交通燈畢業(yè)設(shè)計---- 基于單片機的交通燈設(shè)計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題　　目　 基于單片機的交通燈設(shè)計　　　　　　</p><p>　　學(xué)　　號 班　　級 　　　 </p><p>　　專　　業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) 系　　別　計算機系　　　　 　</p><p>　

2、　作者姓名　　 　 完成時間2011年5月17　　 　</p><p>　　指導(dǎo)教師　 職　　稱　講師　　　　 　</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(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。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系

3、統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　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ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過80

4、51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)點亮，倒計時剩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)實用性強、操作簡單、擴(kuò)展功能強。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機 交通燈 闖紅燈 檢測車流量</p><p><b>　　目錄</b&

5、gt;</p><p>　　一 單片機交通燈1</p><p>　?。ㄒ唬?基于單片機交通燈的實際意義1</p><p>　?。ǘ?基于單片機交通燈的發(fā)展及前景2</p><p>　　二 單片機簡介3</p><p>　?。ㄒ唬?單片機簡介3</p><p>　　（二） 單片機的

6、特點及應(yīng)用3</p><p><b>　　三 芯片簡介4</b></p><p>　?。ㄒ唬?MSC-51芯片簡介4</p><p>　　（二） 8255芯片簡介6</p><p>　?。ㄈ?74LS373簡介7</p><p>　　四 系統(tǒng)硬件設(shè)計8</p><

7、;p>　?。ㄒ唬?交通管理的方案論證8</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)硬件設(shè)計9</p><p>　　五 控制器的軟件設(shè)計11</p><p>　　（一） 每秒鐘的設(shè)定11</p><p>　?。ǘ?計數(shù)器硬件延時11</p><p>　　（三） 軟件延時13</p><p&

8、gt;　?。ㄋ模?時間及信號燈的顯示14</p><p>　?。ㄎ澹?程序設(shè)計15</p><p><b>　　六 結(jié)論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p>

9、;<b>　　一 單片機交通燈</b></p><p>　　（一） 基于單片機交通燈的實際意義</p><p>　　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。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形

10、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。</p><p>　　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”。</p><p>　　1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地

11、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。</p><p>　　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

12、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。</p><p>　　（二） 基于單片機交通燈的發(fā)展及前景</p>

13、<p>　　為了能在變頻控制中方便使用單片機，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在這些單片機中，脈寬調(diào)制電路有6個通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。 </p><p>　　特別引人注目

14、的是：現(xiàn)在有的單片機已采用所謂的三核（TrCore）結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級芯片（System on a chip）概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機由三個核組成：一個是微控制器和DSP核，一個是數(shù)據(jù)和程序存儲器核，最后一個是外圍專用集成電路（ASIC）。這種單片機的最大特點在于把DSP和微控制器同時做在一個片上。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講，DSP是單片機的一種類型，但其作用主要反映在高速計算和特殊處理如快速傅立葉變換等上面。把它和傳統(tǒng)單片機結(jié)合集成大

15、大提高了單片機的功能。這是目前單片機最大的進(jìn)步之一。這種單片機最典型的有Infineon公司的TC10GP；Hitachi公司的SH7410，SH7612等。這些單片機都是高檔單片機，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz</p><p>　　單片機的另外一個名稱就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中。目前，把單片機嵌入式系統(tǒng)和Internet連接已

16、是一種趨勢。但是，Internet一向是一種采用肥服務(wù)器，瘦用戶機的技術(shù)。這種技術(shù)在互聯(lián)上存儲及訪問大量數(shù)據(jù)是合適的，但對于控制嵌入式器件就成了"殺雞用牛刀"了。要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備和連接，就需要把傳統(tǒng)的Internet理論和嵌入式設(shè)備的實踐都顛倒過來。為了使復(fù)雜的或簡單的嵌入式設(shè)備，例如單片機控制的機床、單片機控制的門鎖，能切實可行地和Internet連接，就要求專門為嵌入式微控制器設(shè)備設(shè)計網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使嵌入式設(shè)備可以

17、和Internet相連，并通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行過程控制。</p><p>　　目前，為了把單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)和Internet相連，已有多家公司在進(jìn)行這方面的較多研究。這方面較為典型的有EmWare公司和TASKING公司。 </p><p><b>　　二 單片機簡介</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?單片機簡介

18、</b></p><p>　　單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種，單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱微控制器。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機是靠程序運行的，并且可以修

19、改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！</p><p&g

20、t;　　可以說，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，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，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（亦稱微控制器）。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(jìn)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

21、裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、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，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)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　?。ǘ?單

22、片機的特點及應(yīng)用</p><p><b>　　1、單片機的特點 </b></p><p>　?。?）高集成度，體積小，高可靠性 </p><p>　　單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在R

23、OM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。 </p><p><b>　?。?）控制功能強 </b></p><p>　　為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 </p><p>　　（3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 </p

24、><p>　　為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。 </p><p><b>　　（4）易擴(kuò)展 </b></p><p>　　片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 </p>&l

25、t;p>　　2、單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 </p><p>　　（1）單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用 </p><p>　　在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。 </p><p>　　（2）單片機在機電一體化中的應(yīng)用 </p><p>　　機電一體化是機械工業(yè)發(fā)展的方

26、向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。 </p><p>　?。?）單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用 </p><p>　　自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、空調(diào)器、電子玩具

27、、 </p><p>　　電飯煲、視聽音響設(shè)備等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 </p><p>　?。?）在實時過程控制中的應(yīng)用 </p><p>　　用單片機實時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 </p><p>　

28、?。?）辦公自動化設(shè)備 </p><p>　　現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機。如打印機、復(fù)印機、傳真機、繪圖機、考勤機、電話以及通用計算機中的鍵盤譯碼、磁盤驅(qū)動等。 </p><p>　　單片機的應(yīng)用更是不言而喻。 </p><p>　　綜合所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳

29、統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p><b>　　三 芯片簡介</b></p><p>　　（一） MSC-51芯片簡介</p><p>　　MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p

30、><p>　　8051是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(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：</p><p>　　中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器

31、，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，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　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128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)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。<

32、;/p><p>　　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。</p><p>　　定時/計數(shù)器(ROM)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　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。

33、</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　時鐘電路：8051內(nèi)置最高

34、頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。</p><p>　　單片機的結(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算機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系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機

35、則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>　　下圖是MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　MCS-51的引腳說明：</p><p>　　MCS-51系列單片機中的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

36、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。</p><p>　　（二） 8255芯片簡介</p><p>　　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PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。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

37、的數(shù)據(jù)端口。C口作為控制或狀態(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／Ｂ配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。</p><p>　　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。</

38、p><p>　　方式控制字格式說明如表1：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志，1有效。</p><p>　　D6、D5：A口方式選擇</p><p><b>　　0 0 —方式0</b></p><p>

39、<b>　　0 1 —方式1</b></p><p><b>　　1 0—方式2</b></p><p>　　D4：A口功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　D3：C口高4位功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　D2：B口方式選擇 （0=方式0，1=方式1）&

40、lt;/p><p>　　D1：B口功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　D0：C口低4位功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　8255可編程并行接口芯片工作方式說明:</p><p>　　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。<

41、/p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　（三） 74LS373簡介</p><p

42、>　　74LS373 是一種帶三態(tài)門的8D鎖存器，其管腳示意圖如下示：</p><p>　　其中：1D-8D為8個輸入端。</p><p>　　1Q-8Q為8個輸出端。</p><p>　　LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)LE為“1”時，鎖存器輸出</p><p>　　狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng)LE由“1”變“0”時，數(shù)據(jù)</p><p

43、><b>　　打入鎖存器</b></p><p>　　OE為輸出允許端：當(dāng)OE=0時，三態(tài)門打開；</p><p>　　當(dāng)OE=1時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。</p><p><b>　　四 系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　（一） 交通管理的方案論證</p><p

44、>　　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，指示燈燃亮的方案如表2。</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　表2說明：

45、</p><p>　　（1）當(dāng)東西方向為紅燈，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。</p><p>　?。?）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p><p>　?。?）當(dāng)東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，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

46、 通行時間長。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　選用設(shè)備8031（AT89S52）單片機一片選用設(shè)備：8031單片機一片，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

47、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。</p><p>　　4．2．1 系統(tǒng)總框圖如下：</p><p><b>　　圖6 </b></p><p>　　4．2．2 交通燈硬件線路圖 </p><p>　　4．2．3 系統(tǒng)工作原理</p><p>

48、;　　（1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過8051單片機P1輸入到系統(tǒng)。</p><p>　?。?）由8051單片機定時器每秒鐘通過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。</p><p>　?。?）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60秒、80秒循環(huán)由8051的

49、P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出。</p><p>　?。?）通過8051單片機的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。</p><p>　?。?）紅燈倒計時時間，當(dāng)有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進(jìn)行報警，3S后然后恢復(fù)正常。</p><p>　　（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

50、，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。</p><p>　?。?）綠燈時間倒計時完畢，重新循環(huán)。</p><p>　　五 控制器的軟件設(shè)計</p><p>　?。ㄒ唬?每秒鐘的設(shè)定</p><p>　　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。&

51、lt;/p><p>　?。ǘ?計數(shù)器硬件延時</p><p>　　5.2.1 計數(shù)器初值計算</p><p>　　定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(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：</p><p>

52、;<b>　　TC=M-C</b></p><p>　　式中，M為計數(shù)器摸值，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</p><p>　　5.2.2 計算公式</p><p>　　T=（M－TC）T計數(shù)</p><p>　　或TC＝M-T／T計數(shù)</p>

53、;<p>　　T計數(shù)是單片機時鐘周期ＴＣＬＫ的12倍；TC為定時初值</p><p>　　如單片機的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ12MHZ　，經(jīng)過12分頻</p><p>　　方式0　　　TMAX＝213?。蔽⒚耄?.192毫秒</p><p>　　方式１　　　TMAX＝216?。蔽⒚耄?5.536毫秒</p><p>　　顯然１秒

54、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)合的辦法才能解決這個問題．</p><p>　　5.2.3 １秒的方法</p><p>　　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T0定時50毫秒．這樣每當(dāng)T0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１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到可以

55、返回到輸出時間顯示程序。</p><p>　　5.2.4 相應(yīng)程序代碼</p><p><b>　?。ǎ保┲鞒绦?lt;/b></p><p>　　定時器需定時50毫秒，故T0工作于方式１。初值：TC＝M-T／ T計數(shù)＝2１６－50ms/1us=15536=3CBOH</p><p><b>　　ORG 1000

56、H</b></p><p>　　START: MOV TMOD, #01H ; 令T0為定時器方式１</p><p>　　MOV TH0, #3CH ;裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH;</p><p>　　MOV IE, #82H ;開T0中斷&l

57、t;/p><p>　　SEBT TR0；啟動T0計數(shù)器</p><p>　　MOV RO,#14H;軟件計數(shù)器賦初值</p><p>　　LOOP:SJMP ；等待中斷</p><p>　?。ǎ玻┲袛喾?wù)子程序</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　AJM

58、P BRTO</p><p>　　ORG 00BH</p><p>　　BRTO:DJNZ R0，NEXT</p><p>　　AJMP TIME ; 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 </p><p>　　DJNZ：MOV　R0，＃14H；恢復(fù)R0值</p><p>　　MOV TH0, #3

59、CH ;重裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH;</p><p>　　MOV IE, #82H </p><p><b>　　RET1</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　（三）

60、軟件延時</b></p><p>　　MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的8031單片機的工作頻率為6MHZ。機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為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。</p><p>　　具體的延時程序分析：</p><p

61、>　　DELAY:MOV R4,#08H 延時1秒子程序</p><p>　　DE2:LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4,DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1:MOV R6,#0 延時125ms 子程序</p>

62、<p><b>　　MOV R5,#0</b></p><p>　　DE1: DJNZ R5,$</p><p>　　DJNZ R6,DE1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　MOV Rn，#DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為2 機器周期數(shù)為1</p

63、><p>　　所以此指令的執(zhí)行時間為2ms </p><p>　　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 </p><p>　　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</p><p>　　由于單片機的運行速度很快

64、其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。</p><p>　　（四） 時間及信號燈的顯示</p><p>　　5.4.1 8051并行口的擴(kuò)展</p><p>　　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,因為P2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)定紅綠燈倒計時初值、數(shù)碼管

65、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。</p><p>　　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。</p><p>　　5.4.2顯示原理：</p><p>　　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

66、序，它將依次顯示信號燈時間 ，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數(shù)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。 </p><p>　　5.4.3 8255PA口輸出信號接信號燈：</p><p>　　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亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。&

67、lt;/p><p>　　5.4.4 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接：</p><p>　　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)光二極管是否點量而顯示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上７ＦＨ所以?。樱猩蠟椋胺涣疗溆酁椋裕裕谈唠娖?，全亮則顯示為８</p><p><b>　　采用共陰級連接:</b>&

68、lt;/p><p>　　其中 PC0\PB0-a,</p><p>　　PC1\PB1-b, </p><p>　　PC2\PB2-c,</p><p>　　PC3\PB3-d,</p><p>　　PC4\PB4-e, </p><p>　　PC5\PB5-f,</p><

69、;p><b>　　PC6\PB6-g</b></p><p>　　PC7\PB7 -SP接地</p><p>　　表 3 驅(qū)動代碼表</p><p>　　5.4.5 8255與8051的連接：</p><p>　　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，

70、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</p><p>　　P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0</p><p>　　A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0</p><p>　　1 X X X X X

71、 0 0 00H為8255 的PA口</p><p>　　1 X X X X X 0 1 01H 為8255的PB口</p><p>　　1 X X X X X 1 0 02H 為8255的PC口</p><p>　　1 X X X X

72、 X 1 1 03H 為8255的控制口</p><p>　　由于8051是分時對8255和儲存器進(jìn)行訪問所以8051的P0口不會發(fā)生沖突</p><p><b>　　（五） 程序設(shè)計</b></p><p>　　5.5.1流程圖如圖所示</p><p><b>　　圖8</b><

73、;/p><p><b>　　圖9 程序流程圖</b></p><p>　　5.5.2 程序源代碼</p><p>　　ORG 0000H ;主程序的入口地址</p><p>　　LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處</p><p>　　ORG 0003H

74、 ;外部中斷0的中斷程序入口地址 </p><p>　　ORG 000BH ;定時器0的中斷程序入口地址</p><p>　　LJMP T0_INT ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處</p><p>　　ORG 0013H ;外部中斷1的中斷程序入口地址 </p><p>

75、;　　MAIN : MOV SP,#50H</p><p>　　MOV IE,#8EH ;CPU開中斷，允許T0中斷，T1中斷和外部中斷1中斷</p><p>　　MOV TMOD,#51H ;設(shè)置T1為計數(shù)方式,T0為定時方式，且都工作于模式1</p><p>　　MOV TH1,#00H ;T1計數(shù)器清零</p>&l

76、t;p>　　MOV TL1,#00H</p><p>　　SETB TR1 ;啟動T1計時器</p><p>　　SETB EX1 ;允許INT1中斷</p><p>　　SETB IT1 ;選擇邊沿觸發(fā)方式</p><p>　　MOV DPTR ,#0003H</p>

77、<p>　　MOV A, #80H ;給8255賦初值，8255工作于方式0</p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　//ST0:MOV P3 ,#0F0H</p><p>　　AGAIN: 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)</p>&l

78、t;p>　　MOV A,P1 </p><p>　　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 </p><p>　　MOV R0,#00H ;R0清零</p><p>　　MOV R0,A ;存入東西方向綠燈初始時間</p><p><

79、b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　LCALL DISP1</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　AJMP AGAIN</p><p>　　RED: MOV A,P1</p><p>　　ANL A,#7FH ;P1.7置0</p>

80、<p>　　MOV R7,#00H ;R7清零</p><p>　　MOV R7,A ;存入東西方向紅燈初始時間</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　LCALL DISP1</p><p>　　LCALL DELAY</p><

81、p>　　AJMP AGAIN</p><p>　　;-------------------------------------------</p><p>　　N0: SETB TR0 ;啟動T0計時器</p><p>　　MOV 76H,R7 ;紅燈時間存入76H</p><p>　　N00:

82、 MOV A,76H ;東西方向禁止，南北方向通行</p><p>　　MOV R3,A </p><p>　　MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮</p><p>　　MOV A,#0DDH</p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><

83、p>　　N01: JB P2.0,B0</p><p>　　N02: SETB P3.0</p><p>　　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</p><p>　　;------黃燈閃爍5秒程序------</p><p>　　N1: SETB P3.0</p&g

84、t;<p>　　MOV R3,#05H</p><p>　　MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　MOV A,#0D4H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N11: MOV R4,#00H</p><p>　　N1

85、2: CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N13: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅</p><p>　　MOV A,#0DDH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N14: MOV R4,#00H</p>

86、<p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>　　CJNE R3,#00H,N1 ;閃爍時間達(dá)5秒則退出</p><p>　　;------------------------------------------------------------</p><p>　　N2: MOV R7,#00H<

87、/p><p>　　MOV A,R0 ;東西通行，南北禁止</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮</p><p>　　MOV A,#0EBH</p><p>　　MOVX @DPT

88、R,A</p><p>　　N21: JB P2.0,T03</p><p>　　N22: CJNE R3,#00H,N21</p><p>　　;------黃燈閃爍5秒程序------</p><p>　　N3: MOV R3,#05H</p><p>　　MOV DPTR,#0000H ;置8

89、255A口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　MOV A,#0E2H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N31: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N32: MOV DPTR,#00

90、00H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅</p><p>　　MOV A,#0EBH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N33: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>　　CJNE R3,#00H,

91、N3 ;閃爍時間達(dá)5秒則退出</p><p><b>　　SJMP N00</b></p><p>　　;------闖紅燈報警程序------</p><p>　　B0: MOV R2,#03H ;報警持續(xù)時間3秒</p><p>　　B01: MOV A,R3</p><

92、;p>　　JZ N1 ;若倒計時完畢，不再報警</p><p>　　CLR P3.0 ;報警 </p><p>　　CJNE R2,#00H,B01 ;判斷3秒是否結(jié)束</p><p><b>　　SJMP N02</b></p><p>　　;------1秒延

93、時子程序-------</p><p>　　N7: RETI</p><p>　　T0_INT:MOV TL0,#9AH ;給定時器T0送定時10ms的初值</p><p>　　MOV TH0,#0F1H </p><p><b>　　INC R4</b></p><p>&

94、lt;b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5,#0FAH,T01 ;判斷延時是否夠一秒，不夠則調(diào)用顯示子程序</p><p>　　MOV R5,#00H ;R5清零</p><p>　　DEC R3 ;倒計時初值減一</p><p>　　DEC R2

95、 ;報警初值減一</p><p>　　T01: ACALL DISP ;調(diào)用顯示子程序</p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p>　　;------顯示子程序------</p><p>　　DISP: JNB P2.4,T02</p><p&

96、gt;　　DISP1: MOV B,#0AH</p><p>　　MOV A,R3 ;R3中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV 79H,A</b></p><p><b>　　MOV 7AH,B<

97、;/b></p><p>　　DIS: MOV A,79H ;顯示十位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p>

98、<p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0F7H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DS2: MOV A,7AH ;顯示個位</p><p>　　MOV DPTR,#TA

99、B </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0FBH</p><p>　　MOVX @DPTR,A&

100、lt;/p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;------東西方向車流量檢測程序------</p><p>　　T03: MOV A,R3</p><p>　　SUBB A,#00H ;若綠燈倒計時完畢，不再檢測車流量</p><p>　　JZ N3

101、 </p><p>　　JB P2.0,T03</p><p>　　INC R7 </p><p>　　CJNE R7,#64H,E1 </p><p>　　MOV R7,#00H ;中斷到100次則清零</p><p>　　E

102、1: SJMP N22</p><p>　　;------東西方向車流量顯示程序------</p><p>　　T02: MOV B,#0AH</p><p>　　MOV A,R7 ;R7中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　DIV AB</b></p>

103、;<p><b>　　MOV 79H,A</b></p><p><b>　　MOV 7AH,B</b></p><p>　　DIS3: MOV A,79H ;顯示十位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPT

104、R</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0F7H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</

105、p><p>　　DS4: MOV A,7AH ;顯示個位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　

106、MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0FBH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　LJMP N7</b></p><p>　　;------延時4MS子程序----------</p><p>　　DELAY: MOV R1,#

107、0AH</p><p>　　LOOP: MOV R6,#64H</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LOOP1: DJNZ R6,LOOP1</p><p>　　DJNZ R1,LOOP</p><p>　　RET </p><

108、p>　　;------字符表------</p><p>　　TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH </p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　六 結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用

109、了8051和8255芯片的I/O引腳。系統(tǒng)統(tǒng)采用MSC-51系列單片機Intel8051和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8031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)點亮，倒計時剩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）；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、

110、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴(kuò)充原系統(tǒng)來實現(xiàn) 。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><

111、;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1：張毅坤. 單片微型計算機原理及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社 2005 </p><p>　　2：余錫存 曹國華.單片機原理及接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2007.7</p><p>　　3：雷麗文 等.微機原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.2

112、</p><p>　　WWW.21ic.com部分資料。</p><p>　　4：單片機原理及其接口技術(shù)第二版，胡漢才主編，清華大學(xué)出版社，2006.3</p><p>　　5:單片機原理與應(yīng)用，李全利主編，清華大學(xué)出版社，2006.2</p><p>　　6:單片機原理與應(yīng)用，孫僅主編，北京大學(xué)出版社，2006.7</p>&

113、lt;p>　　7:單片機原理接口與應(yīng)用，張友德，機械工業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　8:單片機程序設(shè)計實例，先鋒工作室，清華大學(xué)出版社，2004.6</p><p>　　9:跟我學(xué)用單片機，肖得才，西北大學(xué)出版社，2008.1</p><p>　　10:單片機實驗與實踐教程，劉守義，國防工業(yè)出版社，2005.9</p><p&

114、gt;<b>　　致謝</b></p><p>　　在大學(xué)生活即將話上句號時,在我們即將告別這個白衣飄飄的年代的時刻,我內(nèi)心是如此的激動不已,如此的依依不舍,在這里我感謝幾年來培養(yǎng)我的母校,感謝任課老師,感謝所有的愛我的人和我愛的人.特別是***老師,*老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和樂觀和藹的為師風(fēng)格，讓我們看到了珞珈學(xué)者的風(fēng)范。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，感