【正文】 XD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外部中斷0）/INT1（外部中斷1）T0（記時(shí)器0外部輸入）T1（記時(shí)器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 ——P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流?！狿0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。而單片機(jī)相當(dāng)于集成了以上所有芯片的一塊集成電路芯片。常用的輸入有按鍵、鍵盤、A/D等，輸出設(shè)備一般有LED、電機(jī)等。RAM可被CUP隨機(jī)地讀寫，斷電后存儲(chǔ)的內(nèi)容消失；ROM中的信息只能被讀取，一般用于存放固定的程序。由于倒計(jì)時(shí)顯示裝置已普遍采用, 因此本文未引入探討。47 第二章 系統(tǒng)組成第二章 系統(tǒng)組成、控制要求⑴主、支干道交替通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒；⑵綠燈亮?xí)r表示可以通行，紅燈亮?xí)r表示禁止通行；⑶每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮5秒（此時(shí)另一干道上的紅燈不變）；⑷十字路口要求有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間，具體要求主、支干道通行時(shí)間及黃燈亮的時(shí)間均以秒為單位做減數(shù)器；⑸在黃燈亮?xí)r，原紅燈按1HZ的頻率閃爍；⑹當(dāng)有急救車到達(dá)時(shí)，路口的信號(hào)燈全部變紅，讓急救車通過。⑶設(shè)計(jì)還對(duì)定時(shí)控制有所要求。對(duì)A、B組或C、D組而言，每當(dāng)綠燈亮轉(zhuǎn)換成紅燈亮前幾秒（具體多長(zhǎng)時(shí)間視實(shí)際情況而定）黃燈亮，當(dāng)綠燈滅時(shí)黃燈也滅。叉口交通信號(hào)等的基本作用：紅燈亮表示車輛、行人禁止通行，綠燈亮表示車輛、行人可以通行，綠燈轉(zhuǎn)換成紅燈前幾秒，可用黃燈亮來暗示駕駛員或行人即將禁止通行。要求使用 8051定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)器，假設(shè)南北和東西的通車時(shí)間都為30 s ，外部中斷的延時(shí)為10 s ，要求對(duì)通行時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，從P1 口輸出，在LED上顯示并進(jìn)行遞減。對(duì)于復(fù)雜的城市交通系統(tǒng)，為了確保安全，保證正常的交通秩序，十字路口的信號(hào)控制必需按照一定的規(guī)律變化，以便于車輛行人能順利地通過十字路口?？紤]到單片機(jī)具有物美價(jià)廉、功能強(qiáng)、使用方便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，擬采用MCS 51系列的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的控制。以此來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的指示功能。該系統(tǒng)的屏幕時(shí)間顯示用倒計(jì)時(shí)方式表示紅綠燈的切換時(shí)間，時(shí)間顯示器的作用是協(xié)助紅綠燈工作，跟隨紅、綠燈反復(fù)地進(jìn)行切換。、設(shè)計(jì)要求首先,要了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律. 假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向. 初始狀態(tài)0東西方向綠燈通車,南北方向紅燈,延時(shí)30 s. 轉(zhuǎn)狀態(tài)1 ,東西方向黃燈亮，南北方向紅燈按1HZ的頻率閃爍,延時(shí)5s . 再轉(zhuǎn)狀態(tài)2 ,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈通車,延時(shí)20 s. 轉(zhuǎn)狀態(tài)3 ,東西方向紅燈按1HZ的頻率閃爍，南北方向黃燈亮,延時(shí)5 s . 最后循環(huán)至狀態(tài)0. 這里的延時(shí)采用定時(shí)器0延時(shí).其次,當(dāng)有緊急救護(hù)車出現(xiàn)時(shí),應(yīng)使東西南北四個(gè)方向全亮紅燈,并延時(shí)10 s , 以便急救車通過,同時(shí)對(duì)通行時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí),從P1口及P3口輸出在發(fā)光二極管,使用8051 定時(shí)器/ .再次,一般交通信號(hào)燈控制程序中使用軟件延時(shí),軟件延時(shí)是靠執(zhí)行一個(gè)循環(huán)程序以進(jìn)行時(shí)間延遲. 軟件定時(shí)的特點(diǎn)是時(shí)間精確,且不需外加硬件電路. 但軟件定時(shí)要占用CPU ,增加CPU 開銷,定時(shí)電路已經(jīng)集成在芯片中,這種由硬件電路完成,不占CPU 時(shí)間. 它通過對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn),即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,也就是每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1. 計(jì)數(shù)值通過程序設(shè)定,改變計(jì)數(shù)值,也就改變了定時(shí)時(shí)間,使用起來既靈活又方便.、設(shè)計(jì)方法⑴選用MCS51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通信號(hào)燈控制器的外部輸出信號(hào)為主、副車道紅、黃、綠燈共12個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；編程使相應(yīng)位復(fù)/置位來實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的亮/滅控制，使得十字路口的紅、綠燈交替點(diǎn)亮；在燈色交換時(shí)，黃燈閃爍提醒。對(duì)于精確定時(shí)，應(yīng)該用計(jì)數(shù)器加以控制，硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度增加。假定急救車通過時(shí)間為10s，急救車通過后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。、器件和原理單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）、定時(shí)器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微控制器（Microcontroller）。ROM中的內(nèi)容只能用編程器專用設(shè)備寫入。為了方便理解，我們可以將單片機(jī)和PC機(jī)進(jìn)行一個(gè)比較。有一些單片機(jī)中除了上述基本的功能，還集成了其他部分功能，如A/D、D/A等。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 ——P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流?！猂ST：復(fù)位輸入。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ——XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。除了上文中介紹過的單片機(jī)外，單片機(jī)系統(tǒng)中的其他4個(gè)部分的主要作用和器件如下。晶振、復(fù)位電路輸入控制輸出顯示外圍功能器件單片機(jī)圖4 單片機(jī)系統(tǒng)的基本組成⑶輸出顯示：是指單片機(jī)將需要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到LED、液晶等顯示模塊，并控制LED等顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。此外，常用的外圍器件還有A/D、D/A、74LS07門電路以及特定功能的傳感器等。其主要的用途可以分為以下方面?！? 通信：通過RS232串行通信或者是USB通信，傳輸數(shù)據(jù)和信號(hào)。這是因?yàn)檫@類芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟。例如，控制電冰箱溫度的控制器就不需要使用嵌入式系統(tǒng)，用一片51就可以輕松實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。MCS51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期才行。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2us。晶振的選擇晶振一般分為晶體振蕩器和晶體諧振器。通用的晶振電路單片機(jī)的晶振電路是一種典型電路，分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種。如果單片機(jī)的時(shí)鐘必須使用某一個(gè)外接的時(shí)鐘信號(hào)，就不要外接晶振。振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。復(fù)位引腳RST/Vpd通過片內(nèi)一個(gè)施密特觸發(fā)器（抑制噪聲作用）與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2有復(fù)位電路采樣依次。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。圖8 信號(hào)燈控制和時(shí)間顯示電路一般二極管的點(diǎn)亮電流為5mA至10mA，在5V驅(qū)動(dòng)時(shí)，廠家多采用470歐的限流電阻，在電路中采用了1K的電阻，電流也就3～5mA。 ①正向電壓Vf。③反向漏電流Ir?！?光參數(shù)發(fā)光二極管的光參數(shù)主要有發(fā)光峰值波長(zhǎng)、半峰寬度和發(fā)光強(qiáng)度。在小電流發(fā)光二極管中，極限電流一般小于5MA。近年來也開始配置簡(jiǎn)易形式的CRT接口，可以較方使池進(jìn)行圖形顯示。1．LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。如圖中(b)所示。七段顯示器可以顯示包括小數(shù)點(diǎn)的0到9數(shù)字與部分的英文字母。如果有多位數(shù)字要顯示時(shí)，可以用掃描的方式顯示，以節(jié)省控制腳位。通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的字形碼。動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片計(jì)算機(jī)采用的流行方法。目前，支持硬斷點(diǎn)的單片機(jī)仿真器已能很好地進(jìn)行c語(yǔ)言程序調(diào)試，為單片機(jī)編程使用c語(yǔ)言提供了便利條件。但是BASIC采用浮點(diǎn)運(yùn)算，導(dǎo)致程序復(fù)雜且執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)，即使BASIC編譯器也未能解決這個(gè)問題。與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言程序在開發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、程序可靠性等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。C51程序開發(fā)過程如圖10所示：圖10 C51程序開發(fā)過程 C51程序結(jié)構(gòu)與一般C語(yǔ)言相似，C51程序的基本單位是函數(shù)。C51程序的一般格式如下：類型 函數(shù)名（參數(shù)表)參數(shù)說明：{ 數(shù)據(jù)說明部分：執(zhí)行語(yǔ)句部分：}在程序中，函數(shù)有三種形態(tài)：函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用和函數(shù)說明。函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用不分先后，但若調(diào)用在定義之前，必須在調(diào)用前先進(jìn)行函數(shù)說明。庫(kù)函數(shù)是C51在庫(kù)文件中已定義的函數(shù)，其函數(shù)說明在相關(guān)的頭文件中。、利用C51程序編寫延時(shí)程序?yàn)榱搜驖u進(jìn)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的功能，這里我們即使用了單片機(jī)中的定時(shí)器，也直接采用軟件的延時(shí)程序定時(shí)控制發(fā)光二極管的亮滅。但是，這不失為一種簡(jiǎn)單的解決方案。i) for(j=248。在本電路中，用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)燈的閃爍功能。這兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別是兩個(gè)8位的RAM單元組成的，即每個(gè)計(jì)數(shù)器都是16位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量是65536。定時(shí)器是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過12分頻后獲得的一個(gè)脈沖源。 如何使用MCS51單片機(jī)的定時(shí)器呢？ 使用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器主要和編程有關(guān)。TMOD是一個(gè)8位的特殊功能寄存器，對(duì)應(yīng)的地址為89H，不可位尋址。TMOD的低4位是用于控制T0的字段，高四位用于控制T1。GATE=1時(shí)，在此種情況下定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的開關(guān)不僅要由TR0來控制，而且還要受到INT1引腳的控制，只有TR1為1，且INT1引腳也是高電平，定時(shí)器才能開始工作。當(dāng)然，一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器同一時(shí)刻要么作定時(shí)用，要么作計(jì)數(shù)用，不能同時(shí)用?！窆ぷ鞣绞?：M0=0，M1=1。在工作方式2，只有低8位參與計(jì)數(shù)，而高8位不參與計(jì)數(shù)，用作