陳芬生 林培照 陳興旺

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)的行人過馬路提醒裝置。該裝置以STC89C51為主控芯片，搭載交通燈顯示模塊，配以適當(dāng)?shù)目刂齐娐?，具備人體感應(yīng)功能，可檢測(cè)闖紅燈行為，以此提醒路人遵守交通規(guī)則，規(guī)范自身行為；該裝置操作簡(jiǎn)單，并且開發(fā)成本低，具有一定的實(shí)用性等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；紅綠燈顯示；紅外感應(yīng)；道路交通建設(shè)

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，在中小城鎮(zhèn)以及絕大部分農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)的交通道路都已覆蓋了應(yīng)有的斑馬線和紅綠燈，但是其交通道路建設(shè)仍然存在一些困難，由于各方面的原因，過往馬路的行人并不都很重視斑馬線和紅綠燈，“中國(guó)式”過馬路現(xiàn)象嚴(yán)重[1]，在一定程度上阻礙了道路交通與城鄉(xiāng)化建設(shè)的發(fā)展。因此對(duì)闖紅燈現(xiàn)象的治理也是重中之重，而在經(jīng)濟(jì)相對(duì)不發(fā)達(dá)的中小城鎮(zhèn)以及農(nóng)村地區(qū)中，則更需要有一種低成本而又行之有效的改良方案，基于此背景下，本文設(shè)計(jì)了的一種以51單片機(jī)為核心的行人過馬路提醒裝置，旨在通過一種低成本而且適用性強(qiáng)的方案來幫助改善中小城鎮(zhèn)以及農(nóng)村地區(qū)中的道路交通建設(shè)，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)成本低、并且?guī)в袕?fù)位功能、緊急處理等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)行人過馬路情況，并對(duì)闖紅燈現(xiàn)象做出警示，以此提醒行人遵守交通規(guī)則，有利于改善城鎮(zhèn)交通以及城鄉(xiāng)化建設(shè)。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

STC89C52單片機(jī)有著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性的性能，因而本文中選擇了STC89C52單片機(jī)作為控制中心，采用模塊化設(shè)計(jì)，包括晶振電路、按鍵控制電路、數(shù)碼管顯示、紅外感應(yīng)及警示裝置等模塊。STC89C52單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。本文設(shè)計(jì)中系統(tǒng)框圖如下：

二、硬件模塊設(shè)計(jì)

（一）晶振電路設(shè)置

STC89C52的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，另外一種為外部方式；本文采用的是內(nèi)部振蕩方式，STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器。STC89C52芯片中雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接元件，所以實(shí)際構(gòu)成的振蕩時(shí)鐘電路，外接晶振以及電容C1和C2構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中，因本文設(shè)計(jì)中還需用到定時(shí)器，為方便計(jì)算，選擇的是12MHZ的晶振。

（二）定時(shí)器選擇

STC89C52單片機(jī)有2個(gè)定時(shí)器T0，T1。本文設(shè)計(jì)中采用了定時(shí)器T0工作在方式一，即16位定時(shí)器，定時(shí)50ms，20次中斷產(chǎn)生秒信號(hào)，從而控制紅綠燈的點(diǎn)亮?xí)r間。工作方式寄存器TMOD用來設(shè)置T0、T1的工作方式[2]，通過編程使TMOD=0x01。內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，是對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期的長(zhǎng)度是12個(gè)振蕩周期，因此計(jì)算出機(jī)器周期為12/12MHz=1us

（三）按鍵控制及顯示模塊

本文設(shè)計(jì)中共有五個(gè)獨(dú)立按鍵，其功能分別為開始計(jì)時(shí)，停止計(jì)時(shí)，選擇模式，加時(shí)，減時(shí)；上電后按啟動(dòng)鍵開啟計(jì)時(shí)，并通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示。按選擇鍵進(jìn)入設(shè)置模式，加時(shí)鍵和減時(shí)鍵設(shè)置紅綠燈時(shí)間，可以根據(jù)人流量靈活設(shè)置時(shí)間。

（四）紅外感應(yīng)及警示裝置

本文所采用的人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，采用德國(guó)原裝進(jìn)口 LHI778 探頭設(shè)計(jì)，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備。在本文設(shè)計(jì)中通過編程使單片機(jī)的P1口持續(xù)輸出高低電平，外接放大功能增大驅(qū)動(dòng)電流用來驅(qū)動(dòng)二位一體的數(shù)碼管進(jìn)而顯示紅綠燈時(shí)間。當(dāng)顯示紅燈時(shí)，紅外感應(yīng)功能自動(dòng)開啟，當(dāng)有人體器官接近時(shí)，紅外感應(yīng)模塊會(huì)把相應(yīng)信號(hào)傳送給蜂鳴器，起到及時(shí)對(duì)路人做出警示的功能。

三、軟件程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)采用Keil uVision4軟件作為開發(fā)環(huán)境，軟件總體設(shè)計(jì)主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)，以及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與編程。為了使該裝置更好的調(diào)試與改進(jìn)，在程序設(shè)計(jì)中還采用了Protues 8 professional 軟件來進(jìn)行仿真模擬，Proteus作為一款EDA工具軟件，是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。在Protues搭建好仿真環(huán)境后，將在Keil uVision4軟件上編寫好的程序編譯生成hex文件，燒錄在Protues仿真軟件中的STC89C52芯片上，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，通過設(shè)置高低電平的變化來間接模擬。該裝置中主程序模塊主要完成的工作是對(duì)系統(tǒng)的初始化，接收數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)，等待外部中斷，以及根據(jù)所需要的功能進(jìn)行相應(yīng)的操作。

四、結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的一種裝置能夠充分利用智能傳感器以及各模塊的協(xié)調(diào)使用，實(shí)時(shí)檢測(cè)行人過馬路情況及闖紅燈現(xiàn)象，將采集到的數(shù)據(jù)傳給STC89C52控制芯片中處理，并能通過STC89C52驅(qū)動(dòng)紅外感應(yīng)裝置，及時(shí)對(duì)違規(guī)現(xiàn)象做出警示，從而有效的規(guī)范路人行為，并且該裝置成本低，使用簡(jiǎn)單，在廣大中小城鎮(zhèn)以及農(nóng)村地區(qū)可以很好的移植使用，為改善道路交通及城鄉(xiāng)化建設(shè)起到一定的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘琳. 基于STC89C52單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 信息化研究， 2018， 4（3）： 74-78

[2]宋躍. 單片微機(jī)原理與接口技術(shù)[Z]. 北京： 電子工業(yè)出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：

1.陳芬生，1996年10月，學(xué)歷：本科，職稱：在讀生，就讀于佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電子信息技術(shù)。

2.林培照，1998年7月，學(xué)歷：本科，職稱：在讀生，就讀于佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電子信息技術(shù)。

3.陳興旺，1998年8月，學(xué)歷：本科，職稱：在讀生，就讀于佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電子信息技術(shù).