單片機技術(shù)應(yīng)用項目化教程（C語言版）（第2版） 課件 任務(wù)3.5

項目3交通燈控制系統(tǒng)任務(wù)3.5交通燈控制系統(tǒng)明確任務(wù)

十字路的交通燈控制屬于典型的單片機時間控制系統(tǒng)，那么怎么能方便地實現(xiàn)長時間的精確定時控制？可以利用AT89S51單片機提供的內(nèi)部定時/計數(shù)器來完成。工作任務(wù)：設(shè)計制作時間精準(zhǔn)的交通燈控制系統(tǒng)，利用AT89S51單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器進行時間查詢式控制，設(shè)計硬件電路及軟件編程編譯下載調(diào)試。1定時方法比較硬件定時：有硬件電路完成；修改電路中元件的參數(shù)改變定時時間，不夠靈活、方便；軟件定時：編循環(huán)程序，時間精確；占用CPU；可編程定時器定時：對系統(tǒng)時鐘脈沖記數(shù)，靈活、方便。一、AT89S51單片機定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)原理

知識鏈接

有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，簡稱為定時器0(T0)和定時器1(T1)。加1計數(shù)器。

2AT89S51單片機定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)3定時/計數(shù)器工作原理本質(zhì)就是一個加1計數(shù)器，根據(jù)信號源的不同分為定時器和計數(shù)器。定時器，信號源機器周期（振蕩周期12分頻）。計數(shù)器，外部信號輸入引腳P3.4和P3.5，脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。因檢測一個由1至0的跳變需要兩個機器周期，故外部信號的最高計數(shù)頻率為時鐘頻率的二十四分之一。

4定時器/計數(shù)器的控制工作方式寄存器TMOD：設(shè)置T0、T1的工作方式

GATE：門控位GATE=0：軟件啟動定時器，即用指令使TCON中的TR1(TR0)置1即可啟動定時器1(定時器0)。GATE=1：軟件和硬件共同啟動定時器，即用指令使TCON中的TR1(TR0)置1時，還需外部中斷INT0(INT1)引腳輸入高電平時才能啟動定時器1(定時器0)。M1M0工作方式功能描述00方式013位定時/計數(shù)器01方式116位定時/計數(shù)器10方式2自動重裝初值的8位定時/計數(shù)器11方式3定時器0：分為兩個獨立的8位計數(shù)器定時器1：無中斷的計數(shù)器C/T：定時計數(shù)功能選擇位C/T=0時，為定時器方式。C/T=1時，為計數(shù)器方式。M1、M0：方式選擇位定時器控制寄存器TCON

TFi：定時器溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時器計滿溢出時，由硬件自動使TFi置1，并申請中斷。TRi：定時器啟停控制位。GATE=0時，用軟件使TR1置1即啟動定時器1，若用軟件使TR1清0則停止定時器1。GATE=1時，用軟件使TR1置1的同時外部中斷INT1的引腳輸入高電平才能啟動定時器1。IEi：外部中斷0、1請求標(biāo)志位。ITi：外部中斷0、1觸發(fā)方式選擇位。5工作方式

方式0：定時器/計數(shù)器是一個由TH0中的8位和TL0中的低5位組成的13位加1計數(shù)器方式1：定時器/計數(shù)器是一個由TH0中的8位和TL0中的8位組成的16位加1計數(shù)器。

方式2：定時器/計數(shù)器是一個能自動裝入初值的8位加1計數(shù)器，TH0中的8位用于存放定時初值或計數(shù)初值，TL0中的8位用于加1計數(shù)器。

方式3：定時器0分為兩個獨立的8位加1計數(shù)器TH0和TL0。

1.定時器/計數(shù)器的初始化步驟

(1)確定定時器/計數(shù)器的工作方式，并寫入TMOD。

(2)預(yù)置定時初值或計數(shù)初值，根據(jù)定時時間或計數(shù)次數(shù)，計算定時初值或計數(shù)初值，并寫入TH0、TL0或TH1、TL1。

(3)根據(jù)需要開放定時器/計數(shù)器的中斷，給IE中的相關(guān)位賦值。

(4)啟動定時器/計數(shù)器，給TCON中的TR1或TR0置1。二、編程技巧

設(shè)晶振頻率為12MHz,選擇T0定時10ms，只依靠定時器軟件控制完成定時，設(shè)置相關(guān)寄存器。步驟①根據(jù)已知條件，晶振頻率為12MHz，則機器周期為1us，定時10ms即10000us，工作方式中只有方式1能達到一次性溢出計時10ms的要求。因只靠軟件控制定時，所以GATE門信號應(yīng)為0。TMOD高4位控制T1可全部為0。TMOD=0X01;

//T0，工作方式1，定時模式，軟件控制步驟③T0溢出可以采用查詢和中斷兩種方式進行。采用查詢方式不需要設(shè)置中斷，故此步驟可以省略，中斷方式設(shè)置參照項目四。步驟④啟動定時器運行，即將TCON中的TR0置位。TR0=1；//啟動T0步驟②計算初始值，由于機器周期為1us，所以需要計數(shù)10000次才能計時10ms。初始值為65536-10000=55536。將55536轉(zhuǎn)換為十六進制55536=0XD8F0，將高字節(jié)賦給TH0，低字節(jié)賦給TL0.TH0=0XD8；//賦值高位TL0=0XF0；//賦值低位CPU查詢方式又稱為軟件查詢方式，需要用戶進行編程處理。2定時器溢出處理

檢測到溢出標(biāo)志位有效時，首先進行標(biāo)志位清零處理，為下次計時做準(zhǔn)備，然后對計數(shù)值進行重新賦值，之后再進行其他程序處理。if（TF0==1）//查詢判讀標(biāo)志位{ TF0=0; //清除標(biāo)志位，為下次查詢做準(zhǔn)備

TH0=0XD8；//賦值高位

TL0=0XF0；//賦值低位

-----//其他處理程序}采用while語句進行查詢處理。while（！TF0）//查詢判讀標(biāo)志位TF0=0; //清除標(biāo)志位，為下次查詢做準(zhǔn)備TH0=0xD8； //賦值高位TL0=0xF0； //賦值低位----- //其他處理程序if語句查詢方式實時性欠缺，但是消耗CPU資源少;while語句實時性好，但是消耗CPU資源。三、硬件電路圖四、軟件設(shè)計與編程

（1）利用定時器數(shù)碼管靜態(tài)顯示0-9，間隔1s

如果采用12MHz晶振，那定時最大時間為65.536ms。所以需要采用間接方式實現(xiàn)。如采用50ms*20方式。while(!TF0);//等待計時50msTF0=0;TH0=0x3C;TL0=0xB0;//置初值，準(zhǔn)備下次定時count++;if(count>20) //1s時間到{ count=0;//準(zhǔn)備下個1s sec++; if(sec>9) sec=0;}（2）設(shè)計交通控制軟件控制系統(tǒng)。要求綠燈亮30s，紅燈35s，黃燈5s。時間僅計時兩個方向。

十字路口兩個方向的紅綠燈共12個。因同一個方向的紅綠燈工作情況完全一樣，所以相當(dāng)于控制6個不同工作狀態(tài)的，僅需要單片機的6個端口。數(shù)碼管的控制，因需要4個數(shù)碼管，所以這里采用IO擴展方式進行，減少對單片機端口的需求