【正文】 traffic light runs a red light the examination traffic flow magnitude 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 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。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸 ，使警察受傷，遂被取消。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(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。 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。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(shí)可以進(jìn)入交叉路 口。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。 單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢： 原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。 所以用單片機(jī)將越來越普遍，而且 實(shí)用性強(qiáng) 、 操作簡單 、擴(kuò)展功能強(qiáng) 。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他 一身冷汗。 中國最早的馬路紅綠燈，是于 1928 年出現(xiàn)在上海的英租界 。特別是近幾年汽車產(chǎn)業(yè)更是日新月異， 2020 年全世界汽車總已產(chǎn)量已超過 6400 萬輛。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，此系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足交通控制事業(yè)的需求，需要一種全新的控制理念，進(jìn)而引進(jìn)了與我國國情相符合的國外先進(jìn)的控制體系，多車道交通燈控制系統(tǒng)，不但解決以往交通控制系統(tǒng)的局限性，同時(shí)還加快車了車流輛速度。而此交通路口采用的是 8051 單片機(jī) 來控制， 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時(shí) /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， 而中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、計(jì)算機(jī)與 外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。以最大限度的提高交通疏通的可靠系數(shù)。然后轉(zhuǎn)狀態(tài) 1東西綠燈通車，南北紅燈亮。 列出交通信號燈的狀態(tài)表如表 所示：（其中， 1代表燈亮， 0代表燈滅） 狀態(tài) 北 西 南 東 綠黃紅 綠黃紅 綠黃紅 綠黃紅 0 001 001 001 001 1 001 100 001 100 2 001 010 001 010 3 100 001 100 001 4 010 001 010 001 表 東西、南北兩干道交于一個(gè)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。 表 表 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(shí)間為 80 秒。 第 3章 系統(tǒng)的芯片簡介 MSC51 芯片簡介 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 MCS51 的引腳和功能概述 MCS51 系列單片機(jī)中的 803 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(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 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。 圖 復(fù)位方式圖 如果單片機(jī)是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。Pin31:EA/V pp程序存儲器的內(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(shí)，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)。 8255 芯片簡介 8255A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 8255A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖如圖 所示，由以下幾個(gè)部分組成： 圖 8255 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)據(jù)總線緩沖器： 8 位雙向三態(tài)，它是 8255A 和 CPU之間的數(shù)據(jù)接口。在方式控制字控制下， C 口可以分成兩個(gè) 4位端口，每個(gè)端口包含一個(gè) 4 位鎖存器，分別與 A口和 B 口配合使用，作為與外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò)信號和存放接口電路當(dāng)前的狀態(tài)信息。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器，即控制口。 8255 可編程并行接口芯片方式控制字格式說明 （下圖表 ） : 8255 有兩種控制命令字；一個(gè)是方式選擇控制字；另一個(gè)是 C 口按位置位／復(fù)位控制字。 D 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。 方式 1：選通輸入／輸出方式。 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，其管腳示意圖如圖 所示： 其中： 1D8D為 8個(gè)輸入端。是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，其引腳圖如 圖 ： 圖 74ls373引腳圖 (1).1 腳是輸出使能 (OE),是低 電平有效 ,當(dāng) 1腳是高電平時(shí) ,不管輸入 1 1 1 18 如何 ,也不管 11 腳 (鎖存控制端 ,G)如何 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài) (或者叫浮空狀態(tài) )。 51 單片機(jī)的 ALE 信號可以直接與 74LS373 的 C連接。 74ls373 是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲器，通常需要一塊 74ls373 芯片 。 GND：接地。 /RESET：復(fù)位輸出引腳，低電平有效。 （ 4）通過 8051 單片機(jī)的 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。 各個(gè)模塊電路設(shè)計(jì) 選用設(shè)備： 8051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(gè)雙向晶閘管若干， 7805 三端穩(wěn)壓電源一個(gè)，紅、黃、綠交通燈各兩個(gè)，開關(guān)鍵盤、連線若干。其抖動(dòng)過程如圖所示，抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5?10 ms。在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。按鍵按下時(shí)，因按鍵的機(jī)械彈性作用的影響，使按鍵產(chǎn)生抖動(dòng)。當(dāng)開關(guān)穩(wěn)定到達(dá) a端時(shí)，因 a = 0， b = 1，使 Q = 1，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出 Q 重新返回原狀態(tài)。例如用 2 2 的行、列可構(gòu)成4 個(gè)鍵的鍵盤， 4 4 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤。其工作過程如下：當(dāng)無鍵按下時(shí)， CPU 處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。具體工作如下：當(dāng)鍵盤無鍵按下時(shí)，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當(dāng)有鍵按下時(shí)， INT0 端為低電平，向 CPU 申請中斷，若 CPU 開放外部中斷，則會(huì)響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃 看門狗硬件電路 由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯(cuò)，重者將嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟 件結(jié)合兩種方式。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。 對于沒有看門狗定時(shí)器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時(shí)，可以采用外部看門狗定時(shí)器。 /RESET 是復(fù)位信號輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。特 別是發(fā)光二極管（ LED）和液晶顯示器（ LCD），由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、接口容易，得到廣泛的應(yīng)用，尤其在單片機(jī)系統(tǒng)中大量使用。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。 圖 數(shù)碼管顯示圖 圖 晶閘管和數(shù)碼管 要是行人能看見信號燈的情況，必須把 8255 輸出的信號進(jìn)行放大 VT 為雙向晶閘管，當(dāng)門極為高電平時(shí)晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；當(dāng)門極為低電平時(shí)晶閘管管斷，該支路指示燈滅。交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有四種，分別為：東西方向綠燈亮、東西方向黃燈亮、南北方向綠燈亮和南北方向黃燈亮。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計(jì)時(shí)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(gè) I/O 端口，顯然 8051 的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 第 5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總程序設(shè)計(jì) 圖 程序總流程圖 主程序中放了一個(gè)按鍵的判斷指令，當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，程序就跳到按鍵子程序處理，當(dāng)檢測到 K2 鍵按下的時(shí)候就自動(dòng)返回到主程序。 R4 存放黃燈時(shí)間 5 03H R5 存放紅燈時(shí)間 60 3CH R6 存放綠燈時(shí)間 80 50H PC0 顯示黃燈信號 PC1 顯示紅燈信號 PC2 顯示黃燈信號 8255 工作于方式 0 8255 PA、 PB、 PC 口輸出 PC 控制字為 10000000B （ 80H） 每秒鐘的設(shè)定 延時(shí)方法可以有兩種一中是利用 MCS51 內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中斷來確定 1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。在方式 0時(shí) M為 213 ；在方式 1時(shí) M的值為 216；在方式 2和 3為 28 計(jì)算公式 T=（ M－ TC） T 計(jì)數(shù) 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計(jì)數(shù) T計(jì)數(shù) 是單片機(jī)時(shí)鐘周期Ｔ CLK 的 12倍；ＴＣ為定時(shí)初值 如單片機(jī)的主脈沖頻率為Ｔ CLK12ＭＨＺ，經(jīng)過 12 分頻 方式０ ＴＭＡＸ＝ 213 ＊１微秒＝ 毫秒 方式１ ＴＭＡＸ＝ 216 ＊１微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題． １秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為２０的軟件計(jì)數(shù)器和使Ｔ０定時(shí)５０毫秒．這樣每當(dāng)Ｔ０到５０毫秒時(shí)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。 初值： ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計(jì)數(shù) ＝２ １６ －５０ ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。開Ｔ０中斷 SEBT TＲ O ；啟動(dòng)Ｔ０計(jì)數(shù)器 MOV RO, 14H 。 MOV IE, 82H RET1 END 軟件延時(shí) MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8051 單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。 顯示程序設(shè)計(jì) 顯示原理 當(dāng)定時(shí)器定時(shí)為 1 秒，時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到時(shí)間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時(shí)間 ，同時(shí)一直顯示信號燈的顏色，這時(shí)在返回定時(shí)子程序定時(shí)一秒，在顯示黃燈的下一個(gè)時(shí)間，這樣依次把所有的 燈色的時(shí)間顯示完后在重新給時(shí)間計(jì)數(shù)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。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(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 致 謝 這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到過許多次失敗的考驗(yàn)，就比如，自己對實(shí)際生活中的交通秩序的不了解給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想 要放棄的那一刻，我明白了，原來結(jié)果并不那么重要，我們更應(yīng)該注重的是這一整個(gè)過程。另外，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)還獲得了各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們的大力支持。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己