是否掃描到，如判斷未掃描到，則單片機(jī)重新發(fā)送顯色數(shù)據(jù)，再次從74LS138開(kāi)始掃描；如掃描完成，開(kāi)啟74LS138的使能端，先將數(shù)據(jù)發(fā)送給點(diǎn)陣讓點(diǎn)陣顯示出應(yīng)有的圖像，然后開(kāi)啟定時(shí)器，執(zhí)行大循環(huán)，等待下次中斷。

2.2 程序流程圖

程序流程圖如圖2所示。

3 手機(jī)與交通燈的通信

因?yàn)槌绦虿捎肕ODBUS通信協(xié)議，所以單片機(jī)需要接收藍(lán)牙發(fā)送的十六進(jìn)制數(shù)字才可以將顯示內(nèi)容下發(fā)給各硬件使其正常工作。發(fā)送10位十六進(jìn)制數(shù)位點(diǎn)陣控制信號(hào)，定義發(fā)送的第一位為地址為用來(lái)選擇要控制的交通燈，可在程序中自行選擇修改；第二位為控制第一個(gè)點(diǎn)陣的形狀；第三位為控制第二個(gè)點(diǎn)陣的形狀；第四位是控制第三個(gè)點(diǎn)陣的形狀，在本次設(shè)計(jì)中用做紅綠燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；第五位在設(shè)計(jì)中沒(méi)有具體作用，在此不多贅述；第六位控制第一個(gè)點(diǎn)陣的顏色；第七位控制第二個(gè)點(diǎn)陣的顏色；第八位控制第三個(gè)點(diǎn)陣的顏色；第九和第十位是CRC的校驗(yàn)位。

如果給單片機(jī)發(fā)送十六進(jìn)制代碼：EE 10 11 03 03 02 01 01 F8 9B，則交通燈的顯示狀態(tài)為第一個(gè)點(diǎn)陣是紅色上箭頭；第二個(gè)點(diǎn)陣是綠色右箭頭；第三個(gè)點(diǎn)陣從3開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，顏色為綠色。

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]