基于spce061a語音識別系統(tǒng)交通信號燈畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　二〇一一年六月二十日</p><p>　　基于SPCE061A語音識別系統(tǒng)交通信號燈設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，城市化進程和社會經(jīng)濟得到了飛速發(fā)展。在此影響下，城市交通需求

2、與機動車輛迅速增加，交通堵塞情況日益嚴重，大氣和噪音污染呈上升趨勢，惡性交通事故頻發(fā)。交通問題成為困擾許多大城市發(fā)展的通病，交通擁堵成為制約城市經(jīng)濟和社會發(fā)展的“瓶頸”。建設方便、安全、高效率、低公害、有利于生態(tài)和環(huán)境保護、以公共交通為主體的多元化城市交通系統(tǒng)成為交通建設的新目標。通過改善交叉口交通信號燈控制從而緩解交通擁堵問題已迫在眉睫。</p><p>　　本文采用的是以凌陽十六位SPCE061A單片機為開發(fā)

3、核心，設計出的智能交通燈控制系統(tǒng)。充分利用其語音識別方面技術的優(yōu)越性對交通燈控制系統(tǒng)做了智能化改進。通過語音播放配合完成交通燈控制的一般過程。并能對外部緊急情況（警笛聲）進行語音識別，實現(xiàn)交通燈的智能控制，具有一定的實用價值，而且有很廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　關鍵詞：SPCE061A，智能交通燈，語音識別</p><p>　　Speech Recognition System

4、Based on Traffic Lights SPCE061A Design</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　In recent years, urbanization has been rapid social and economic development. In this under the influe

5、nce of urban transport demand and the rapid increase of motor vehicles, traffic congestion is becoming more serious, air and noise pollution is rising, vicious frequent traffic accidents. Traffic problems as the developm

6、ent of a common problem that plagues many large cities, traffic congestion as a constraint to urban economic and social development of the "bottleneck. " Construction of convenie</p><p>　　Sunplus u

7、sed in this paper is to develop sixteen SPCE061A microcontroller core, design of intelligent traffic light control system. Terms of full use of its speech recognition technology, traffic light control system, the superio

8、rity of intelligent improvement made??. Play by voice with the completion of the general process of the traffic light control. And to external emergency situations (siren sound) for speech recognition, intelligent contro

9、l of traffic lights to achieve, with some practical</p><p>　　Key words：SPCE061A, Intelligent traffic lights, Voice recognition</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章

10、 緒論1</b></p><p><b>　　1.1研究背景1</b></p><p>　　1.2當今國內(nèi)外交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況1</p><p>　　1.2.1國外交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況2</p><p>　　1.2.2國內(nèi)交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況2</p><p&

11、gt;　　1.3論文的主要研究內(nèi)容3</p><p>　　第二章 單片機概述及工作原理4</p><p>　　2.1單片機概述4</p><p>　　2.1.1單片機的特點及發(fā)展4</p><p>　　2.1.2單片機系統(tǒng)的應用5</p><p>　　2.2凌陽SPCE061A單片機工作原理7</p&

12、gt;<p>　　2.2.1 SPCE061A的結構及性能7</p><p>　　2.2.2 SPCE061A最小系統(tǒng)9</p><p>　　2.2.3 SPCE061A開發(fā)方法9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體方案設計11</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設計總述11</p><p>

13、　　3.2系統(tǒng)總體結構11</p><p>　　3.3系統(tǒng)總體流程12</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設計14</p><p>　　4.1 LED數(shù)碼管簡介，14</p><p>　　4.2倒計時模塊設計14</p><p>　　4.3紅綠燈模塊設計15</p><p>　　4

14、.4 鍵盤模塊設計16</p><p>　　4.5語音播報模塊設計17</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設計18</p><p>　　5.1系統(tǒng)主程序設計18</p><p>　　5.2系統(tǒng)子程序設計19</p><p><b>　　第六章 結論21</b></p>

15、<p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　附錄24</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景

16、</b></p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展以及城市化進程的加快，機動車越來越普及，城市所面臨的交通問題也越來越嚴重。交通擁擠以及由之所導致的時間損失、能源消耗、交通事故和環(huán)境問題等所造成的巨大損失已成為一個急待解決的難題。解決好城市交通信號燈控制問題將是保障交通有序、安全、快速運行的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　交通是城市經(jīng)濟活動的命脈，對城市經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的

17、提高都起著十分重要的作用。智能交通系統(tǒng)作為21世紀交通運輸體系的發(fā)展方向，受到了世界各國的廣泛重視，它是解決現(xiàn)代交通擁擠、有效提高道路利用率的根本出路。因此設計新型的交通燈控制系統(tǒng), 對緩解交通阻塞, 提高暢通率具有十分現(xiàn)實的意義。</p><p>　　目前, 為了解決城市交通需求量迅速增加的問題，主要采用以下兩種方法: 一是在“硬件”方面, 加強交通基礎設施建設, 新建道路、互通立交橋或對現(xiàn)有的公路進行改造以增

18、加車輛通行能力；二是在“軟件”方面, 對交通流進行智能化的管理控制, 充分發(fā)揮現(xiàn)有路網(wǎng)的通行潛力, 最大程度上使交通流做到有序流動。比較而言, 對交通系統(tǒng)的智能化改造在短時間內(nèi)可望取得一定的實效。</p><p>　　因此，采用先進的自動化控制方法對交通進行控制成為必須要解決的問題。結合先進的智能控制算法和先進的嵌入式系統(tǒng)研究開發(fā)出適合中國國情、性能價格比高的交通控制器成為一項特別緊迫的任務。</p>

19、<p>　　基于以上描述以及結合我國現(xiàn)階段自身特點，語音識別系統(tǒng)交通信號燈的研究具有重大的社會意義。本設計是基于SPCE061A語音識別交通信號燈系統(tǒng)，可以在交通信號燈轉換過程中加有語音提示，根據(jù)各地交警提出不同的語音要求進行個性化的設計，能夠有效的減少交通事故的發(fā)生，提高道路通行能力，疏導交通的作用。同時與其他的交通燈系統(tǒng)相比該系統(tǒng)更具功能化和人性化。因此語音識別交通信號燈系統(tǒng)必將獲得長足的發(fā)展。</p>

20、<p>　　1.2當今國內(nèi)外交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況</p><p>　　近百年來，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，全球汽車業(yè)以驚人的速度發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚慕煌üぞ?。但是，隨著城市化進程的加快，機動車日益普及，人們在享受機動車所帶來的巨大便利的同時，也面臨著交通擁擠的煩惱。目前，交通擁擠問題不同程度的普遍存在于各個國家和地區(qū)，由此產(chǎn)生了一系列的問題，如環(huán)境污染、交通事故頻繁發(fā)生、交通擁擠等，給

21、國家和人們的生命財產(chǎn)帶來了很大的損失。解決交通擁擠的直接辦法就是修建更多的路橋以提高路網(wǎng)的通行能力。然而，由于修建路橋的巨額投資和城市空間的嚴格限制等原因，使這一方法的有效性大打折扣。因此，解決交通問題的最有效的方法之一就是建立城市交通信號燈系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.1國外交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況</p><p>　　國外對城市交通信號燈系統(tǒng)研究的比較早，1858年英國倫敦主要

22、街頭上就安裝了以燃煤氣為光源的紅藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色以旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。</p><p>　　1914年電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅黃綠三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈表

23、示“停止”，綠燈表示“通行”。1918年又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。</p><p>　　1963年加拿大多倫多市建立了一套使用IBM650型計算機作為交通控制器的集中協(xié)調(diào)感應控制信號系統(tǒng)，實現(xiàn)了1000多個交通路口的聯(lián)網(wǎng)，標志著城市道路交通信號燈控制系統(tǒng)的發(fā)展進入了一個新的階段。到目前為止，人們相繼完成了很多區(qū)域交通控制系統(tǒng)，其中最有代表性的有TRANSYT、SCOOT、SCATS、RHODES等。世

24、界上已有300多個大城市采用了先進的區(qū)域自適應式交通信號燈控制系統(tǒng)。近年來，英國、澳大利亞、歐洲和美國等均在某些城市建立了交通信號燈控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大部分都在各路口附近安裝有磁性環(huán)路檢測器，并由各路口的控制裝置或工作人員將交通控制參數(shù)通過電話線、電纜、閉路電視線等通訊網(wǎng)絡輸入微處理器，用小型計算機進行集中控制。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)交通信號燈控制系統(tǒng)發(fā)展狀況</p><p

25、>　　我國對城市交通信號燈系統(tǒng)的應用和研究工作起步較晚。隨著我國城市道路交通問題越來越嚴重，政府對城市交通控制系統(tǒng)日益重視并采取相應的解決措施，采用引進與開發(fā)相結合的方針，使我國的交通系統(tǒng)在一定程度上起了緩解交通擁擠的作用，提高了城市道路的運行率。我國自上世紀70年代開始自己研發(fā)智能交通系統(tǒng)，交通系統(tǒng)中信號機的質量水平有了明顯的提高。特別是在公共安全行業(yè)標準GA47-2002《道路交通信號控制機》實施后，國內(nèi)各企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)時認

26、真貫徹標準，提高了質量意識加強了質量管理，并且能夠生產(chǎn)集中協(xié)調(diào)式信號機的企業(yè)明顯增加，從整體上看，我國信號機產(chǎn)品制造和研發(fā)水平及信號機的技術水平得到了明顯提高。國內(nèi)不少研發(fā)機構相繼研發(fā)建立了一系列的交通系統(tǒng)，其中應用比較成功的有公安部交通管理研究所HTUTC系統(tǒng)、浙大中控ACS系統(tǒng)、青島海信HICON系統(tǒng)、深圳市自行研發(fā)的SMOOTH系統(tǒng)、上海寶康MITCO系統(tǒng)以及金科交通科技JK-C系列小型交通控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都不同程度的發(fā)揮著改善

27、交通擁擠的作用，這些系統(tǒng)跟國外的系統(tǒng)相比，價格有所下降，但是目前還是最主要應用在國內(nèi)的一些大城市的繁華路口。</p><p>　　1.3論文的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本設計是基于SPCE061A語音識別系統(tǒng)交通信號燈設計，能控制東西南北的通行。利用SPCE061A單片機的相關知識實現(xiàn)交通信號燈的智能調(diào)整，實現(xiàn)人性化的語音播報功能和緊急狀況處理功能，對紅綠燈的工作狀態(tài)轉換和緊急狀況

28、進行語音提示并能夠根據(jù)路口需要，通過相應的軟件設置紅、綠燈的倒計時時長。</p><p>　　第二章 單片機概述及工作原理</p><p><b>　　2.1單片機概述</b></p><p>　　隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出、普遍接受及應用，單片機的發(fā)展又進入了一個新的階段，單片機的體積更小、功能更全、可靠性更高。由于其明顯的優(yōu)勢，單

29、片機在智能儀表、家用電器、智能玩具、通信系統(tǒng)、機械加工等各個領域都獲得了廣泛的應用。可以這樣認為，單片機技術已成為現(xiàn)代電子技術應用領域十分重要的技術之一，是電子技術應用領域工程技術人員必備的知識和技能，他能夠使你設計的產(chǎn)品更具智能化和先進性。</p><p>　　2.1.1單片機的特點及發(fā)展</p><p>　　單片微型計算機，簡稱單片機，是微型計算機的一個分支。它是在一塊芯片上集成（嵌入

30、）了CPU、一定容量的RAM和ROM存儲器、I/O接口等而構成的微型計算機。單片機問世以來的發(fā)展道路與微處理器是不同的。微處理器向著高速運算、數(shù)據(jù)分析與處理能力、大規(guī)模容量存儲等方向發(fā)展，以提高通用計算機的性能。單片機則是從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點出發(fā)，向著增強控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便地構成應用計算機系統(tǒng)的界面接口的方向發(fā)展。因此，單片機有著自己的特點，主要是：</p><p>　　(1)

31、可靠性高。隨著IC制造技術的發(fā)展，芯片的集成度越來越高，則其可靠性也隨著大幅度提高。</p><p>　　(2) 性價比高?？傆幸豢钅軌蚣葷M足價格又滿足性能要求。</p><p>　　(3) 高度的選擇靈活性。當前的單片機從8位、16位到32位應有盡有。尤其在微小系統(tǒng)使用的8位機，系列、種類、型號五花八門應有盡有，從它們內(nèi)部集成的部件來看，有不同大小的存儲器和外圍設備模塊。</p&g

32、t;<p>　　(4) 完備的軟硬件開發(fā)手段。</p><p>　　(5) 專用性越來越強。由于IC技術的發(fā)展，推動了單片機的專用性發(fā)展，出現(xiàn)了很多的語言、圖像、通信、數(shù)據(jù)處理等專用類單片機。</p><p>　　(6) 由于體積小，易于構成嵌入式系統(tǒng)。</p><p><b>　　單片機發(fā)展過程：</b></p>

33、<p>　　第一階段（1976-1978）：單片機的控索階段。以Intel公司的MCS – 48為代表。MCS – 48的推出是在工控領域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。 </p><p>　　第二階段（1978-1982）單片機的完善階段。Intel公司在MCS – 48 基礎上推出了完善的、

34、典型的單片機系列MCS –51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。</p><p>　　(1) 完善的外部總線。MCS-51設置了經(jīng)典的8位單片機的總線結構，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。 </p><p>　　(2)CPU外圍功能單元的集中管理模式。 </p><p>　　(3)體

35、現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。 </p><p>　　(4)指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。 </p><p>　　第三階段（1982-1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中

36、，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著MCS – 51系列的廣應用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、多通道A/D轉換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路路功能，強化了智能控制的特征。 </p><p>　　第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位

37、通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。</p><p>　　2.1.2單片機系統(tǒng)的應用</p><p>　　單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： </p><p>　　(1) 在智能儀器儀表上的應用 </p><p>　　單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、

38、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 </p><p>　　(2) 在工業(yè)控制中的應用 </p><p>　　

39、用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。 </p><p>　　(3) 在家用電器中的應用 </p><p>　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。 </p>&l

40、t;p>　　(4) 在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用 </p><p>　　現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 </p><p>

41、;　　(5) 單片機在醫(yī)用設備領域中的應用 </p><p>　　單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類

42、計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“

43、智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 </p><p>　　目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡

44、，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。</p><p>　　2.2凌陽SPCE061A單片機工作原理</p><p>　　SPCE061A是凌陽科技推出

45、的一個16位結構的微控制器。它的內(nèi)核采用凌陽公司最新推出的16位微處理器芯片。SPCE061A即具有體積小、集成度高、可靠性好且易于擴展的特點，又具有較強的中斷處理能力、高性能的價格比和功能強、效率高的指令系統(tǒng)及低能耗、低電壓的特點。</p><p>　　2.2.1 SPCE061A的結構及性能</p><p>　　SPCE061A芯片的性能：</p><p>　　

46、(1) 16位的高性能u課sp內(nèi)核單片機</p><p>　　(2) CPU時鐘范圍：0.32MHz~ 49MHz</p><p>　　(3) 片內(nèi)32k字的Flash程序存儲器、2k字的SRAM數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　(4) 2個16位I/O端口</p><p>　　(5) 14個中斷源</p><p>　　

47、(6) 1通道專用音頻A/D轉換通道</p><p>　　(7) 7通道A/D轉換通道</p><p>　　(8) 內(nèi)置MIC放大電路和自動增益(AGC)放大電路</p><p>　　(9) 2路電流輸出型的D/A轉換通道</p><p>　　(10) 2個16位通用定時器/計數(shù)器</p><p>　　(11) 實時實

48、鐘(RTC)</p><p>　　(12) 低電壓復位、低電壓監(jiān)測</p><p>　　(13) 內(nèi)置在線仿真接口(ICE)</p><p>　　(14) 具有保密功能</p><p>　　(15) 具有WatchDog功能</p><p>　　圖2-1 SPCE061A的內(nèi)部結構圖</p><p

49、>　　2.2.2 SPCE061A最小系統(tǒng)</p><p>　　SPCE061的最小系統(tǒng)組成如圖2-2所示，在OSC0、OSC1端接上晶振及諧振電容，并在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應的電容和電阻即可工作。在其它不用的電源端和地段接上0.1µF或100µF的去耦電容可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。</p><p>　　圖2-2 SPCE061A最小系統(tǒng)原理

50、圖</p><p>　　2.2.3 SPCE061A開發(fā)方法</p><p>　　SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試器PROBE實現(xiàn)的。它既是一個編程器（即程序燒寫器），又是一個實時在線調(diào)試器。用它可以替代在單片機應用項目的開發(fā)過程中常用的軟件工具——硬件在線實時仿真器和程序燒寫器。它利用SPCE061A片內(nèi)置的在線仿真電路ICE（In- Circuit Emulator）接口和凌陽公

51、司的在線串行編程技術。PROBE工作于凌陽IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，其5芯的仿真頭直接連接到目標電路板上SPCE061A相應管腳，直接在目標電路板上的CPU---SPCE061A調(diào)試、運行用戶編制的程序。PROBE的另一頭是標準25針打印機接口，直接連接到計算機打印口與上位機通訊，在計算機IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體方案設計</p><

52、p>　　3.1 系統(tǒng)設計總述</p><p>　　一般情況下，傳統(tǒng)的交通信號燈系統(tǒng)只有簡單的紅黃綠三種交通信號燈在交替變換，沒有數(shù)碼管倒計時顯示，更沒有信號燈轉換時的語音提示。單純的紅綠燈轉換往往給司機和行人帶來一種焦急的心理感應，總是等著紅燈變綠燈的時刻，其次，運用延時的方法實現(xiàn)紅綠燈的循環(huán)閃爍，定時不太準確，可擴展性差，不利于增加新的功能。</p><p>　　本論文設計的交通信

53、號燈系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)交通信號燈的不足，它具有精確的秒表倒計時，同時加上數(shù)碼管倒計時顯示，讓司機和行人一目了然，當紅綠燈轉換和緊急狀況時還具有語音提示，并能夠根據(jù)路口需要通過相應的軟件設置紅綠燈的倒計時時長。因此具有一定的發(fā)展?jié)摿烷_發(fā)價值。</p><p>　　因此，本論文設計是基于SPCE061A語音識別系統(tǒng)交通信號燈的設計。根據(jù)十字路口紅綠燈交替變換的特點，采用凌陽單片機SPCE061A來實現(xiàn)交通路口的管理。本

54、系統(tǒng)硬件電路有兩大部分組成：凌陽SPCE061A單片機最小系統(tǒng)的外圍電路和模擬交通燈控制板，通過兩個I/O口連接。軟件系統(tǒng)設計包括主程序，倒計時和信號燈的顯示子程序，語音播報程序，緊急狀態(tài)程序和語音識別程序。</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)總體結構</b></p><p>　　本系統(tǒng)由一塊61板和一塊模擬交通燈控制板組成，61板和模擬交通燈控制板通過I/O口連

55、接。系統(tǒng)以一片SPCE061A為核心，檢測鍵盤模塊和流量檢測模塊。根據(jù)檢測結果按照程序設定的方式去控制紅綠燈模塊、倒計時數(shù)碼管模塊和放音模塊。根據(jù)以上所述系統(tǒng)總體結構框圖如圖3-1所示。 </p><p>　　61板 模擬交通燈控制板 </p><p>　　圖3-1  模擬交通燈控制系統(tǒng)結構圖</p><

56、p><b>　　3.3系統(tǒng)總體流程</b></p><p>　　按照路口交通運行的實際情況，在本系統(tǒng)中，設定系統(tǒng)的工作情況如下。本系統(tǒng)是循環(huán)顯示系統(tǒng)，可根據(jù)交通燈的顯示規(guī)律設計軟件。設有一個十字路口東、西、南、北四個方向，以東、西路口綠燈亮為一個循環(huán)的開始。則一個循環(huán)過程中各路口狀態(tài)為：</p><p>　　首先，東西方向綠燈亮,倒計時顯示；南北方向紅燈亮，倒計

57、時顯示；</p><p>　　其次，東西方向黃燈閃，倒計時顯示；南北方向黃燈閃，倒計時顯示；并有語音提示：“南北方向通行，請遵守交通規(guī)則”；</p><p>　　再次，東西方向紅燈亮，倒計時顯示；南北方向綠燈亮，倒計時顯示；</p><p>　　最后，東西方向黃燈閃，倒計時顯示；南北方向黃燈閃，倒計時顯示；并有語音提示：“東西方向通行，請遵守交通規(guī)則”；到此本次循環(huán)

58、結束。重復以上四個步驟即可。發(fā)生緊急事件時，按下按鈕執(zhí)行中斷程序，四個路口紅燈全亮，延時一定的時間后，按鍵恢復正常狀態(tài)。交通路口模擬圖如圖3-2所示。 </p><p>　　圖3-2 交通路口模擬圖</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　4.1 LED數(shù)碼管簡介，</p><p>　　LED數(shù)碼管是一種固態(tài)的半導體器

59、件它可以直接把電能轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，另一端是N型半導體，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，從而以光子的形式發(fā)出能量，這就實現(xiàn)了電能轉化為光。</p><p>　　LED數(shù)碼管可以分為七

60、段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起，并將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。根據(jù)數(shù)碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。</p><p>　　4.2倒計時模塊設計<

61、;/p><p>　　該模塊是對紅黃綠燈延時時間進行倒計時，本設計選用的是八段數(shù)碼管，小數(shù)點位不用，各路口兩個數(shù)碼管共計八個。由于每個路口的數(shù)碼管顯示一致，所以各個方向的數(shù)碼管個位用一根信號線控制十位用另一根信號線去控制，并且采用動態(tài)驅動連接線路如圖4-1所示。</p><p><b>　　IOB0——a</b></p><p><b>　

62、　IOB1——b</b></p><p><b>　　IOB2——c</b></p><p><b>　　IOB3——d</b></p><p><b>　　IOB4——e</b></p><p><b>　　IOB5——f</b></p

63、><p><b>　　IOB6——g</b></p><p>　　IOB11——CS1（十位） 圖4-1 LED數(shù)碼管原理圖</p><p>　　IOB12——CS2（個位）</p><p>　　東西方向為例，LED數(shù)碼管從綠燈設置時間的最大值往下顯示，每秒鐘減一，一直減到零。當?shù)褂嫊r減到五

64、秒時，信號燈閃爍切換，通過軟件設置并有語音提示：“南北方向通行，請遵守交通規(guī)則?！比缓髲募t燈的設置時間最大值往下顯示，每秒鐘減一，一直減到零。當?shù)褂嫊r減到五秒時，信號燈閃爍切換。并有語音提示：“東西方向通行，請遵守交通規(guī)則。”然后再顯示綠燈時間，如此循環(huán)。倒計時LED數(shù)碼管電路圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖 4-2  倒計時LED數(shù)碼管電路原理圖 </p><p>　

65、　4.3紅綠燈模塊設計</p><p>　　本論文設計的紅綠信號燈采用雙色LED發(fā)光二極管，可以顯示紅色、綠色、黃色，我們在路口的每個方向上設置四個LED信號燈，分別為左轉彎燈、直行燈、右轉彎燈、人行道燈，東西南北每個方向的信號燈為一組，每組LED信號燈的數(shù)據(jù)線和倒計時數(shù)碼管連在一起。在通常情況下，除右轉灣燈和人行道燈外在同一時間內(nèi)最多有兩個車道可以同時通行。</p><p>　　東西方向

66、為例，當東西方向左轉彎綠燈開始亮時，倒計時從40秒開始每秒鐘減一，當減到30秒時東西方向直行綠燈亮，當?shù)褂嫊r減到5秒時綠燈轉換為黃燈閃爍，然后轉換為紅燈，并有語音提醒：“南北方向通行，請遵守交通規(guī)則?！比缓竽媳狈较蜃筠D彎綠燈亮，如此循環(huán)。當有緊急情況時，通過語音識別緊急狀態(tài)，使四個方向所有信號燈全為紅燈，并有語音提醒行人和司機注意。紅綠燈的電路原理圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖 4-3  紅

67、綠燈雙色LED電路原理圖</p><p>　　4.4 鍵盤模塊設計</p><p>　　由于模擬交通燈控制板上沒有按鍵，因此對于倒計時初值的調(diào)整和進入緊急狀態(tài)顯示等所有設置均通過凌陽單片機61板的三個按鍵完成，從而使系統(tǒng)更靈活更人性化。鍵盤電路圖如圖4-4所示。</p><p>　　具體設置為：在正常運行狀態(tài)，按下Key1會進入緊急狀態(tài)，按下Key2會進入設置狀態(tài)，

68、按下Key3會進入查詢狀態(tài)。在設置狀態(tài)，按下Key1開始設置南北的紅燈時間，按下Key2設置南北的綠燈時間，按下Key3返回正常運行狀態(tài)。在查詢狀態(tài)，按下Key1或者Key2可以讓系統(tǒng)播報各個路口的車流量，按下Key3返回正常運行狀態(tài)。在緊急狀態(tài)，按下Key3鍵返回正常運行狀態(tài)。</p><p>　　4.5語音播報模塊設計</p><p>　　語音播報模塊采用SPCE061A內(nèi)置2路10位

69、精度的DAC，然后外接功放電路來完成語音播報。SPY0030是凌陽科技公司的一款音頻放大芯片，可以工作在2.4~6V范圍內(nèi)，最大輸出功率可達700mW。SPCE061A芯片中已經(jīng)集成了音頻輸入專用ADC以及AGC放大電路，因此芯片的外部電路比較簡單。如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 放音電路工作原理圖</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設計</p>

70、<p>　　5.1系統(tǒng)主程序設計</p><p>　　系統(tǒng)主程序設計比較簡單，當系統(tǒng)啟動以后，首先運行主程序，完成端口初始化，然后掃描61板上的三個按鍵，根據(jù)按鍵狀態(tài)調(diào)用相應的子程序。具體控制功能由相應的四種狀態(tài)的功能子程序來完成。主流程圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖 5-1 主程序流程圖</p><p>　　5.2系統(tǒng)子程序設計&l

71、t;/p><p>　　系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，當按下Key1會進入緊急狀態(tài)，所有路口的LED信號燈都被設置為紅燈。在這種狀態(tài)下，只有當Key3按下時才可恢復到正常運行狀態(tài)。緊急狀態(tài)子程序流程圖如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2  緊急狀態(tài)子程序流程圖 </p><p>　　系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，按下Key2會進入設置狀態(tài)，在設置狀態(tài)，按下Key1開始

72、設置南北的紅燈時間，按下Key2設置南北的綠燈時間，按下Key3返回正常運行狀態(tài)。紅燈和綠燈的時間最大可以設為99，超出99的時候會從20開始重新計數(shù)。設置狀態(tài)子程序流程圖如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3 設置狀態(tài)子程序流程圖</p><p>　　系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，按下Key3會進入查詢狀態(tài)，在查詢狀態(tài)，按下Key1播報南北路口的車流量，按下Key2播報東西路口

73、的車流量，按下Key3返回正常運行狀態(tài)。查詢狀態(tài)子程序流程圖如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 查詢狀態(tài)子程序流程圖</p><p><b>　　第六章 結論</b></p><p>　　本畢業(yè)設計論文是基于交通燈的控制功能和SPCE061A單片機的語音識別系統(tǒng)的設計方案。這種系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的紅綠燈固定模式，可以通過交通狀

74、況信息靈活的調(diào)整紅綠燈的倒計時時間，具有語音播報功能和緊急狀況處理功能。當紅綠燈切換和緊急狀況時配有溫馨語音提示，能夠提高交通燈的安全性和流通速度，對于緩解城市交通擁擠具有很大的作用。本系統(tǒng)需硬件資源少、程序設計合理、實用性強、操作方便，主要用于中小型路口，在未來的發(fā)展中具有一定的實際開發(fā)意義。</p><p>　　前期準備：系統(tǒng)學習凌陽單片機高層次設計方法；全面地學習了解十字路口的基本交通規(guī)則；并去實地觀察交通

75、燈的規(guī)律；</p><p>　　系統(tǒng)的設計:系統(tǒng)的設計主要根據(jù)前期準備時期所收集到的資料，經(jīng)分析后模擬出一套簡易交通信號燈，并進一步提出自己的設計方案，確定所需材料和實驗設備等。按照設計方法的步驟進行硬件設計和軟件設計。</p><p>　　論文撰寫:本論文是對設計工作的一個總結，反映了筆者在本課題設計過程中所做的工作，設計原則，參考文獻，基本理論以及設計完成后所能實現(xiàn)的一些功能和作用等。

76、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 羅亞飛.凌陽16位單片機應用基礎[M].北京:北京航空航天大學出版社,2003.</p><p>　　[2] 侯媛彬,袁益民.凌陽單片機原理及其畢業(yè)設計精選[M].北京:科學出版社，2006.</p><p>　　[3] 杜剛.16位單片機原理及

77、應用(凌陽系列)[M].北京:中國電力出版社,2007.</p><p>　　[4] 譚浩強.C程序設計[M].北京:清華大學出版社,1999.</p><p>　　[5] 凌陽科技.凌陽l6位單片機及其開發(fā)實例[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006. </p><p>　　[6] 盧勝利. 基于凌陽SPCE061A設計實驗平臺的專業(yè)綜合設計教程[M].北京

78、: 機械工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　[7] SPCE061A凌陽單片機及附帶光盤[CD].2003.北京北陽電子有限公司.</p><p>　　[8] 王瑤. 智能交通自適應控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D] 北京: 華北電力大學,2005.</p><p>　　[9] 肖業(yè)偉. 城市智能交通信號控制系統(tǒng)的研究[D ] 湘潭: 湘潭大學, 2004.

79、</p><p>　　[10] 萬海峰,王慧,葉義成.基于SPCE061A語音識別技術的智能交通燈設計[J].自動化技術與應用,2009，28(11).</p><p>　　[11] DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer. [OL].www.maxim_ic.com.</p><p>

80、　　[12] Porter s can guide to pyroelectric detector.Ferroclectrics.[M]1981.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在畢業(yè)論文完成之際，謹向我的指導老師xx講師致以真摯的感謝，感謝他對我畢業(yè)論文的指導和幫助。xx老師淵博的知識、敏銳的思維、嚴謹?shù)闹螌W作風、和藹可親的性格

81、給我留下了深刻的印象。在本論文的研究過程中，xx老師熱心地幫我搜集很多關于單片機、交通燈方面的知識和資料，并在此后的研究中，直接地提出了很多寶貴的意見和建議，使我順利完成畢業(yè)論文工作。</p><p>　　感謝我的舍友。在我的論文準備和寫作期間，他們自始至終給予我巨大的幫助和指導。</p><p>　　感謝精心撫育我成人的父母，我所取得的每一點進步和每一分成熟無不凝聚著他們的心血和汗水。&

82、lt;/p><p>　　最后，我要感謝評審本論文的老師、教授和專家:，感謝他們抽出寶貴的時間來閱讀本文，并提出寶貴的意見和建議。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　#include〝SPCE061V004.h〞</p>

83、<p>　　#include〝unSPMACRO.h〞</p><p>　　#include〝TrafficLinht.h〞</p><p>　　void MyDelay( unsigned int Ret ); //延時函數(shù)（略）</p><p><b>　　main( )</b><

84、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　IO-Initial( );</p><p>　　uiStatus=C-Status-Normal;</p><p>　　uiStatus-Normal=C-1-Green;</p><p>　　uiShowCnt=ui-SN-GreenLig

85、ht;</p><p>　　uiShi=uiShowCnt/10; //取倒計時顯示的十位</p><p>　　uiGe=uiShowCnt%10; //取倒計時顯示的個位</p><p><b>　　while(1)</b></p><p&g

86、t;<b>　　{</b></p><p>　　if( g-uiResetIO= =20 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IO-Initial( )</p><p>　　g-uiResetIO = 0;</p><p><b>　　}

87、</b></p><p>　　uiKey =Getkey Value( ); //取得61板的按鍵值</p><p>　　uiKey﹠ = 0x0007;</p><p>　　switch( uiStatus )</p><p><b>　　{</b></p>&l

88、t;p>　　case C-Status-Normal: //正常運行狀態(tài)</p><p>　　Run-Normal( );</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case C-Status-Emergency: //緊急狀態(tài)</p><p

89、>　　Run-Emergency ( );</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case C-Status-Setup: //設置狀態(tài)</p><p>　　Run-Setup( );</p><p><b>　　break;</b&g

90、t;</p><p>　　case C-Status-Query: //查詢狀態(tài)</p><p>　　Run-Query ( );</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　default:</b></p><p&

91、gt;<b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　緊急狀態(tài)子程序：</b></p>

92、<p>　　unsigned int Cnt=0;</p><p>　　void Run-Emergency(void) //緊急狀態(tài)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Cnt++;</b></p><p>　　If(

93、 uikey==C-Key3 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uiStatus=C-Status-Normal;</p><p>　　uiStatus-Normal=C-1-Green;</p><p>　　uiShowCnt=ui-SN-GreenLight;</p>&l

94、t;p>　　uiShi=uiShowCnt/10; //取倒計時顯示的十位</p><p>　　uiGe=uiShowCnt%10; //取倒計時顯示的個位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if( Cnt%6000==1 )</p><