【文章內(nèi)容簡介】 外部中斷 1 T0 定時器 0的外部輸入 T1 定時器 1的外部輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 11 數(shù)據(jù)總線是由 P0 口提供的， P0 口本身能以多種方式提供數(shù)據(jù)總線和地址總線。當 ALE 輸出信號為高電平時， P0 將輸出的數(shù)據(jù)鎖入總線驅動器中作為地址的低 8 位，然后和 P2 送出來的高 8 位地址一起組成一個完整的 16 位地址，以尋址到外部的 64KB 的地址空間。 （ 3） 控制總線 （ CB） 由部分 P3口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨立控制線 RESET、 EA 、 ALE、 PSE 組成。 AT89C51 內(nèi)部 結構框圖 如圖 ： 圖 AT89C51 內(nèi)部功能圖 各模塊實現(xiàn)原理的分析和說明 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括復位電路，時鐘電路。 12 （ 1） 復位電路 復位電路是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序遠行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要復位鍵以重新啟動。 根據(jù)電路工作 原理，本設計電路如圖 所示 按鍵電平復位。 圖 按鍵電平復位電路圖 復位信號的產(chǎn)生： RST 引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期（即 2 個機器周期）以上，若使用頻率為 12MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過 2μ s 才能完成復位操作。整個復位電路包括信片內(nèi)外兩部分，外部電路產(chǎn)生的復位電路送施密特觸發(fā)器，再有片內(nèi)復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的 輸出進行采樣。 （ 2） 時鐘電路 單片機本身就是一個復雜的時序電路，時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號。單片機芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2，在芯片外部通過兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，其結構圖如圖 。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不直接使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時鐘信號。在二分頻的基礎上再三分頻產(chǎn)生 ALE 信號， 在二分頻的基礎上再六分頻得到機器周期信號。 13 圖 時序振蕩電路 數(shù)顯模塊 用 12只發(fā)光二極管模擬交通信號燈，以單片機的 P1 控這 12 只發(fā)光二極管，在 P1 口與發(fā)光二極管之間采用 74LS07 作驅動電路，口線輸出高電平則 “ 信號燈 ” 熄，口線輸出低電平則 “ 信號燈 ” 亮。如表 所示。當東西方向亮綠燈時，南北方向亮紅燈， ， 送高電平，點亮 25S 時東西方向繼續(xù)亮綠燈，南北方向亮黃燈， ， 送高電平黃燈持續(xù)點亮 5S 鐘，當點亮 30S 時東西方向亮紅燈，南北方向亮綠燈， ， 為高電平，點亮 25S 時南北方向繼續(xù)亮綠燈，東西方向亮黃燈， ， 為高電平點亮 5S 鐘， 30S 后東西方向亮綠燈時，南北方向亮紅燈， ， 送高電平，再重復上述過程。如圖 所示。 表 各口線控制功能及相應控制碼 控 制 碼 狀態(tài)說明 (空 ) (空 ) A 線紅燈 A 線 綠紅 A 線 黃燈 B 線 黃燈 B 線 綠燈 B 線 紅燈 1 1 0 1 1 1 0 1 0F5H A 線禁止， B 線放行 1 1 0 1 1 0 1 1 0DBH A 線禁止， B 線警告 1 1 1 0 1 1 1 0 0EEH A 線放行， B 線禁止 1 1 1 1 0 1 1 0 0F6H A 線警告， B 線禁止 14 圖 交通車道信號燈電路 當發(fā)光二極管發(fā)光時，數(shù)顯同步顯示 30S， 給相應的口線送段碼和位碼就可顯示。東西方向亮紅燈時，相應的數(shù)碼管點亮 30S 并且南北方向也顯示 30S。采用共陽LED 靜態(tài)顯示，如圖 。 圖 數(shù)字顯示模塊 15 4 軟件設計 主程序流程圖 主程序中主要是一個死循環(huán)，不停的循環(huán)四個狀態(tài)，如圖 所示。 圖 主程序流程圖 圖 按鍵子程序流程圖 按鍵子程序流程圖 它包含倒計時調(diào)整和緊急狀態(tài)兩個狀態(tài) 。 主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當有按鍵按下的時候，程序就自動的跳轉到按鍵子程序處理。當檢測到 K2 鍵按下的時候就自動返回到主程序。 當出現(xiàn)緊急的情況的時候，按下 K3 或者 K4 就切換到緊急狀態(tài)，當緊急事 16 件處理完畢的時候，按下 K2，就可以返回正常狀態(tài)。 單片機的中斷處理 MCS51 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 ： 表 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 中斷的處理流程 CPU 響應中斷請求后，就立即轉入執(zhí)行中斷服務程序。不同的中斷源、不同的中斷要求可能有不同的中斷處理方法，但它們的處理流程一般都如下所述： （１）現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復 中斷是在執(zhí)行其它任務的過程中轉去執(zhí)行臨時的任務，為了在執(zhí)行完中斷服務程序后，回頭執(zhí)行原先的程序時，知道程序原來在何處打斷的，各有關寄存器的內(nèi)容如何，就必須在轉入執(zhí)行中斷服務程序前，將這些內(nèi)容和狀態(tài)進行備份—— 即保護現(xiàn)場。中斷服務程序完成后，繼續(xù)執(zhí)行原先的程序，就需把保存的現(xiàn)場內(nèi)容從堆棧中彈出，恢復積存器和存儲單元的原有內(nèi)容，這就是現(xiàn)場恢復 。 如果在執(zhí)行中斷服務時不是按上述方法進行現(xiàn)場保護和恢復現(xiàn)場，就會是程序運行紊亂，程序跑飛，自然使單片機不能正常工作。 （２）中斷打開和中斷關閉 在中斷處理進行過程中，可能又有新的中斷請求到來，這里規(guī)定，現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復的操作是不允許打擾的，否則保護和恢復的過程就可能使數(shù)據(jù)出錯，為此在進行現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復的過程中，必須關閉總中斷，屏蔽其它所有的中斷，待這個操作完成后再打開總中斷，以便實現(xiàn)中斷嵌套。 （３）中斷服務程序 17 既然有中斷產(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，一般以子程序的形式出現(xiàn)，所有的中斷都要轉去執(zhí)行中斷服務程序，進行中斷服務。 （４）中斷返回 執(zhí)行完中斷服務程序后，必然要返回，中斷返回就是被程序運行從中斷服務程序轉回到原工作程序上來。在 MCS51 單片機中，中斷返回是通過一條專門的指令實現(xiàn)的，自然這條指令是中斷服務程序的最后一條指令。 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 開和中斷關閉 為了使特殊車輛通行按一下打開中斷開關就可以打開中斷，關閉中斷開關就關閉中斷。 （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。 18 5 整機組裝調(diào)試及改進措施 狀態(tài)燈顯示測試 當電路連接完畢后，將寫好的測試程序刷寫到芯片內(nèi)， K1 和 K2 分別給端口送高電平和低電平，通電即可檢測。 數(shù)碼管的測試 將串口的和電路板上的接口連接，將寫好的測試程序刷寫到芯片內(nèi)，開電源即可測試。 整體電路測試 系統(tǒng)上電，刷寫好程序即可開始測試，觀測一個周期（共計 S1～ S4 四個狀態(tài)，默認 140 秒）燈的顯示狀態(tài)是否正常，同時觀察倒計的計數(shù)是否正常。 由以上所述， 按下 總電源控制開關 ， LED 數(shù)碼管開始減一跳變，每當過 0跳變時，交通燈的紅黃綠指示燈也按真值表給出的邏輯進行跳變。 從而實現(xiàn)交通控制的 功能。 通過 驗證 發(fā)現(xiàn) 紅黃綠指示燈的跳變與 LED 工作 協(xié)調(diào) 。 排除所有實驗中的錯誤并 實現(xiàn)了預定的功能。 該系統(tǒng)總體上 達到設計任務 及制作 要求 ?？紤]到實際中應用的問題。我們可以在此基礎上進行一些改進：針對主