【文章內(nèi)容簡介】 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 MCS—51 的中斷源8051 有 5 個中斷源，它們是兩個外中斷 INT0（ ）和 INT1（）、兩個片內(nèi)定時/計數(shù)器溢出中斷 TF0 和 TF1，一個是片內(nèi)串行口中斷 TI 或 RI，這幾個中斷源由TCON 和 SCON 兩個特殊功能寄存器進行控制,其中 5 個中斷源的程序入口地址如表 4 所示：表 3 中斷源程序入口中斷源的服務程序入口地址中斷源 入口地址外中斷 0 0003H定時 /計數(shù)器 0 000BH外中斷 1 0013H定時 /計數(shù)器 0 001BH串行口中斷 0023H 交通燈中的中斷處理流程（１）現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復：有特殊車輛要通過時就要進行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護好，當中斷執(zhí)行后再恢復現(xiàn)場，包括信號燈和時間顯示電路。（２）中斷打開和中斷關(guān)閉：為了使特殊車輛通行按一下打開中斷開關(guān)就可以打開中斷，關(guān)閉中斷開關(guān)就關(guān)閉中基于單片機的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計9斷。（３）中斷服務程序：有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務，中斷服務程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果南北方向有特殊車輛要求通過，南北方向轉(zhuǎn)換為綠燈，東西方向為紅燈；如果東西方向有特殊車輛要求通過，東西方向轉(zhuǎn)換為綠燈，南北方向為紅燈。（４） 中斷返回：執(zhí)行完中斷服務程序后，必然要返回，即回交通燈信號回到中斷前狀態(tài)，顯示時間也和中斷前一樣。 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用 AT89C51 單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8 個 LED 東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，若干按鍵組成時間設(shè)置和緊急按鈕。 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機為核心，系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈，LED 顯示，按鍵，組成。其具體的硬件電路總圖如圖 所示。其中 P0 用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管，P1 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1 和XTAL2 接入晶振時鐘電路，REST 引腳接上復位電路， 與 對數(shù)碼管進行片選， 即 INT0 緊急情況處理按鍵， 即 INT1 接時間調(diào)整中斷按鍵。 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動復位之后，系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P1口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯 P0 口，在此同時用軟件方法計時 1 秒，到達 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應狀態(tài)碼值以及時間值，當然，還要開啟兩個外部中斷，其一為緊急情況處理中斷，一旦信號有效，即 K3 鍵為低電平時進入中斷服務子程序，東西南北路口的紅燈全亮禁止全部通行，再按一下Ｋ３鍵，中斷結(jié)束返回。其二為通行時間調(diào)整中斷，若 K4 按鍵有效，進入相應的中斷子程序，對時間進行調(diào)整，此后再按 K4 鍵則中斷結(jié)束返回?；趩纹瑱C的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計10?WPBVGND9865東/TEXIxALO+fgedcbaQ圖 5 基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)電路圖 其它硬件介紹及連接 八段 LED 數(shù)碼管LED 顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價格低、壽命長、維護簡便等優(yōu)點。LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。以八段共陽管為例，它有 8 個發(fā)光二極管(比七段多一個發(fā)光二極管，用來顯示 dP，即點)，每個發(fā)光二極管的陽極連在一起，如圖 所示。這樣，一個 LED 數(shù)碼管就有 I 根位選線和8 根段選線，要想顯示一個數(shù)值，就要分別對它們的高低電平來加以控制。為方便起見，本文主要討論共陽八段 LED 數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。圖 6 LED 數(shù)碼管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)光二極管是否點亮而顯基于單片機的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計11示不同的字形，如 dp，g,f,e,d,c,b,a 全亮顯示為８，采用共陽極連接驅(qū)動代碼，代碼表如下表 5 所示。表 5 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值 dp,g,f,e,d,c,b,a 驅(qū)動代碼0 11010000 C0H1 11111001 F9H2 10100100 A4H3 10110000 B0H4 10011001 99H5 10010010 92H6 10000010 82H7 11111000 F8H8 10000000 80H9 10010000 90H相應在程序軟件上，可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出需要顯示的個位和十位，然后有 DPTR 調(diào)取 LEDMAP 的代碼。LED8 段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對 2 為顯示器。四個方位上總共用 8 個 LED 接在單片機的 IO 口上。雖然路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的 IO 口是對稱的。如圖 所示，其中 A，B 分別是 P0，P1 的網(wǎng)絡(luò)標號。圖 7 LED 連接圖 發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計的特點，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個方向上設(shè)置紅綠黃燈，總共 4 組。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖 8 所示?；趩纹瑱C的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計12圖 8 信號燈的連接 按鍵控制本設(shè)計設(shè)置了有 5 個鍵：K1 鍵 ,K2 鍵 ，K3 鍵 ，K4 鍵 ，K5 鍵，每個按鍵一端接地，另一端接對應的 P3 端口。低電平有效，當按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知道相應的輸入信息。5 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 程序主體設(shè)計流程全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED 顯示程序緊停程序，中斷服務子程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。整個軟件程序方面主要分兩大部分：主程序部分和中斷處理程序。流程圖如圖 9 所示?；趩纹瑱C的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計13開始系統(tǒng)初始化東西亮綠燈，南北亮紅燈調(diào)顯示子程序（動態(tài)顯示）東西，南北方向換向東西黃燈閃爍，南北亮紅燈燈中斷處理子程序處理返回 圖 9 系統(tǒng)總流程圖設(shè)計說明：該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用的是順序執(zhí)行并反復循環(huán)的方法。智能交通燈控制系統(tǒng)在正常工作的情況下，每 20s 循環(huán)變化一次。每個循環(huán)周期在還剩5s 時，正在通行路口的黃燈同時點亮并開始閃爍，以提醒路人上的行人及車輛，交通燈即將發(fā)生變化。在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務子程序進行相關(guān)操作。 理論基礎(chǔ)知識 定時器原理定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加 1 直至減完為模值，這個初值是送到 TH 和 TL 中的。它是以加法記數(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，即所要求的計數(shù)值設(shè)定為 C，把計數(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)器模值。計數(shù)值并不是目的，目的是時間值，設(shè)計 1 次的時間，即定時器計數(shù)脈沖的周期為 T0，它是單片機系統(tǒng)主頻周期的 12 倍，設(shè)要求的時間值為 T，則有 C=T／T0。計算通式變?yōu)椋篢=（M －TC ）T0模值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0 時 M 為 8192；在方式 1 時 M 的值為 65536；在方式 2 和 3 為 256。就此可以算出各種方式的最大延時。如單片機的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過 12 分頻后，若采用方式０最大延時只有 毫秒，采用方式１最大延時也只有 毫秒。這就是為什么掃描周期為 50ms 的原因，基于單片機的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計14若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時間計時方面卻不可能只用計數(shù)器，因為顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們還必須采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題。 軟件延時原理MCS51 的工作頻率為 12MHZ，機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的 12 倍，所以一個機器周期的時間為 12*（1/12MHZ）=1us。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，但同時由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。 中斷原理本系統(tǒng)主要使用了外部中斷，中斷信號有引腳 INT0 和 INT1 輸入，低電平有效，CPU每個時鐘周期都會檢測 INT0 和 INT1 上的信號，8051 允許外部中斷以電平方式或負邊沿方式兩種中斷方式輸入中斷請求信號，可由用戶通過設(shè)置 TCON 中 IT0 和 IT1 位的狀態(tài)來實現(xiàn)。以 IT0 為例，IT0=0，為電平觸發(fā)方式，IT0=1，為負邊沿觸發(fā)方式，本設(shè)計采用電平方式，IE0 為其中斷標志位，有中斷信號則置位，中斷服務子程序響應后，IE0 自動清零。IE 中的 EA 為允許中斷的總控制位，為 1 開啟，EX0 為外部中斷允許控制位，為 1開啟。在優(yōu)先級的允許下，一旦有外部中斷信號產(chǎn)生，單片機 CPU 首先保護斷點，PC 值進棧，然后執(zhí)行相應的中斷服務子程序，執(zhí)行完后，用 RETI 指令返回，此時 CPU 會從堆棧中取保存的斷點地址，送回 PC，程序再正常執(zhí)行。 子程序模塊設(shè)計 狀態(tài)燈顯示及判斷在本設(shè)計中，實際控制的燈只有 6 個，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈，南北綠燈，南北黃燈。定義 IO 端口如下，其中均是低電平有效。H_RED BIT H_YELLOW BIT H_GREEN BIT L_RED BIT L_ YELLOW BIT L_ GREEN BIT 共有 4 鐘狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（0F3H） ；東西紅燈亮，南北黃燈亮（0F5H） ；東西綠燈亮，南北紅燈亮（0DEH） ；東西黃燈亮，南北紅燈亮（0EEH） 。括號中是 P1 端口 8 個引腳值對應的十六進制碼。用于顯示發(fā)光二極管時，部分程序如下： 。東西紅，南北綠，計時時間為 20s MOV P1,0F3H MOV 60H,61HA1: MOV R1,50A2: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R1,A2 MOV A,60H MOV R0,60H基于單片機的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計15 ADD A,99H DA A MOV 60H,A CJNE R0,05H,A1 LED 倒計時顯示LED 計時每 1 秒都要刷新 1 次，采用的是動態(tài)顯示，首先將 R4 除以 10H，整數(shù)即十位放在 50H 中，余數(shù)即個位放在 51H 中，設(shè)置 7 段 LED 顯示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表，用數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR 指向數(shù)據(jù)表的首地址，再加