【正文】 報(bào)警子程序 本設(shè)計(jì)中首先賦報(bào)警時(shí)間 3s初值，每秒鐘使其值減 1，直到減為 0，在其期間并判斷紅燈倒計(jì)時(shí)是否完畢，因?yàn)榈褂?jì)時(shí)完畢時(shí)，黃燈閃爍，不需要再報(bào)警；否則啟動蜂鳴器報(bào)警，警告有車輛或行人闖紅燈，這樣交警可以采取相應(yīng)的措施對闖紅燈者懲罰。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，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的系統(tǒng)的鍛煉。 在此，我還要感謝在校期間幫助我的同學(xué)和室友們，在我做畢業(yè)論文過程中，每當(dāng)我遇到困難時(shí)，他們都會給予我熱心的幫助，用友誼維系著寢室那份家的融洽。在繁忙的事務(wù)中依然抽出時(shí)間在學(xué)習(xí)方法上和設(shè)計(jì)方面給予了我大量的指導(dǎo)，并且一點(diǎn)點(diǎn)的指出我的論文中的不足及錯(cuò)誤，讓我在此期間順利的完成了畢業(yè)論文。系統(tǒng)不足之處是不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及只能根據(jù)車流手動改變紅綠燈時(shí)間。當(dāng)綠燈時(shí)間有車輛經(jīng)過時(shí)，車流量計(jì)數(shù)值加1，當(dāng)車流量低于或等于 99 時(shí)，雙位數(shù)碼管可以顯示，按下 S11鍵顯示東西方向車流量，按下 S12 鍵顯示南北方向車流量；當(dāng)車流量高于 99 時(shí)，雙位數(shù)碼管無法顯示，返回調(diào)用處重新計(jì)入。在段選碼和位選碼每送出一次后，應(yīng)保持 1ms 左右，這個(gè)時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。 開 始返 回 斷 點(diǎn)是 否 綠 燈 時(shí) 間 ？調(diào) 檢 測 車 流 量 與 顯 示 子 程 序調(diào) 報(bào) 警 子 程 序NY 圖 東西、南北路口紅外檢測中斷子程序流程圖 1ms 軟件延時(shí)子程序 MCS51 的工作頻率為 12MHZ，機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的 12 倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為 12*（ 1/12MHZ）=1us?；謴?fù) R0 值 AJMP TIME 。裝入定時(shí)器初值 MOV TL0,0BOH 。如單片機(jī)的主脈沖頻率為 12MHZ，經(jīng)過 12分頻后，若采用方式 0最大延時(shí)只有 毫秒，采用方式１最大延時(shí)也只有 毫秒。這里采用 T0 定時(shí)器中斷方法。每個(gè)按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。其中均是低電平有效。 圖 74HC240 引腳 74LS04 為非門電路，電路圖如圖 所示，作用是使輸入和輸出反相。它主要用于三態(tài)輸出，作為地址驅(qū)動器，時(shí)鐘驅(qū)動器和總線驅(qū)動器，定向發(fā)送器等。 D D2 分別作為東西路口紅 外發(fā)射和接受管； D D4 分別作為南北路口紅外發(fā)射和接受管。判斷紅外發(fā)光二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方 法。如果WDI 保持高電平超過看門狗定時(shí)周期（ ）， RESET 端將發(fā)生200ms 的負(fù)脈沖使 CPU 復(fù)位。 PFI：電池故障輸入。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。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。以共陰極結(jié)構(gòu)為例，如dp， g,f,e,d,c,b,a 管角上加上 7FH，因此 dp 上為 0v，則二極管全亮顯示為 8。以八段共陰管為例，它有 8 個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示 dp，即點(diǎn) )。 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 X X X X X 0 0 00H 為 8255 的PA 口 0 X X X X X 0 1 01H 為 8255 的PB 口 0 X X X X X 1 0 02H 為 8255 的PC 口 0 X X X X X 1 1 03H 為 8255 的控制口 由于 89C51 是分時(shí)對 8255 和儲存器進(jìn)行訪問 ,所以與 89C51的 P0 口不會發(fā)生沖突。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(shí) C口的 5 條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 D0： C 口低 4 位功能（ 1=輸入， 0=輸出）。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。 表 接口與對應(yīng)的數(shù)值功能表 ~ 設(shè)置紅燈初值 設(shè)置綠燈初值 1 * * 否 否 0 0 00H 01H ...... 63H 否 0 1 ...... 99 1 00H 01H ...... 63H 0 1 ...... 99 否 當(dāng) S9按下時(shí) 為低電平，設(shè)置初值（當(dāng) S8 按下時(shí)設(shè)置設(shè)置綠燈初值，當(dāng) S8 斷開時(shí)設(shè)置紅燈初值）；當(dāng) S9 斷開時(shí)，不重新設(shè)置紅綠燈初值。這時(shí)，可將每個(gè)按鍵直接接在一根 I/O 接口線上，這種連接方式的鍵盤稱為獨(dú)立式鍵盤。單片機(jī)的外部時(shí)鐘方式由外接時(shí)鐘源提供，頻率范圍較廣。 （ 4） EAVPP ：片外 ROM 允許訪問端 /編程電源端。 89C51 單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種： （ 1） XTAL1：片內(nèi)振蕩 器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。 單片機(jī)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(jì)算機(jī)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)。 圖 總線結(jié)構(gòu) 現(xiàn)在說明如下： （ 1）中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單 片機(jī)的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，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(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。重新循環(huán)。系統(tǒng)的總體框圖如圖 所示。 系統(tǒng)總框圖 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)，共分以下幾個(gè)功能模塊：單片機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、倒計(jì)時(shí)模塊、看門狗電路模塊、紅外對管檢測模塊等。紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間，是根據(jù)道口東西向和南北向的車流量，利用統(tǒng)計(jì)方法確定的。 （ 1）倒計(jì)時(shí)顯示 倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通 過”兩者間作出合適的選擇。由于本設(shè)計(jì)中的安全性要求較高，所以采用硬件看門狗方案。但可靠性差，需要占用系統(tǒng)內(nèi)存。 行列式鍵盤每條行線與列線在交叉處不直接相通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接，當(dāng)按鍵較多時(shí)可采用行列式鍵盤以節(jié)省 I/O接口。時(shí)間為 60 秒。到 90 年代中期，由于受到國外 ITS 研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對 ITS 的研究。本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)出一款良好的 交通燈控制系統(tǒng)來改善交通紊亂問題，目的性強(qiáng)，也具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 car runs a red light to alarm。 十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。本系統(tǒng) 采用 MSC51系列單片機(jī) ATSC51和可編程并行 I/O接口芯片 8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過 AT89C51 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(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩 5秒時(shí)黃燈閃爍警示（交通燈信號通過 PA 口輸出，顯示時(shí)間直接通過 8255 的 PC 口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；通過設(shè)置“看門狗電路”來防止單片機(jī)死機(jī)，提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性；綠燈時(shí)間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。我國機(jī)動車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)由于歷史等各種原因相對滯后。到 1963 年加拿大多倫多市建立了一套使用IBM650 型計(jì)算的集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號系統(tǒng)，從而標(biāo)志著城市道路交通信號系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 1 系統(tǒng)總體方案 交通管理的方案論證 方案設(shè)想 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。時(shí)間為 80 秒。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的接口數(shù)量不多，故選擇此方案。 硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，它實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出溢出脈沖。該方案占用接口資源多，顯示亮度由保證，但硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，實(shí)用于并行接口資源較少以及對顯示沒有要求的場合。 （ 2）車流量檢測及調(diào)整 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市人口和機(jī)動車擁有量在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時(shí)有發(fā)生。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)接口，一般情況下有獨(dú)立式和行列式兩種。 鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時(shí)間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到 LED 數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。 （ 4）通過 8051 單片機(jī)的 位來控制系統(tǒng)是繼續(xù)工作或設(shè)置初 值，當(dāng) 位為 0，就對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，為 1系統(tǒng)就繼續(xù)工作。存儲器用于存儲單片機(jī)程序和數(shù)據(jù)。 （ 4）定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM) AT89C51 有兩個(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。 89C51 有 40 條引腳 ,與其他 51 系列單片機(jī)引腳是兼容的。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。 89C51 單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn) ,信號由 RESET(RST)引腳輸入 ,高電平有效 ,在振蕩器工作時(shí) ,只要保持 RST 引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期 ,單片機(jī)即復(fù)位 .復(fù)位后 ,PC 程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變 .復(fù)位電路一般有上電復(fù)位和上電∕按鍵手動復(fù)位 2種 ,如圖 所示。本系統(tǒng)采用 晶振，電容選 22pF 或 30pF 均可。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。通常 A 口、 B 口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。 D D5： A 口方式選擇。每一個(gè)端口都可以用作輸入或輸出。因此，8051 通常需要擴(kuò)展。 1Q8Q 為 8 個(gè)輸出端。 LED 數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。四個(gè)方位上總共用 8個(gè) LED 數(shù)碼管接在單片機(jī)的 I/O 擴(kuò)展口 8255 上。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兩種方式。 MAX692 是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。 RESET ：復(fù)位輸出引腳，低電平有效。 紅外對管檢測電路由紅外發(fā)射電路和紅外接收管電路組成。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 圖 紅外對管檢測電路 驅(qū)動和放大電路 為了提高數(shù)碼管的亮度，和使單片機(jī)正常工作，以使蜂鳴器正常報(bào)警，常使用驅(qū)動電路 。 表 74LS244 真值表 輸入 (1G ,2G =0 時(shí) ) 輸出 (Y) A B 1Y 2Y 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 74LS244 引腳如圖 所示。由紅外線接收管（ VDL） 將接收到的紅外反射信號變?yōu)殡娒}沖后，通過 C R23 加至電壓放大器的輸人端，進(jìn)行脈沖幅度的放大，然后輸入到單片機(jī)的 I/O 接口上。 在用于顯示發(fā)光二極管時(shí)，直接由 MOV 指令將十六進(jìn)制碼送入 P0 口。如圖 所示。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值，即所要求的計(jì)數(shù)值設(shè)定為 C，把計(jì) 數(shù) 初 值 設(shè) 定 為 TC 可 得 到 如 下 計(jì) 算 通 式 ： TC M C?? （ ） 式中： M為計(jì)數(shù)器模值。 （ 2） 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。啟動 T0 計(jì)數(shù)器 MOV RO,14H 。以 IT0 為例， IT0=0，為電平觸發(fā)方式， IT0=1，為負(fù)邊沿觸發(fā)方式，本設(shè)計(jì)采用邊沿觸發(fā)方式， IE0 為其中斷標(biāo)志位，有中斷信號則置位，中斷服務(wù)子程 序響應(yīng)后， IE0 自動清零。 開 始結(jié) 束1 m s 延 時(shí) 預(yù) 定 值是 否 夠 1 m s ?延 時(shí)NY 圖 1ms 延時(shí)子程序流程圖 時(shí)間顯示子程序 本設(shè)計(jì)采用動態(tài)顯示方式。該系統(tǒng)的時(shí)間顯示子程序流程圖如圖 所示。本系統(tǒng)的報(bào)警子程序流程圖如圖 所示。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)的思路技巧，特別是對匯編語言的掌握方面能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下了 良好的基礎(chǔ)。四年了，仿佛就在昨天。在畢業(yè)論文結(jié)尾之際，借此機(jī)會，我向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我支持和幫助的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！ 首先要感謝我的指導(dǎo)老師 —— 王笑宇老師。并通過“看門狗電路”來提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性，使控制器更加穩(wěn)定可靠。 開 始結(jié) 束賦 5 s 初 值調(diào) 時(shí) 間 顯 示 子 程 序東 西 、 南 北 方 向 黃 燈 亮黃 燈 是 否 亮 0 . 5 s ？東 西 、 南 北 方 向 黃 燈 滅黃 燈 是 否 滅 0 .