【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（記時器0外部輸入）T1（記時器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 ——P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。——P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。而單片機相當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，輸出設備一般有LED、電機等。RAM可被CUP隨機地讀寫，斷電后存儲的內容消失；ROM中的信息只能被讀取，一般用于存放固定的程序。由于倒計時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綠燈亮時表示可以通行，紅燈亮時表示禁止通行；⑶每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒（此時另一干道上的紅燈不變）；⑷十字路口要求有數(shù)字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間，具體要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均以秒為單位做減數(shù)器；⑸在黃燈亮時，原紅燈按1HZ的頻率閃爍；⑹當有急救車到達時，路口的信號燈全部變紅，讓急救車通過。⑶設計還對定時控制有所要求。對A、B組或C、D組而言，每當綠燈亮轉換成紅燈亮前幾秒（具體多長時間視實際情況而定）黃燈亮，當綠燈滅時黃燈也滅。叉口交通信號等的基本作用：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定時器/ 計數(shù)器0作為定時器，假設南北和東西的通車時間都為30 s ，外部中斷的延時為10 s ，要求對通行時間進行倒計時，從P1 口輸出，在LED上顯示并進行遞減。對于復雜的城市交通系統(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]到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用MCS 51系列的單片機來實現(xiàn)十字路口交通信號燈的控制。以此來實現(xiàn)十字路口交通燈的指示功能。該系統(tǒng)的屏幕時間顯示用倒計時方式表示紅綠燈的切換時間，時間顯示器的作用是協(xié)助紅綠燈工作，跟隨紅、綠燈反復地進行切換。、設計要求首先,要了解實際交通燈的變化規(guī)律. 假設一個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30 s. 轉狀態(tài)1 ,東西方向黃燈亮，南北方向紅燈按1HZ的頻率閃爍,延時5s . 再轉狀態(tài)2 ,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈通車,延時20 s. 轉狀態(tài)3 ,東西方向紅燈按1HZ的頻率閃爍，南北方向黃燈亮,延時5 s . 最后循環(huán)至狀態(tài)0. 這里的延時采用定時器0延時.其次,當有緊急救護車出現(xiàn)時,應使東西南北四個方向全亮紅燈,并延時10 s , 以便急救車通過,同時對通行時間進行倒計時,從P1口及P3口輸出在發(fā)光二極管,使用8051 定時器/ .再次,一般交通信號燈控制程序中使用軟件延時,軟件延時是靠執(zhí)行一個循環(huán)程序以進行時間延遲. 軟件定時的特點是時間精確,且不需外加硬件電路. 但軟件定時要占用CPU ,增加CPU 開銷,定時電路已經(jīng)集成在芯片中,這種由硬件電路完成,不占CPU 時間. 它通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn),即每個機器周期產生一個計數(shù)脈沖,也就是每個機器周期計數(shù)器加1. 計數(shù)值通過程序設定,改變計數(shù)值,也就改變了定時時間,使用起來既靈活又方便.、設計方法⑴選用MCS51單片機來實現(xiàn)，根據(jù)設計要求，交通信號燈控制器的外部輸出信號為主、副車道紅、黃、綠燈共12個驅動信號；編程使相應位復/置位來實現(xiàn)信號燈的亮/滅控制，使得十字路口的紅、綠燈交替點亮；在燈色交換時，黃燈閃爍提醒。對于精確定時，應該用計數(shù)器加以控制，硬件實現(xiàn)復雜度增加。假定急救車通過時間為10s，急救車通過后，交通燈恢復先前狀態(tài)。、器件和原理單片機是將中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM或EPROM）、定時器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個芯片上的微控制器（Microcontroller）。ROM中的內容只能用編程器專用設備寫入。為了方便理解，我們可以將單片機和PC機進行一個比較。有一些單片機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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，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廉的方案。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。這是由于內部上拉的緣故。 ——P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流?！猂ST：復位輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 ——XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。除了上文中介紹過的單片機外，單片機系統(tǒng)中的其他4個部分的主要作用和器件如下。晶振、復位電路輸入控制輸出顯示外圍功能器件單片機圖4 單片機系統(tǒng)的基本組成⑶輸出顯示：是指單片機將需要顯示的數(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。這是因為這類芯片的生產量很大，技術也很成熟。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就可以輕松實現(xiàn)。單片機工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。MCS51單片機的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要2個機器周期，還有兩條指令要4個機器周期才行。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的晶振電路是一種典型電路，分為內部時鐘方式和外部時鐘方式兩種。如果單片機的時鐘必須使用某一個外接的時鐘信號，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。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。復位引腳RST/Vpd通過片內一個施密特觸發(fā)器（抑制噪聲作用）與片內復位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出，在每個機器周期的S5P2有復位電路采樣依次。復位電路的實現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復位，即外部的復位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機工作，單片機的起停通過電源控制；另一種方法是在復位電路中設計按鍵開關，通過按鍵開關觸發(fā)復位電平，控制單片機的復位。這種復位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，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 信號燈控制和時間顯示電路一般二極管的點亮電流為5mA至10mA，在5V驅動時，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、半峰寬度和發(fā)光強度。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易形式的CRT接口，可以較方使池進行圖形顯示。1．LED顯示器結構與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，在單片機應用系統(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，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)顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再發(fā)送新的字形碼。動態(tài)掃描用分時的方法輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。動態(tài)顯示法是目前各種單片計算機采用的流行方法。目前，支持硬斷點的單片機仿真器已能很好地進行c語言程序調試，為單片機編程使用c語言提供了便利條件。但是BASIC采用浮點運算，導致程序復雜且執(zhí)行時間長，即使BASIC編譯器也未能解決這個問題。與匯編語言相比，C語言程序在開發(fā)速度、軟件質量、結構嚴謹、程序可靠性等方面有明顯優(yōu)勢。C51程序開發(fā)過程如圖10所示：圖10 C51程序開發(fā)過程 C51程序結構與一般C語言相似，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)調用和函數(shù)說明。函數(shù)定義和函數(shù)調用不分先后，但若調用在定義之前，必須在調用前先進行函數(shù)說明。庫函數(shù)是C51在庫文件中已定義的函數(shù)，其函數(shù)說明在相關的頭文件中。、利用C51程序編寫延時程序為了循序漸進地學習單片機的功能，這里我們即使用了單片機中的定時器，也直接采用軟件的延時程序定時控制發(fā)光二極管的亮滅。但是，這不失為一種簡單的解決方案。i) for(j=248。在本電路中，用定時器來實現(xiàn)燈的閃爍功能。這兩個計數(shù)器分別是兩個8位的RAM單元組成的，即每個計數(shù)器都是16位的計數(shù)器，最大的計數(shù)量是65536。定時器是由單片機的晶振經(jīng)過12分頻后獲得的一個脈沖源。 如何使用MCS51單片機的定時器呢？ 使用單片機的定時器/計數(shù)器主要和編程有關。TMOD是一個8位的特殊功能寄存器，對應的地址為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，在此種情況下定時器/計數(shù)器的開關不僅要由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，定時器才能開始工作。當然，一個定時/計數(shù)器同一時刻要么作定時用，要么作計數(shù)用，不能同時用。●工作方式1：M0=0，M1=1。在工作方式2，只有低8位參與計數(shù)，而高8位不參與計數(shù)，用作