1 引 言

我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生。如何利用当今计算机与自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，提高车辆速度，减少交通事故是值得我们研究的新课题。而目前国内利用单片机实行交通管制这方面应用较少。下面分析用PIC实现交通灯控制设计方法。

2 硬件设计

本系统选用美国Microchip公司的PICl6F873单片机。配合一些外围电路完成交通灯自动转换系统。PIC单片机有以下优点：

①采用哈佛结构(数据总线和指令总线分离)。
②指令的"单字节化"。
③精简指令集(RISC)技术。
④寻址方式简单。
⑤代码压缩率的提高。
⑥运行速度高。
⑦功耗低、驱动能力强。
⑧具备PC和SPI串行总线端口。
⑨寻址空间简洁。
⑩外围电路简洁。
⑾开发方便。
⑿C语言编程。
⒀品种丰富。
⒁程序保密性强。

其指令系统除了程序分支指令是单字节双周期指令外，其他指令都是单周期、单字节指令。在这些指令中，没有功能相交叉的指令，使所有的指令具有简洁性，从而执行速度非常快。PIC单片机硬件特点：PICl6F873型单片机是PIC中级单片机中很有特色的一款，其指令字节为14b。他具有PIC单片机的全部优点，而且片内还带有128×8的EzPROM数据存储器，其程序存储器(4k×l4b)也与众不同，采用快闪存储器。快闪存储器可以实现在电路板上快速擦除和写入，最适合制作仿真板。借助于PICl6F873制作的仿真板，我们在程序编写和调试过程中，可以方便的烧写程序和修改程序。

电路完成功能是：车辆放行方向上(A线)绿灯亮25s，黄灯警告5s，车辆禁止方向上(B线)红灯亮30s，然后绿灯开始放行。各方向上计数器从30开始递减，减到。从新开始。设计方框图如图1所示，整个电路由PICl6873所控制，译码电路由CD4056和7段数码管构成，CD4056的功能是将BCD码转换成十进制数，然后送7段数码管显示输出。6个发光二极管用来模拟双向十字路口的红、黄、绿灯。

3 软件设计

Microchip公司为PIC系列单片机配备了功能强大的软件集成开发环境MPLAB，应用MPLAB就能在微机上对PIC系列单片机进行程序的创建、录入、编辑以及汇编，甚至还能实现程序的模拟运行动态调试(Debug)之类的虚拟演练，而且调试可以采用连续运行、单步运行、自动单步运行、设置断点运行等多种运行方式。

3．1 主程序方框图

主程序框图如图2所示。

控制过程可分为4个过程：

①给PORTA送控制码"0CH"，就是给A口的数据寄存器送"00001100''这样就使A线的绿灯亮，B线的红灯亮。

②同样的给PORTA送"0AH"，A线黄灯亮，B线红灯亮。

③给PORTA送"21H"，A线红灯亮，B线绿灯亮。

④给PORTA送"llH"，A线红灯亮，B线黄灯亮。

这样就完成了红绿灯的转换。用A口来控制双向路口的红黄绿灯的闪亮，将控制码送入A口的数据寄存器PORTA，送1表示输出高电平、0表示输出为低电子，PORTA内容输出就可控制红黄绿灯的亮暗。

3．2 8位二进制转化成2位BCD码流程图

二进制到BCD码转变流程图如图3所示。 如果直接接?段显示器，就需要2个输出端口(PORTC和PORTB)，而接上CD4056后只需要1个输出端口(PORTC)，这样就可以省出一个输出端口(PORTB)用于其功能扩展。二进制到BCD码转变子程序就是为了利用CD4056能完成功能而编写的。

3．3 延时子程序流程图

延时序中，整个指令执行的时间和延时时间。使用4 MHz时钟，每个指令周期需要4个震荡周期，则每条指令周期为1μs所以单指令周期执行时间为1μs，双周期指令为2μs。在这种情况下，秒级的延时需要三重循环。

延时时间=[(3×255+5) ×255十7] ×5+6＝991 785μs＝0．991 785 s

所以延时子程序整个指令执行时间(延时子程序)约1 s。

4 MPLAB-1CD在线调试

MPLAB-ICD是Microchip公司为其PIC单片机中具有片内Flash程序存储器的PICl6F87X研制的一套廉价的学习和开发工具套件。MPLAB-ICD可以用作实验阶段的评估和辅助调试。他既是一个编程器(即程序烧写器)，又是一个实时仿真和程序烧写器。

用MPLAB-ICD工具套件可以实现以下工作：

①电路中实时运行和调试自己的源程序；

②硬件调试。用自己编制的程序来调试和检测自制目标板上的电路；

③程序固化。利用"在线串行编程技术"将自己设计的目标程序烧写到插在目标板上的PICl6F87X单片机中。

4．1 软件调试

在应用MPLAB-ICD实现在线调试时首先应用MPLAB-ICD提供的一个范例程序tut877．asm，他能完成使PORTC口8个输出口依次高点平，而MPLAB-ICD在PORTC的8个口上都接了发光二极管，那么将程序烧写进去后就能完成8个发光二极管的依次闪动。则程序烧写正确了。

接下来依次调试子程序。例如在程序调试的后期，程序已经基本能完成任务。因为单部执行时，寄存器内容正确，所以程序正确，只是烧写器有问题。所以在程序调试过程中要细心、耐心，调试时最好能够及时地记录程序调试的进程和已解决的问题，这样有利于调试工作的连续性，调试工作不会有重复。而且及时的记录调试进程有利于错误的缩小，可以更好地完成调试。

4．2 程序烧写

程序烧写的步骤如下

①建立一个十六进制调试文件；
②新"项目"；
③项目会话窗口；
④设置节点属性；
⑤增加节点；
⑥完成对"项目"的设置；
⑦建立"项目"(Make Project)；
⑧对PICl6F873进行编程；
⑨运行pro．asm软件。

程序烧写完毕后，就可以将单片机插入实验板中运行了。

4．3 整体电路设计和安装调试

原理图设计出后，就是进行原理图打印和印刷电路板的设计了。这通常是有Protel完成。成形的电路这里不再赘述。

5 结 语

实验测试结果证明用本系统PIC单片机能完成交通灯一般控制过程，但功能还不够完善，比如交通灯红、黄、绿时间还不能按交通紧松完成手控调整，软件编写实现功能还不能很好控制硬件人工操作。本系统今后还有待以进一步完善，增加更强大功能，比如手控时间的调节、摄像机交通监控的控制、盲人通过的交通灯的控制等。