【正文】 ............................................................................................................ 21 源程序： ..................................................................................................................................... 22 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 1 課程設(shè)計(jì) 任務(wù)書 學(xué)生姓名： XXX 專業(yè)班級(jí)： 物流 工程卓越 1001 指導(dǎo)教師： 朱宏輝 工作單位： 物流工程 題 目 : 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 初始條件： 1. 熟悉背景資料和任務(wù) ： 熟悉給定的背景資料和數(shù)據(jù)，明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求；擬訂設(shè)計(jì)計(jì)劃和初步方案。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。1914 年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無幾。傳統(tǒng)的城市道路交通控制指的是區(qū)域交叉口信號(hào)燈控制，而城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制，是在整個(gè)城市范圍內(nèi)對(duì)交通進(jìn)行控制，這無論是從理論角度還是實(shí)踐角度，都是一個(gè)極其復(fù)雜的大系統(tǒng)控制問題。 1858 年，在英國(guó)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(hào)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(cè)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(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)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。系統(tǒng)除基本的交通功能外，還具有倒計(jì)時(shí)，時(shí)間設(shè)置。 程序開始運(yùn)行先南北段通行、東西段禁止 60s，后東西段通行、南北段禁止 60s，依此循環(huán)。 繁忙模式：南北段、東西段的通行時(shí)間改為 45s，其中左拐的時(shí)間改為 15s，其它與正常模式類似。 狀態(tài)燈顯示的理論分析：黃燈閃爍同樣可以利用定時(shí)器中斷。系統(tǒng)硬件框圖如下圖 21： 圖 21 硬件框圖 該系統(tǒng)主控芯片單片機(jī)采用 AT89C51，它內(nèi)部具有 128 個(gè) 8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128 個(gè)專用寄存器單元，兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向，可以滿足該控制程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 法案二：完全采用點(diǎn)陣式 LED 顯示。它屬于電流控制型 半導(dǎo)體器件 ，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。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。 AT89S51 共有 5個(gè)中斷源，其中又 2 個(gè)外部中斷源和 3 個(gè)內(nèi)部中斷源。 P0 口： P0口是一組 8 位雙向 I／ 0口。 當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳 出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE／ PROG———— ：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 PSEN———— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN———— ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 11 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN————有效，即輸出兩個(gè)脈沖。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H－FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 如圖 32 所示。具體數(shù)值可以由 RC 電路計(jì)算出時(shí)間 常數(shù)。 RERST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。 本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路，如圖 32所示 圖 32 復(fù)位電路圖 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于 20μ s，且為頻率低于 12MHz 的方波。通過七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。使用時(shí)公共陽極接 +5V。 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 14 圖 33 LED引腳圖及兩種連接方法 此設(shè)計(jì)用共陰級(jí)的 2位數(shù)碼管，如圖 34所示： 圖 34 二位數(shù)碼管 經(jīng)過萬用表測(cè)定，此設(shè)計(jì)所用的數(shù)碼管的引腳圖，如下圖 35 所示： 圖 35 實(shí)物數(shù)碼管引腳圖 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 15 LED 顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示 （ 1）靜態(tài)顯示，是指顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。對(duì)于多位 LED 顯示器的接口電路來說，需要有兩個(gè)輸出口：各位數(shù)碼管的段控線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位的 I/O口控制，還學(xué)要一個(gè)輸出口輸出位控制信號(hào)，“位控”實(shí)際上就是對(duì) LED 顯示器的公共端進(jìn)行控制，位控信號(hào)的數(shù)目與顯示器個(gè)數(shù)相同。 本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)二位一體共陰數(shù)碼管，不管將幾位數(shù)碼管連在一起，數(shù)碼管的顯示原理都是一樣的，用 P0 口來控制 LED 數(shù)碼管的段控線和和利用 P2 口控制位控線，動(dòng)態(tài)顯示采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示及循環(huán)點(diǎn)亮每一個(gè)數(shù)碼管，雖然任何時(shí)刻都只有一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮，但由于人眼存在暫留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時(shí)間足夠短，就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。不同的 半導(dǎo)體材料 中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。它的正向 伏安特性曲線 很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流 電阻 以控制通過管子的 電流 。 按鍵圖如 37 所示： 圖 37 按鍵模塊 這里用到了二極管做開關(guān)，是為了防止有一按鍵被按下 3 根線同時(shí)被低， 中斷無效。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。 Keil uVision4 介紹 本課題采用 Keil uVision4 軟件開發(fā)系統(tǒng)， Keil uVision4 是美國(guó) Keil Software公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 uVision4 提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于 MCU 的 I/O 引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。 本設(shè)計(jì)是一款的多功能交通 燈，采用 AT89C51 單片機(jī)為核心， 2 位 LED 數(shù)碼管顯示，本設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)模塊、顯示模塊、發(fā)光二極管模塊、相關(guān)控制模塊等的模塊化設(shè)計(jì)與制作；整個(gè)設(shè)計(jì)過程是硬件和軟件相結(jié)合的，并采用 C語言編寫實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，通過幾次反復(fù)調(diào)試過程，使得我對(duì)匯編指令有了更深刻的理解。 （ 4）學(xué)會(huì)了利用 Keil uVision4對(duì) C語言進(jìn)行編譯過程 .更進(jìn)一步加深了對(duì) PROTEUS軟件的學(xué)習(xí)。就這，還沒做的很理想，還有好些功能可以加上去，像通過測(cè)流量來自動(dòng)調(diào)整通行時(shí)間，加個(gè)監(jiān)控電路，看門狗電路等。同時(shí)我也懂得，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，生活中也一樣，一定要意志堅(jiān)定，克服自己的畏難情緒 ,這樣才能將事情做好，才能干出一番成就。 //E_LED2 控制位 sbit W_LED1=P2^0。 //S_LED2 控制位 sbit N_LED1=P2^2。 //E2_LED 黃燈 sbit E3_LED=P1^1。 //W2_LED 黃燈 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 23 sbit W3_LED=P1^1。 //N2_LED 黃燈 sbit N3_LED=P1^5。//S2_LED 黃燈 sbit S3_LED=P1^5。 //交通繁忙指示燈 sbit SPE_LED=P2^5。 //交通繁忙按鍵 sbit SPE_BUTTON=P3^6。 //東西方 向倒計(jì)時(shí)單元 char T_SN。 //1~~~~9 段選碼 /**********************延時(shí)子程序 ************************/ void Delay(uchar a) { uchar i。 h=T_EW/10。 W_LED2=1。 P0=table[h]。 E_LED1=0。 P0=table[l]。 S_LED2=0。 N_LED1=1。 } /**********************外部 0 中斷服務(wù)程序 ************************/ void EXINT0(void)interrupt 0 using 1 { if(NOM_BUTTON==0) //測(cè)試按鍵是否按下，按下為正常狀態(tài) { EW1=60。 BUSY_LED=0。 SN1=20。 //關(guān)正常信號(hào)燈 SPE_LED=0。 EWL1=0。 NOM_LED=0。 } } /**********************T0 中斷服務(wù)程序 *******************/ void timer0(void)interrupt 1 using 1 { static uchar count。 if(count==10) { if(Flag_S2_LED==0) //測(cè)試南北黃燈標(biāo)志位 {S2_LED=~S2_LED。 if(Flag_S2_LED==0) //測(cè)試南北黃燈標(biāo)志位 {S2_LED=~S2_LED。 BUSY_LED=0。 //定時(shí)器工作于方式 1 TH0=(6553650000)/256。 //開定時(shí)中斷 EX0=1。 T_SN=SN。 //SN 開黃燈信號(hào)位 E1_LED=0。 //SN 關(guān)黃燈顯示信號(hào) T_SN=SNL。//SN 左拐綠燈亮， EW 紅燈 Display()。 Display()。 SNL=SNL1。 while(T_EW=5) { P1=0x7d。//EW 黃燈亮，等待左拐信號(hào)， SN 紅燈 N1_LED=0。 E1_LED=1。 } /*******S7 狀態(tài) **********/ while(T_EW=0) { Flag_E2_LED=0。 } /***********賦值 **********/ EW=EW1。 } }