畢業(yè)設(shè)計單片機(jī)交通燈設(shè)計

1、目 錄1 引言12 交通管理方案論證12.1 設(shè)計任務(wù)12.2 方案介紹23 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計43.1 單片機(jī)概述43.2 系統(tǒng)構(gòu)成53.3芯片選擇與介紹53.3.1 at89s51芯片53.3.2 74hc164芯片介紹73.3.3 74ls04輸出信號與信號燈83.3.4 交通燈控制線路圖94 交通燈軟件設(shè)計104.1 程序設(shè)計流程圖104.2延時的設(shè)定124.2.1 計數(shù)器初值計算124.2.2 相應(yīng)程序代碼124.3 程序的主控制循環(huán)調(diào)用134.4 對現(xiàn)有程序的擴(kuò)充145實(shí)驗(yàn)平臺155.1實(shí)驗(yàn)平臺155.2實(shí)驗(yàn)步驟155.2.1 編寫程序代碼155.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系

2、統(tǒng)并調(diào)試15結(jié)論17致謝17參考文獻(xiàn)18程序?qū)崿F(xiàn)代碼19單片機(jī)交通燈設(shè)計 摘 要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，一個以微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的信息革命正在蓬勃發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)作為三者之一，怎樣與實(shí)際應(yīng)用更有效的結(jié)合并發(fā)揮其作用。單片機(jī)作為計算機(jī)技術(shù)的一個分支，正在不斷的應(yīng)用到實(shí)際生活中，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測的更新。在實(shí)時檢測和自動控制的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件使用，針對具體應(yīng)用對象的特點(diǎn),配以其它器件來加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)交通的井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)交通的井然有序。交通信號燈

3、控制方式很多。本系統(tǒng)采用美國atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)at89s51，以及其它芯片來設(shè)計交通燈控制。實(shí)現(xiàn)了通過at89s51芯片的p1口設(shè)置紅、綠燈點(diǎn)亮的功能，通過at89s51芯片的rxd、txd輸入、輸出設(shè)置顯示時間。交通燈的點(diǎn)亮采用發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，時間的顯示采用七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)系統(tǒng)采用的直流供電。為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)內(nèi)集成了“看門狗”芯片，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生。系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性好。iii 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)設(shè)計目 錄1 引言12 交通管理方案論證12.1 設(shè)計任務(wù)12.2 方案介紹23 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計43.1 單片機(jī)概述43.2 系統(tǒng)構(gòu)成5

4、3.3芯片選擇與介紹53.3.1 at89s51芯片53.3.2 74hc164芯片介紹73.3.3 74ls04輸出信號與信號燈83.3.4 交通燈控制線路圖94 交通燈軟件設(shè)計104.1 程序設(shè)計流程圖104.2延時的設(shè)定124.2.1 計數(shù)器初值計算124.2.2 相應(yīng)程序代碼124.3 程序的主控制循環(huán)調(diào)用134.4 對現(xiàn)有程序的擴(kuò)充145實(shí)驗(yàn)平臺155.1實(shí)驗(yàn)平臺155.2實(shí)驗(yàn)步驟155.2.1 編寫程序代碼155.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調(diào)試15結(jié)論17致謝17參考文獻(xiàn)18程序?qū)崿F(xiàn)代碼19單片機(jī)交通燈設(shè)計1 引言今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見

5、和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)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(jī)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。它由紅綠兩塊以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃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。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外

6、線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，當(dāng)車輛接近時,紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行

7、橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，并一直保持大比例的增長。現(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運(yùn)輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機(jī)交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴⑻岣呓煌ü芾淼姆?wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時也減小了工作

8、人員的勞動強(qiáng)度。 中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。2 交通管理方案論證2.1 設(shè)計任務(wù)東西（a）、南北（b）兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、左轉(zhuǎn)綠、綠三個指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。紅燈的設(shè)計時間為40秒，綠燈及左轉(zhuǎn)綠燈各為20秒。設(shè)a道和b道的車流量相同。2.2 方案介紹把設(shè)計任務(wù)細(xì)化為四個狀態(tài)，其對應(yīng)狀態(tài)：如圖

9、1 a道為40秒紅燈，b道綠燈20秒a道為20秒紅燈，b道左轉(zhuǎn)20秒綠燈a道為20秒綠燈，b道為40秒紅燈a道左轉(zhuǎn)20秒綠燈，b道為20秒紅燈圖1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖整個交通燈控制由四個狀態(tài)組成，可以用程序設(shè)計實(shí)現(xiàn)，也可用時序邏輯實(shí)現(xiàn).以下方案就是分別用了這兩種方法。方案1設(shè)計思想：采用分模塊設(shè)計的思想，程序設(shè)計實(shí)現(xiàn)的基本思想是一個計數(shù)器 ， 選擇一個單片機(jī)，其內(nèi)部為一個計數(shù)，是十六進(jìn)制計數(shù)器，模塊化后，通過設(shè)置或程序清除來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換， 由于每一個模塊的計數(shù)多不是相同， 這里的各模塊是以預(yù)置數(shù)和計數(shù)器計數(shù)共同來實(shí)現(xiàn)的，所以要考慮增加一個置數(shù)模塊，其主要功能細(xì)分為，對不同的狀態(tài)輸入要產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)的下

10、一個狀態(tài)的預(yù)置數(shù)， 如圖中a道和b道,分別為次干道的置數(shù)選擇和主干道的置數(shù)選擇。以主干道為例，簡述其設(shè)計思想。如前分析，已經(jīng)確定該系統(tǒng)有四個狀態(tài)，而置數(shù)子模塊可定要將下一狀態(tài)的預(yù)置數(shù)準(zhǔn)備好，所以很容易得到主干道的置數(shù)表如：表1狀態(tài)主干道預(yù)置數(shù)次干道預(yù)置數(shù)004020012020（左轉(zhuǎn)）1020401120（左轉(zhuǎn)）20表1 置數(shù)表由該表，就可以通過程序循環(huán)的方法設(shè)計該模塊，主要思想是通過數(shù)據(jù)判斷指令、跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)，由主控制器計時和中斷產(chǎn)生的四個狀態(tài)去譯碼，從而得到不同的輸出，即預(yù)置數(shù)，由上分析可用一個計數(shù)器和跳轉(zhuǎn)指令去完成的預(yù)置數(shù)。而紅綠燈的顯示也是一樣，由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表如：表2

11、狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00紅燈綠燈01紅燈左轉(zhuǎn)綠燈10綠燈紅燈11左轉(zhuǎn)綠燈紅燈表2 紅綠燈變化表通過這張表就可以用組合電路實(shí)現(xiàn)該功能了，可以用數(shù)據(jù)選擇器的思想，在本系統(tǒng)中，直接通過門電路的譯碼，接下來就是計數(shù)模塊了，其主要的功能細(xì)分為，要從預(yù)置數(shù)開始遞減計數(shù)，一個狀態(tài)結(jié)束，通過判斷，通知主控制模塊，使之進(jìn)入下一模塊。還有一個必須考慮到的就是，預(yù)置數(shù)必須在下一個狀態(tài)來之前準(zhǔn)備好，而紅綠燈的狀態(tài)變化，必須和計數(shù)狀態(tài)同步，于是引起預(yù)置數(shù)變化的程序要超前于系統(tǒng)本身的狀態(tài)變化，所以，系統(tǒng)中的兩個狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，在上一狀態(tài)結(jié)束時設(shè)置預(yù)置數(shù)，而控制紅綠燈的是隨著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化，體現(xiàn)在本子電路中就

12、是有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。方案2 設(shè)計思想：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如：表3狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00(15s)紅燈綠燈01(05s)紅燈黃燈10(15s)綠燈紅燈11(05s)黃燈紅燈表3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表本方案分三步：（1）要建立三路信號燈的控制系統(tǒng)，本設(shè)計采用7408 芯片通過組合邏輯控制三路燈的顯示關(guān)系。（2）建立顯示控制系統(tǒng)，本設(shè)計采用74190 芯片倒計時控制，每個方向用兩片相連實(shí)現(xiàn)，另外用74153芯片，因?yàn)榉治鲋性O(shè)置的時間末位均為5，所以只要用一片74153 對高位置位，將低位的初值預(yù)置鎖定為5，而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。（3）建立反饋和細(xì)節(jié)連接部分，本部分主要解決顯示和燈控

13、的同步問題本系統(tǒng)采用倒計時系統(tǒng)減為0，如當(dāng)系統(tǒng)減為0 時通過兩個d觸發(fā)器得到兩個變量，即為開頭分析中的狀態(tài)，通過它的變化得到不同的邏輯關(guān)系，驅(qū)動74153 控制哪組燈亮（對應(yīng)關(guān)系如表所示），另外他還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數(shù)環(huán)節(jié)。注意：本實(shí)驗(yàn)中若采用更復(fù)雜的四片74190控制主干道的兩組燈，再用八片74153分別對74190置數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)值的交通燈系統(tǒng)。另外對7408 片子的控制紅燈的端口用一個與門將一端再接一個頻率一定的方波，使一邊為黃燈時，另一邊的紅燈在閃爍。方案比較：方案1（以下稱1）用了模塊設(shè)計，而方案2（以下稱2）采用的是一般設(shè)計，相比之下1有較強(qiáng)的可讀性和較強(qiáng)的可修改性，而2則在

14、設(shè)計上顯得較簡單，設(shè)計純樸，便于測試，它的優(yōu)勢則在于提供了一條較為便捷的解決方案。2首先將許多邏輯關(guān)系簡化到極點(diǎn)，而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。我們從中可以得出的是，我們最終的設(shè)計應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計。對工程設(shè)計人員來說，將來的產(chǎn)品無論從修改還是升級考慮對有好處，但另外我們又需將設(shè)計簡單化，因此我覺得在設(shè)計初期盡可能的簡單化設(shè)計，而一旦設(shè)計的各項(xiàng)測試通過了，在有可能的條件下將設(shè)計模塊化，所以本設(shè)計以第一方案為主進(jìn)行。 3 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 單片機(jī)概述單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個基本部分組成的。單片機(jī)是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲器、最

15、基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上。通常，單片機(jī)由單個集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和i/o接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的cpu功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗?？梢哉f，二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機(jī)，簡稱pc機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機(jī)，大多數(shù)人卻不

16、怎么熟悉。這種計算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)。顧名思義，這種計算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)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(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，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“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)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(fù)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(jī)或其它可編程邏輯

17、器件上。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)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(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。3.2 系統(tǒng)構(gòu)成電路板一塊，at89s51單片機(jī)一片，74hc164芯片八片，七段數(shù)碼管八個。74ls04反向器

18、一片，發(fā)光二極管13個（8個綠的，4個紅的用于交通控制，1個用于標(biāo)識電源），7805三端穩(wěn)壓電源一個，一個按鍵，一條數(shù)據(jù)下載線。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如：圖2鍵盤控制返回at89s51單片機(jī)系統(tǒng)lcd顯示與led倒計時模塊接口電路74hc164圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各部分工作：(1)程序設(shè)置初始時間，通過at89s51單片機(jī)內(nèi)部相應(yīng)寄存器來實(shí)現(xiàn)。(2) 由at89s51單片機(jī)的定時器每秒鐘通過p3.0口向74hc164的數(shù)據(jù)端口送信息，由74hc164的輸出口顯示紅、綠、黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間情況；由at89s51的p1.0、p1.1、p1.2、p1.3口顯示每個燈的點(diǎn)亮情況。(3) at89s51通過程序設(shè)置

19、各個信號燈的點(diǎn)亮?xí)r間，通過程序設(shè)置左轉(zhuǎn)綠、綠、紅時間依次為20秒、20秒、40秒循環(huán)，由at89s51的 p3口向74hc164的數(shù)據(jù)口輸出。(4)通過at89s51單片機(jī)的p3口來控制系統(tǒng)是工作。(5)74hc164的a、b口用于串行輸出時間位，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換送到七段數(shù)碼管的八的引腳。而p1口用于輸出控制信號而通過74ls04反向器實(shí)現(xiàn)控制各個燈的情況它采用5v的直流電來驅(qū)動二極管。(6)at89s51本身集成了看門狗指令，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異?？撮T狗將發(fā)出溢出中斷。通過專用端口輸出，引起reset復(fù)位信號復(fù)位系統(tǒng)。3.3芯片選擇與介紹3.3.1 at89s51芯片選用的at89s51與同系列的at8

20、9c51在功能上有明顯的提高，最突出是的可以實(shí)現(xiàn)在線的編程。用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總的控制。其主要功能列舉如下：1、為一般控制應(yīng)用的 8 位單片機(jī)2、晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 33mhz）3、內(nèi)部程式存儲器（rom）為 4kb4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ram）為 128b5、外部程序存儲器可擴(kuò)充至 64kb6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 64kb7、32 條雙向輸入輸出線，且每條均 可以單獨(dú)做 i/o 的控制8、5 個中斷向量源9、2 組獨(dú)立的 16 位定時器10、1 個全雙工串行通信端口11、8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能12、單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令at89s51各引腳

21、功能介紹：如圖3圖3 at89s51vcc：atat89s51 電源正端輸入，接+5v。vss：電源地端。xtal1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。xtal2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 xtal1 和 xtal2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩個引腳與地之間加入一個 20pf 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定， 避免噪聲干擾而死機(jī)。 reset：at89s51的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機(jī)器周期以上的時間，at89s51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地

22、址0000h處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。ea/vpp：ea為英文external access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部eprom中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，ea引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部eprom時，可以利用此引腳來輸入21v的燒錄高壓（vpp）。ale/prog：ale是英文address latch enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。atat89s51可以利用這個引腳

23、來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74ls373），將端口0的地址總線（a0a7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)閍tat89s51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ale引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。psen：此為program store enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（ea=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到eprom的oe腳。atat89s51可以利用psen及rd引腳分別啟用存在外部的ram與eprom，

24、使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64k的定址范圍。port0（p0.0p0.7）：端口0是一個8位寬的開路電極（open drain）雙向輸出入端口，共有8個位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此類推。其他三個i/o端口（p1、p2、p3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0在當(dāng)作i/o用時可以推動8個ls的ttl負(fù)載。如果當(dāng)ea引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），p0就以多工方式提供地址總線（a0a7）及數(shù)據(jù)總線（d0d7）。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為a0a7，再配合端口2所送出的a8a15合成一組完整的16位地址總線，而定

25、位地址到64k的外部存儲器空間。port2（p2.0p2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，每一個引腳可以推動4個ls的ttl負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。p2除了當(dāng)作一般i/o端口使用外，若是在atat89s51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)a8a15，這個時候p2便不能當(dāng)作i/o來使用了。port1（p1.0p1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動4個ls ttl負(fù)載，同樣地，若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，p1.0又當(dāng)作定

26、時器2的外部脈沖輸入腳，而p1.1可以有t2ex功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。port3（p3.0p3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動4個ttl負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：p3.0：rxd，串行通信輸入。p3.1：txd，串行通信輸出。p3.2：int0，外部中斷0輸入。p3.3：int1，外部中斷1輸入。p3.4：t0，計時計數(shù)器0輸入。p3.5：t1，計時計數(shù)器1輸入。p3.6：wr：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。p3.7：rd，外部數(shù)據(jù)存

27、儲器的讀取信號。3.3.2 74hc164芯片介紹74hc164為串行輸入、并行輸出移位寄存器，74hc164為單向總線驅(qū)動器。在串行口為方式0狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的十二分之一。器件執(zhí)行任何一條將sbuf作為目的寄存器的命令時，數(shù)據(jù)便開始從rxd端發(fā)送。在寫信號有效時，相隔 一個機(jī)器周期后發(fā)送控制端send有效，即允許rxd發(fā)送數(shù)據(jù)，同時，允許從txd端輸出移位脈沖。第一幀（8位）數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時，各控制信號均恢復(fù)原狀態(tài)，只有ti保持高電平，呈中斷申請狀態(tài)。第一個74hc164把第一幀數(shù)據(jù)并行輸出，led1顯示該數(shù)據(jù)。然后，用軟件將ti清0，發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)。第二幀數(shù)據(jù)發(fā)

28、送完畢，led1顯示第二幀數(shù)據(jù)，第一幀數(shù)據(jù)串行輸入給第二個74hc164，led2顯示第一幀數(shù)據(jù)。依此類推，直到把數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)所有數(shù)據(jù)發(fā)送出去。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)全部發(fā)送完后，第一幀數(shù)據(jù)在最后一個led顯示。由于txd端最多可以驅(qū)動8個ttl門。注意：當(dāng)led顯示器超過8個時，我們采用74hc244芯片驅(qū)動。每個74hc244有8路驅(qū)動，每一路可驅(qū)動8個led，即每增加一個74hc244，可增加64個led驅(qū)動。七段數(shù)碼管，用于顯示09的數(shù)字。3.3.3 74ls04輸出信號與信號燈要使行人能看見信號燈的情況，必須把p1口輸出的信號進(jìn)行放大，這里我們用74ls04反向器，當(dāng)極性為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該

29、支路指示燈亮；當(dāng)極性為低電平時關(guān)斷，該支路指示燈滅。led 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮。 七段數(shù)碼管的顯示及與74hc164的連接顯示不同的數(shù)字如 sp，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上0fe所以上為伏，不亮其余為高電平，全亮則顯示為。數(shù)字0-9與16進(jìn)制的轉(zhuǎn)換驅(qū)動代碼表：如表5顯示數(shù)值a b c d e f g dop 驅(qū)動代碼（16進(jìn)制）01 1 1 1 1 1 1 1 0fch1 0 0 0 0 0 1 1 060h2 1 1 0 1 1 0 1 00dah3 1 1 1 1 0 0 1 00f2h4 0 1 1 0 0 1 1 066h5

30、1 0 1 1 0 1 1 00b6h6 1 0 1 1 1 1 1 00beh7 1 1 1 0 0 0 0 00e0h8 1 1 1 1 1 1 1 00feh9 1 1 1 1 0 1 1 00f6h表5 驅(qū)動代碼表74ls04（6反向器）主要對信號起了反向作用。其它器件的功能如：7805的功能，既提供穩(wěn)定的+5v電壓。3.3.4 交通燈控制線路圖 4 交通燈軟件設(shè)計4.1 程序設(shè)計流程圖 (1) 程序設(shè)計總框圖：如圖4 開 始鍵盤事件處理等 待 鍵 盤 事 件初始化顯示程序處理圖4 程序設(shè)計框圖(2)程序詳細(xì)流程圖：如圖5開始設(shè)置定時器開中斷賦初值f0=1r0,r1分別送a。調(diào)用計時程

31、序并調(diào)用延時r2=011flag0=1跳到secr2=021flag1=1跳到thr,f0=1r2=03flag1=1跳到four2=04標(biāo)志位清0，跳到firr0=00r2加1，跳到diaoyr1,r0分別送a。調(diào)用計時程序并調(diào)用延時圖5 程序詳細(xì)流程圖流程圖說明：圖中定時器在每50ms中斷一下，設(shè)置為循環(huán)20次（此時為1秒），每1秒以后，r0，r1自動減1。程序中的判斷在相等情況下從右邊出，不相同的情況往下走。4.2延時的設(shè)定延時方法可以有兩種一種是利用at89s51內(nèi)部定時器的溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。4.2.1 計數(shù)器初值計算定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器

32、初值，這個值是送到th和tl中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為c和計數(shù)初值設(shè)定為tc 可得到如下計算通式： tc=mc式中，m為計數(shù)器模值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時m為213 ；在方式1時m的值為216；在方式2和3為28 ； 算法公式：t=（mtc）t計數(shù) 或tc=mt/t計數(shù)t計數(shù)是單片機(jī)時鐘周期的12倍；為定時初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為12，經(jīng)過分頻方式tmax213微秒8.192毫秒方式tmax216微秒65.536毫秒顯然秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法

33、才能解決這個問題實(shí)現(xiàn)秒的方法：我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使t1定時50毫秒。這樣每當(dāng)t1到50毫秒時cpu就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，cpu先使軟件計數(shù)器減，然后判斷它是否為零。為0表示秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。4.2.2 相應(yīng)程序代碼（）定時器的設(shè)置定時器需定時毫秒，故1工作于方式。初值計算： tc=mt/t計數(shù)21650ms/1us=15536=3cboh start: mov tmod, #10h ；令為定時器方式 mov th0, #3ch ；裝入定時器初值 mov tl0, #0boh setb ea ； 打開總

34、中斷 setb et1 ；開1中斷setb er ；啟動1計數(shù)器clr flag1 clr flag2 clr flag3 mov r3,#20h ；軟件計數(shù)器賦初值（）相應(yīng)中斷服務(wù)子程序 org001b ljmpdsd org 0030h dsd： inc r3 mov th0, #3ch ；重裝入定時器初值 mov tl0, #boh cjne r3，#20，fhdec r0 dec r1mov r3，#00hfh： reti程序的軟件延時：at89s51的工作頻率為033mhz，我們選用的at89s51單片機(jī)的工作頻率為12mhz。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個機(jī)器

35、周期的時間為12*（1/12m）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時間。具體的延時程序分析：delay: mov r4,#08h 延時1秒主程序 de2: lcall delay1 djnz r4, de2 retdelay1：mov r4，#00h ；延時125us 子程序 d1： mov r5，#00h d2： djne r5，dl2 djne r4，d1 ret delay1為一個雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us delay r4設(shè)置的初值為8 主延時程序循

36、環(huán)8次，所以125us*8= 1秒由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。4.3 程序的主控制循環(huán)調(diào)用用來實(shí)現(xiàn)四個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,代碼如下:diaoy:；循環(huán)控制子程序cjne r2, #01h, aa；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)jb flag1, aa；flag1為1則跳轉(zhuǎn)ljmp sec ；跳轉(zhuǎn)到secaa:cjne r2, #02h, aaajb flag2, aaasetb f0ljmp thraaa:cjne r2, #03h, bbjb flag3, bbljmp foubb:cjne r2, #04h, bbb；判斷不相等則跳轉(zhuǎn)clr f0；f0位清0clr flag1cl

37、r flag2clr flag3ljmp firbbb:cjne r0, #00h, sglinc r2；r2加1ljmp diaoy4.4 對現(xiàn)有程序的擴(kuò)充 當(dāng)由于緊急需要對道路進(jìn)行長時間通行時，就要保持該道路更長時間的通行。下面以東西方向?yàn)槔M(jìn)行緊急通行為例。緊急通行是平常通行的特例，只要將相應(yīng)的代碼去掉就可以實(shí)現(xiàn)延長本車道的通行時間。設(shè)置通行時間為20秒。核心代碼如下：fir:mov p1, #00hsetb p1.0clr p1.1clr p1.2clr p1.3mov r0, #20mov r1, #20sgl: ；與原程序類同 cjne r0, #00h, sgl ljmp fir

38、要實(shí)現(xiàn)東西方向的左轉(zhuǎn)通行時，只需要修改fir中的代碼就可以了。時間顯示只要修改r0和r1就可以了。要實(shí)現(xiàn)南北方及左轉(zhuǎn)，只要把sgl換成sgl1、把fir 中代碼進(jìn)行相應(yīng)的修改就可以了。由于時間緊張，程序有不完善的地方。原程序見程序?qū)崿F(xiàn)代碼。5實(shí)驗(yàn)平臺5.1實(shí)驗(yàn)平臺我們采用的是keil software生產(chǎn)的cx51編譯器。運(yùn)行在windows xp操作平臺下。 開啟計算機(jī)進(jìn)入keil c51編譯器介面。如圖6圖6 keil c51編譯器介面5.2實(shí)驗(yàn)步驟5.2.1 編寫程序代碼程序代碼分為3個模塊：中斷模塊，循環(huán)模塊，算法模塊。（見程序?qū)崿F(xiàn)代碼）5.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調(diào)試調(diào)

39、試程序 打開keil軟件，新建工程； 選擇芯片； 新建文檔，把編寫好代碼寫入文檔并保存了asm文件； 把保存的文檔加載到source group；編譯程序；設(shè)置轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制；運(yùn)行程序的結(jié)果；2. 把編譯好的16進(jìn)制文件(jtd.hex) 輸入單片機(jī)at89s51仿真器和對其進(jìn)行初始化。3給實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行通電，觀察運(yùn)行結(jié)果，不一致則跳到第一步進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，直到與預(yù)定目的一致。以下是在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)在情況：通電以后，把程序裝好，數(shù)碼管是的數(shù)字不變，按復(fù)位鍵后重新開始還是如此。經(jīng)過和同組人的共同分析后，發(fā)現(xiàn)是中斷系統(tǒng)在計時到了1秒以后，賦的初值r0，r1沒有減1，修改如下：dsd:inc r3mo

40、v th1, #3chmov tl1, #0b0hcjne r3, #20, fh；判斷是否夠 1秒dec r0dec r1mov r3, #00h；r3清0fh:reti；中斷返回通電以后，東西、南北方向的時間均遞減，20秒以后，東西方向的20秒用完，變成東西左轉(zhuǎn)、南北各20秒，此后，時間顯示和紅綠燈不再變化，一直保持這一狀態(tài)。經(jīng)過老師和同組人的共同努力，終于找到原因，問題出在循環(huán)控制過程中，當(dāng)經(jīng)過第一次20秒判斷后，寄存器r2加1，當(dāng)再次運(yùn)行到循環(huán)控制處時，判斷r2與#01h相同，程序跳到sec處執(zhí)行，此后一直如此。解決方法如下：設(shè)置3個標(biāo)記位：flag1 bit 00h；標(biāo)記00h位fl

41、ag2 bit 01hflag3 bit 02h在循環(huán)控制中加入判斷如：diaoy:cjne r2, #01h, aa；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)jb flag1, aa；flag1為1則跳轉(zhuǎn)ljmp sec ；跳到sec在跳到sec后，在運(yùn)行到該程序后加給flag1置數(shù)，程序如下：sec:clr p1.0setb p1.1clr p1.2clr p1.3mov r0, #20mov r1, #20setb flag1ljmp sgl其它幾部分與之相同的處理。結(jié)論本系統(tǒng)就是利用了at89s51芯片的i/o引腳。系統(tǒng)采用美國atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)at89s51，以及其它芯片（如：74hc164、74l

42、s04六位反向器、l7805三端穩(wěn)壓電源）來設(shè)計交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了紅燈亮40秒,綠燈和左轉(zhuǎn)綠燈各亮20秒。并通過at89s51來控制74ls04芯片的輸出口設(shè)置紅、綠燈燃亮的功能和控制74hc164來實(shí)現(xiàn)在七段數(shù)碼管上的時間顯示；為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠系統(tǒng)內(nèi)集成了“看門狗”芯片，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生。系統(tǒng)設(shè)計簡便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、程序設(shè)計簡便。 系統(tǒng)不足：時間設(shè)定中沒有黃燈的等待閃爍時間，以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間，此外，還沒有充分考慮的把現(xiàn)代管理、人工智能運(yùn)用到交通的控制中，來計算交通控制點(diǎn)之間的距離，來更合理的安排紅、綠燈的持續(xù)時間，使城市的交通管理更加人性化。使人們

43、遠(yuǎn)離目前的交通擁塞的現(xiàn)象。致謝通過本次畢業(yè)設(shè)計，我在指導(dǎo)老師*教授的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實(shí)踐能力，并對當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，單片機(jī)領(lǐng)域這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)方面的知識有極大的幫助。另外,此次畢業(yè)設(shè)計還獲得了計科系各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的大力支持。在此，我忠心感謝單片機(jī)組的其它同學(xué)以及計科系各位老師的指導(dǎo)和支持。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績來回報各位領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)。參考文獻(xiàn)1胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) m 清華大學(xué)出版，19962蔡美琴 mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用 高等教育出版社 2004.23付家才 單片機(jī)控制工

44、程實(shí)踐技術(shù)m 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.54潘新民 微型計算機(jī)控制技術(shù) m 人民郵電出版社，1999.95余錫存 單片機(jī)原理及接口技術(shù)m 西安電子科技大學(xué)出版社,2000.76雷麗文 等.微機(jī)原理與接口技術(shù)m 電子工業(yè)出版社，1997.27蔣萬君 在論循環(huán)時序電路的簡便設(shè)計j 機(jī)電一體化，2005 第5期8周立功 增強(qiáng)型80c51單片機(jī)速成與實(shí)戰(zhàn) 北京航空航天大學(xué)出版社2004.59何立民 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 北京航空航天大學(xué)出版社 2004.310何立民 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 北京航空航天大學(xué)出版社 2004.311何立民 mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社, 1995

45、.12李華 mcs -51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)m 北京航空航天大學(xué)出版社,199313周航慈 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)m 北京航空航天大學(xué)出版社,1991. 14張志良等 單片機(jī)原理與控制技術(shù)m 機(jī)械工業(yè)出版社，2001 年7 月第1 版15陸坤 電子設(shè)計技術(shù)1 電子科技大學(xué)出版社, 199716梁文海 單片機(jī)at89c2051構(gòu)成的智能型頻率計j 現(xiàn)代電子技術(shù),2002 17謝自美 電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試m 華中理工大學(xué)出版社,200118吳金戎,沈慶陽 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 m 清華大學(xué)出版社, 2003. - 23 -程序?qū)崿F(xiàn)代碼；此程序分為四個部分，循環(huán)運(yùn)行。東西方向通行20s（南北

46、方向、東西南北左拐彎停）一部分setb p1.0；東西左拐彎20s(東西南北方向、南北左拐彎停)一部分setb p1.1；南北通行20s(東西方向、東西南北左拐彎停)一部分11111；南北左轉(zhuǎn)彎20s(東西南北方向、東西左拐彎停)一部分setb p1.3。；共設(shè)計12個發(fā)光二極管，4個紅的，8個綠的。；p1.0控制東西方向的2個紅燈和2個綠燈；p1.2控制南北方向的2個紅燈和2個綠燈；p1.1和p1.3控制東西南北左拐彎的4個綠燈。flag1 bit 00h；標(biāo)記00h位flag2 bit 01hflag3 bit 02horg 0000h；程序執(zhí)行起始處ljmp start；跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號start執(zhí)行org 001bh；定時器1中斷程序入口地址ljmp dsdorg 0030hstart: mov tmod, #10h；定時器1的選擇mov th1, #3ch；給定時器預(yù)置數(shù)mov