【文章內(nèi)容簡介】 個輸出端。 LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng) LE為“ 1”時，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng) LE由“ 1”變“ 0”時，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE為輸出允許端：當(dāng) OE=0時，三態(tài)門打開； 當(dāng) OE=1時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 交通管理的方案論證 東西、南北兩干道交于一個十字路口，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。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間。設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表 2。 表 2 東西道 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 ?? 南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 ?? 60S 5S 80S 5S ?? 15 表 2說明： （ 1）當(dāng)東西方向為紅燈，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。時間為 60秒。 （ 2）黃燈閃爍 5秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （ 3）當(dāng)東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時間為 80秒。 東西方向車流大 通行時間長。 （ 4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 選用 設(shè)備 8031（ AT89S52） 單片機(jī)一片選用設(shè)備： 8031 單 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)碼管兩個雙向晶閘管若干， 7805三端穩(wěn)壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關(guān)鍵盤、連線若干。 4． 2． 1 系統(tǒng)總框圖如下： 圖 6 4． 2． 2 交通燈硬件線路圖 16 P1_0 (TIM2)2P1_1 (TIM2EX)3P1_24P1_35P1_46P1_5 (MOSI)7P1_6 (MISO)8P1_7 (SCK)9RESET10P3_0 (RXD)11P3_1 (TXD)13P3_2 (INT0)14P3_3 (INT1)15P3_4 (TIM0)16P3_5 (TIM1)17P3_6 ( WR )18P3_7 ( RD )19X2 (OUT)20X1 (IN)21GND22P2_0 (A8)24P2_1 (A9)25P2_2 (A10)26P2_3 (A11)27P2_4 (A12)28P2_5 (A13)29P2_6 (A14)30P2_7 (A15)31PSEN32ALE / PROG33VPP / EA35P0_7 (AD7)36P0_6 (AD6)37P0_5 (AD5)38P0_4 (AD4)39P0_3 (AD3)40P0_2 (AD2)41P0_1 (AD1)42P0_0 (AD0)43VCC44NC12NC23NC34NC1AT89S5224JIwhite black5V1230pF30pFS122uF5VS21 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 109123456781615141312111091 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 1095VD27O15O39GND10O515D38O412O719D03D718D514O02D413D14VCC20D617OE1O26LE11O616SN74LS373N5VRED1GREEN2YELLOW2RED2YELLOW1GREEN1A11A26f2g3e4d5c8DP7b9a10f2g3e4d5c8DP7b9a101OE11A121A241A361A48GND101Y4121Y3141Y2161Y118VCC202Y432Y352Y272Y192A1112A2132A3152A4172OE195V5V31 2 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2040 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2PB3PB4PB5PB6PB7VccD7D6D5D4D3D2D1D0RESETWRPA7PA6PA5PA482555VA11A26RED5VVCC 17 4． 2． 3 系統(tǒng)工作原理 （ 1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 8051單片機(jī) P1輸入到 系統(tǒng)。 （ 2）由 8051單片機(jī)定時器每秒鐘通過 P0口向 8255的數(shù)據(jù)口送信息，由 8255的 PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由 8255的 PC口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。 （ 3） 8051 通過 設(shè)置 各個信號等的燃亮?xí)r間、通過 8031 設(shè)置，綠、紅時間分別為 60秒、 80秒循環(huán)由 8051的 P0口向 8255的數(shù)據(jù)口輸出。 （ 4）通過 8051單片機(jī)的 ，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。 （ 5） 紅燈倒計時時間， 當(dāng)有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進(jìn)行報警， 3S后 然后恢復(fù)正常。 （ 6）增加 每次綠燈時間 車流量檢測的功能 ，并且通過查詢 ，開關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （ 7）綠燈時間倒計時完畢，重新循環(huán)。 第五章 控制器的軟件設(shè)計 每秒鐘的設(shè)定 延時方法可以有兩種一中是利用 MCS51內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定 1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。 計數(shù)器硬件延時 計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到 TH 和 TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1到全 0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為 C和計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式： TC=MC 式中， M為計數(shù)器摸值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0時 M為 213 ；在方式 1時 M的值為 216；在方式 2和 3為 28 計算公式 T=（ M－ TC） T 計數(shù) 或 TC＝ MT／ T 計數(shù) T 計數(shù) 是單片機(jī)時鐘周期Ｔ ＣＬＫ 的 12倍； TC 為定時初值 如單片機(jī)的主脈沖頻率為Ｔ ＣＬＫ 12MHZ ，經(jīng)過 12分頻 18 方式 0 TMAX＝ 213 ＊１微秒＝ 方式１ TMAX＝ 216 ＊１微秒＝ 顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題． １秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為 20 的軟件計數(shù)器和使 T0 定時 50 毫秒．這樣每當(dāng) T0到 50 毫秒時 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。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。 相應(yīng)程序代碼 （１） 主程序 定時器需定時 50 毫秒，故 T0 工作于方式１。 初值： TC＝ MT／ T 計數(shù) ＝ 2１６ －50ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。 令 T0為定時器方式１ MOV TH0, 3CH 。裝入定時器初值 MOV TL0, BOH。 MOV IE, 82H 。開 T0中斷 SEBT TR0；啟 動 T0計數(shù)器 MOV RO,14H。軟件計數(shù)器賦初值 LOOP:SJMP ；等待中斷 （２）中斷服務(wù)子程序 ORG 000BH AJMP BRTO ORG 00BH BRTO:DJNZ R0， NEXT AJMP TIME 。 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ： MOV R0，＃ 14H；恢復(fù) R0值 MOV TH0, 3CH 。重裝入定時器初值 MOV TL0, BOH。 19 MOV IE, 82H RET1 END 軟件延時 MCS51的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8031單片機(jī)的工作頻率為 6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的 12倍，所以一個機(jī)器周期的時間為 12*（ 1/6M） =2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定 1秒的時間。 具體的延時程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時 1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RET DELAY1:MOV R6,0 延時 125ms 子程序 MOV R5,0 DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV Rn， DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為 2 機(jī)器周 期數(shù)為 1 所以此指令的執(zhí)行時間為 2ms DELAY1 為一個雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為 256*256=65536 所以延時時間 =65536*2=131072us 約為 125us DELAY R4設(shè)置的初值為 8 主延時程序循環(huán) 8次，所以 125us*8= 1秒 由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。 時間及信號燈的顯示 8051并行口的擴(kuò)展 8051雖然有 4個 8位 I/O端口 ,但真正能提供借用的只有 P1口 ,因為 P2和 P0口通常用于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也有它的第二功能。因此， 8031通常需要擴(kuò)展。由于我們用 20 外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計時初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用 到一個 I/O端口，顯然 8031的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 擴(kuò)展的方法有兩種：（ 1）借用外部 RAM地址來擴(kuò)展 I/O端口；（ 2）采用 I/O接口新片來擴(kuò)充。我們用 8255并行接口信片來擴(kuò)展 I/O端口。 ： 當(dāng)定時器定時為 1 秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間 ，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計數(shù)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。 8255PA 口輸出信號接信 號燈： 由于發(fā)光二極管為共陽極接法，輸出端口為低電平，對應(yīng)的二極管發(fā)光，所以可以用置位方法點亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接： LED 燈的顯示原理 :通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點量而顯示不同的字形如 SP， g,f,e,d,c,b,a 管角上加上７ＦＨ所以 ＳＰ上為０伏，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８ 采用共陰級連接 : 其中 PC0\PB0a, PC1\PB1b, PC2\PB2c, PC3\PB3d, PC4\PB4e, PC5\PB5f, PC6\PB6g PC7\PB7 SP接地 顯示數(shù)值 dop g f e d c b a 驅(qū)動代碼（ 16進(jìn)制） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1