[學(xué)士]基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)_secret

1、PAGE PAGE 23基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)目錄摘 要1 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215815#_Toc196215815 引 言2 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215816#_Toc196215816 1單片機(jī)概述2 HYPERLINK file:/C

2、:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215817#_Toc196215817 2 芯片簡介3 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215818#_Toc196215818 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _

3、Toc196215819#_Toc196215819 2.1 MSC-51芯片簡介3 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215820#_Toc196215820 2.2 8255芯片簡介4 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215821#_Toc196215821 2.2.1 74LS373簡介4 HY

4、PERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215830#_Toc196215830 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215831#_Toc196215831 3.1 交通管理的方案論證5 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministr

5、ator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215832#_Toc196215832 3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215833#_Toc196215833 3.2.1 系統(tǒng)總框圖如下6 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215834#_Toc

6、196215834 3.2.2 交通燈硬件線路圖 . . . 6 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215835#_Toc196215835 3.2.3 系統(tǒng)工作原理7 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215836#_Toc196215836 4 控制器的軟件設(shè)計(jì)7 HYPERLINK file:/C

7、:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215837#_Toc196215837 4.1 每秒鐘的設(shè)定7 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215838#_Toc196215838 4.2 計(jì)數(shù)器硬件延時8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片

8、機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215840#_Toc196215840 4.2.1 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算9 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215841#_Toc196215841 4.2.2 計(jì)算公式10 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215821#_Toc196215821 4.2.

9、3 秒的方法11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215822#_Toc196215822 4.2.4 相應(yīng)程序代碼12 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215837#_Toc196215837 4.3 軟件延時13 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20Setti

10、ngsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215838#_Toc196215838 4.4 時間及信號燈的顯示14 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215825#_Toc196215825 4.4.1 8051并行口的擴(kuò)展 PAGEREF _Toc196215825 h 15 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator

11、桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215826#_Toc196215826 4.4.2 顯示原理 PAGEREF _Toc196215826 h 16 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215827#_Toc196215827 4.4.3 8255PA口輸出信號接信號燈 PAGEREF _Toc196215827 h 16 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAd

12、ministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215828#_Toc196215828 4.4.4 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接 PAGEREF _Toc196215828 h 16 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215829#_Toc196215829 4.4.5 8255與8051的連接17 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdminist

13、rator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215839#_Toc196215839 4.5程序設(shè)計(jì)18 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215825#_Toc196215825 4.5.1 流程圖如圖所示18 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215826#_Toc

14、196215826 4.5.2 程序源代碼18 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面新建文件夾基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)初稿.doc l _Toc196215842#_Toc196215842 結(jié)論22參考文獻(xiàn) . . 23摘要:近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，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

15、什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時剩5秒時黃燈閃爍警示（交通燈信號通過PA口輸出，顯示時間直接通過8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)， 交通燈， 闖紅燈，檢測車流量 引言當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最

16、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。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，1914年始安裝于紐約市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線紅綠

17、燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭，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橫道的行人

18、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。1 單片機(jī)概述 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)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

19、強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。2芯片簡介2.1 MSC-51芯片簡介MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和12

20、8個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖1 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖程序存儲器(ROM)：8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個16位的可編程定時/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間

21、的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計(jì)數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)

22、品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。 圖2MCS-51的引腳說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS-51的引腳說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8

23、位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：如圖3 圖3Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，

24、Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖4Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程

25、序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。2.2 8255芯片簡介8255可編程并行接口芯片簡介: 8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即A口、B口和C口，對應(yīng)于引腳PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0。其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C口作為

26、控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。它們分別與端口A配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明:8255有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是C口按位置位復(fù)位控制字。其中C口按位置位復(fù)位控制字方式使用較為繁難，說明也較冗長，故在此不作敘述，需要時用戶可自行查找有關(guān)資料。方式控制字格式說明如下表： D7D6D5D4D3D2D1D0 D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志，1有效。 D6、D5：A口方式選擇 0 0 方式0 0 1 方式1 1 方式2 D4：A口功能 （1=輸入，0=輸出） D3：C

27、口高4位功能 （1=輸入，0=輸出） D2：B口方式選擇 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=輸入，0=輸出）D0：C口低4位功能 （1=輸入，0=輸出） 8255可編程并行接口芯片工作方式說明: 方式0：基本輸入輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。 方式1：選通輸入輸出方式。這時A口或B口的8位外設(shè)線用作輸入或輸出，C口的4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 方式2 ：雙向總線方式。只有A口具備雙向總線方式，8位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時C口的5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。2.3 74LS373

28、簡介74LS373 是一種帶三態(tài)門的8D鎖存器，其管腳示意圖如下示：其中：1D-8D為8個輸入端。 1Q-8Q為8個輸出端。 LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)LE為“1”時，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng)LE由“1”變“0”時，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE為輸出允許端：當(dāng)OE=0時，三態(tài)門打開； 當(dāng)OE=1時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1交通管理的方案論證東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，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。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間。設(shè)東西道比南北道的車流量大，

29、指示燈燃亮的方案如表2。60S5S80S5S東西道紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮南北道綠燈亮黃燈亮紅燈亮黃燈亮 表2表2說明： （1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為60秒。（2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時間為80秒。 東西方向車流大 通行時間長。（4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。（5）此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)選用設(shè)備8031單片機(jī)一片

30、選用設(shè)備：8031彈片機(jī)一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07兩片，MAX692看門狗一片，共陰極的七段數(shù)碼管兩個雙向晶閘管若干，7805三端穩(wěn)壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關(guān)鍵盤、連線若干。321 系統(tǒng)總框圖如下：圖6322 交通燈硬件線路圖 323 系統(tǒng)工作原理（1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過8051單片機(jī)P1輸入到系統(tǒng) (2) 由8051單片機(jī)的定時器每秒鐘通過P0口向8255的數(shù)據(jù)口送信息，由8255的PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由8255的PC口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。 (3)8051通過 設(shè)置 各個信號等的燃亮?xí)r間、通過8031設(shè)置，綠、紅時間分別為6

31、0秒、80秒循環(huán)由8051的 P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出。（4） 通過8051單片機(jī)的P3.0位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng).牌位0就對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，為1系統(tǒng)就開始工作。（5）紅燈倒計(jì)時時間，當(dāng)有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，3S后然后恢復(fù)正常。（6）增加每次綠燈時間車流量檢測的功能，并且通過查詢P2.0端口的電平是否為低，開關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。（7）綠燈時間倒計(jì)時完畢，重新循環(huán)。4控制器的軟件設(shè)計(jì)4.1每秒鐘的設(shè)定延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。4.2計(jì)數(shù)器硬件延

32、時4.2.1 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算 定時器工作時必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，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(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式： TC=M-C式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)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284.2.2 計(jì)算公式 T=（MTC）T計(jì)數(shù) 或T計(jì)數(shù)T計(jì)數(shù)是單片機(jī)時鐘周期的倍；為定時初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為，經(jīng)過分頻方式213微秒毫秒方式216微秒毫秒顯然秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件

33、相結(jié)合的辦法才能解決這個問題4.2.3 秒的方法我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為的軟件計(jì)數(shù)器和使定時毫秒這樣每當(dāng)?shù)胶撩霑r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，先使軟件計(jì)數(shù)器減，然后判斷它是否為零。為零表示秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。4.2.4相應(yīng)程序代碼（）主程序定時器需定時毫秒，故工作于方式。初值： T計(jì)數(shù)ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, #01H ; 令為定時器方式 MOV TH0, #3CH ;裝入定時器初值 MOV TL0, #BOH; MOV IE,#82H ;開中斷 SEBT TO；啟動計(jì)

34、數(shù)器 MOV RO,#14H;軟件計(jì)數(shù)器賦初值LOOP:SJMP $；等待中斷（）中斷服務(wù)子程序 ：DJNZ ，AJMP TIME ; 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ：，；恢復(fù)值 MOV TH0, #3CH ;重裝入定時器初值 MOV TL0, #BOH; MOV IE,#82H 4.3 軟件延時 MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的8031單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。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)器周期的時間為12*（1/6M）=2us。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： D

35、ELAY:MOV R4,#08H 延時1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RETDELAY1:MOV R6,#0 延時125ms 子程序 MOV R5,#0DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV RN，#DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為2 機(jī)器周期數(shù)為1所以此指令的執(zhí)行時間為2ms 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

36、計(jì)。4.4 時間及信號燈的顯示4.4.1 8051并行口的擴(kuò)展 8051雖然有4個8位I/O端口,但真正能提供借用的只有P1口,因?yàn)镻2和P0口通常用于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù),P3口也有它的第二功能。因此，8031通常需要擴(kuò)展。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計(jì)時初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個I/O端口，顯然8031的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 擴(kuò)展的方法有兩種：（1）借用外部RAM地址來擴(kuò)展I/O端口；（2）采用I/O接口新片來擴(kuò)充。我們用8255并行接口信片來擴(kuò)展I/O端口。4.4.2顯示原理：當(dāng)定時器定時為1秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈

37、時間 ，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計(jì)數(shù)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。 4.4.3 8255PA口輸出信號接信號燈： 由于發(fā)光二極管為共陽極接法，輸出端口為低電平，對應(yīng)的二極管發(fā)光，所以可以用置位方法點(diǎn)亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。 4.4.4 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接： 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)量而顯示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上所以上為伏，不亮其余為高電平，全亮則顯示為采用共陰級連接:其中 PC0PB0-a,PC1PB1

38、-b, PC2PB2-c,PC3PB3-d,PC4PB4-e, PC5PB5-f,PC6PB6-gPC7PB7 -SP接地顯示數(shù)值dop g f e d c b a 驅(qū)動代碼（16進(jìn)制）00 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 0 0 0 0 0 1 1 006H2 0 1 0 1 1 0 1 15BH3 0 1 0 0 1 1 1 14FH4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 0 1 1 0 1 1 0 06DH6 0 1 1 1 1 1 0 07DH7 0 0 0 0 0 1 1 107H8 0 1 1 1 1 1 1 17FH 表 3 驅(qū)動代碼表4.4.5 8255與8051的連

39、接：用8051的P0 口的 p0.7 連接8255的片選信號cs 我們用8031的地址采用全譯碼方式，當(dāng)p0.7 =0 時片選有效， 其他無效， p0.1 p0.1 用于選擇8255端口 P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A01 X X X X X 0 0 00H為8255 的PA口1 X X X X X 0 1 01H 為8255的PB口1 X X X X X 1 0 02H 為8255的PC口1 X X X X X 1 1 03H 為8255的控制口由于8051是分時對8255和儲存器進(jìn)行訪問所以8051

40、的P0口不會發(fā)生沖突4.5 程序設(shè)計(jì)4.5.1流程圖流程圖如右圖所示開始初始化等待鍵盤事件顯示程序處理鍵盤事件處理 圖8 圖9 程序流程圖4.5.2 程序源代碼 ORG 0000H ;主程序的入口地址 LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處 ORG 0003H ;外部中斷0的中斷程序入口地址 ORG 000BH ;定時器0的中斷程序入口地址 LJMP T0_INT ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處 ORG 0013H ;外部中斷1的中斷程序入口地址 MAIN : MOV SP,#50H MOV IE,#8EH ;CPU開中斷，允許T0中斷，T1中斷和外部中斷1中斷 MOV TMOD,#51H ;設(shè)置

41、T1為計(jì)數(shù)方式,T0為定時方式，且都工作于模式1 MOV TH1,#00H ;T1計(jì)數(shù)器清零 MOV TL1,#00H SETB TR1 ;啟動T1計(jì)時器 SETB EX1 ;允許INT1中斷 SETB IT1 ;選擇邊沿觸發(fā)方式 MOV DPTR ,#0003H MOV A, #80H ;給8255賦初值，8255工作于方式0 MOVX DPTR, AAGAIN: JB P3.1,N0 ;判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時間的初值，若P3.1為1 則跳轉(zhuǎn) MOV A,P1 JB P1.7,RED ;判斷P1.7是否為1，若為1則設(shè)定紅燈時間，否則設(shè)定綠燈時間 MOV R0,#00H ;R0清零

42、MOV R0,A ;存入東西方向綠燈初始時間 MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAINRED: MOV A,P1 ANL A,#7FH ;P1.7置0 MOV R7,#00H ;R7清零 MOV R7,A ;存入東西方向紅燈初始時間 MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAIN;N0: SETB TR0 ;啟動T0計(jì)時器 MOV 76H,R7 ;紅燈時間存入76HN00: MOV A,76H ;東西方向禁止，南北方向通行 MOV R3,A MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西方向紅燈亮，南

43、北方向綠燈亮 MOV A,#0DDH MOVX DPTR, AN01: JB P2.0,B0N02: SETB P3.0 CJNE R3,#00H,N01 ;比較R3中的值是否為0，不為0轉(zhuǎn)到當(dāng)前指令處執(zhí)行;黃燈閃爍5秒程序N1: SETB P3.0 MOV R3,#05H MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮 MOV A,#0D4H MOVX DPTR,AN11: MOV R4,#00HN12: CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒N13: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅 MOV A,#0DDH MOVX D

44、PTR,AN14: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒 CJNE R3,#00H,N1 ;閃爍時間達(dá)5秒則退出;N2: MOV R7,#00H MOV A,R0 ;東西通行，南北禁止 MOV R3,A MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮 MOV A,#0EBH MOVX DPTR,AN21: JB P2.0,T03 N22: CJNE R3,#00H,N21;黃燈閃爍5秒程序N3: MOV R3,#05H MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮 MOV A,#0E2H MOV

45、X DPTR,AN31: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒N32: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅 MOV A,#0EBH MOVX DPTR,AN33: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒 CJNE R3,#00H,N3 ;閃爍時間達(dá)5秒則退出 SJMP N00;闖紅燈報(bào)警程序B0: MOV R2,#03H ;報(bào)警持續(xù)時間3秒B01: MOV A,R3 JZ N1 ;若倒計(jì)時完畢，不再報(bào)警 CLR P3.0 ;報(bào)警 CJNE R2,#00H,B01 ;判斷3秒是否結(jié)束 SJMP N02;1秒延時子程序N7: RETIT0_INT:MOV TL0,#9AH ;給定時器T0送定時10ms的初值 MOV TH0,#0F1H INC R4 INC R5 CJNE R5,#0FAH,T01 ;判斷延時是否夠一秒，不夠則調(diào)用顯示子程序 MOV R5,#00H ;R5清零 DEC R3 ;倒計(jì)時初值減一 DEC R2 ;報(bào)警初值減一T01: ACALL DISP ;調(diào)用顯示子程