【文章內容簡介】 P0 口是一組 8 位雙向 I／ 0口。 P0 口即可作地址／數(shù)據(jù)總線使用，又可以作為閩南理工學院畢業(yè)設計 9 通用的 I/O 口使用。當 CPU 訪問片外存儲器時， P0口分時先作低 8 位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時， P0 口就不能再作 I/O 口使用了。在訪問期間激活要使用上拉電阻。 ? P1 口： Pl 是一個帶內部上拉電阻的 8準位雙向 I／ O口， P1 作為通用的 I/O 口使用。 ? P2 口： P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位準雙向 I／ O 口， P2 即可作為通用的 I/O口使用，也可以 作為片外存儲器的高 8 位地址總線，與 P0 口配合，組成 16 位片外存儲器單元地址。 ? P3 口： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位準雙向 I／ 0 口。 P3 口除了作為通用的I/O 口使用之外，每個引腳還具有第二功能，具體分配如表 系統(tǒng)硬件電路的設計 10 表 3. 1 具有第二功能的 P3 口引腳： 端口引腳 第二功能： P3 .0 RXD （串行輸入口） P3 .1 T XD （串行輸出口） P3 .2 / INT 0 （外中斷 0 ） P3 .3 / INT 1 （外中斷 1 ） P3 .4 T0 （定時／計數(shù)器 0 外部輸入） P3 .5 T1 （定時／計數(shù)器 1 外部輸入） P3 .6 / WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3 .7 / RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ? RST ： 復位輸入。當振蕩器工作時， R S T 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 WD T 溢出將使該引腳輸出高電平，設置 S FR A UXR 的 D IS R T 0 位（地址 8E H ）可打開或關閉該功能。 D ISR T 0 位缺省為 RE SE T 輸出高電平打開狀態(tài)。 ? ALE ／ PROG————： 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE （地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1 ／ 6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 將跳過一個 ALE 脈沖。對 F1 a sh 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PR O G ）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR ）區(qū)中的 8E H 單元的 D 0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 M 0V X 和 M 0V C 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 ? EA——／ VPP ：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地 址為 0000H－ FFFFH ）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB 1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 V CC 端）， CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 F1 a sh 存儲器編程時，該引腳加上 +1 2V 的編程電壓 V c c 。 ? XTAL1 ：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 閩南理工學院畢業(yè)設計 11 MCS— 51 的中斷源 8051 有 5 個中斷源，它們是兩個外中斷 INT0（ ）和 INT1（ ）、兩個片內定時/計數(shù)器溢出中斷 TF0 和 TF1，一個是片內串行口中斷 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 所示： 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 系統(tǒng)硬件總電路構成 本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈， LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其具體的硬 件電路總圖如圖 所示。 圖 總體設計電路圖 其中 P0 用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管（數(shù)碼管段控制）， , 用于控制數(shù)碼管位控系統(tǒng)硬件電路的設計 12 制， , 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， , 用于電機轉動控制 XTAL1和 XTAL2 接入晶振時鐘電路， RESET 引腳接上復位電路， 即 INT1 接違規(guī)檢測電路和 即 INT0 接緊停／東西時間設置鍵 J， ， 接車流量檢測電路， 交通意外緊急按鍵， 接蜂鳴器。 交通燈模型 1, 交通燈模型 2, 整個交通燈系統(tǒng)進行初始化 , 車輛闖紅燈。 系統(tǒng)電路其它硬件介紹 八段 LED 數(shù)碼管 LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導體器件， 可以直接把電轉化為光。 LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原 理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN結的材料決定的。 LED 顯示屏作為大型顯示設備的一種，具有亮度高、價格低、壽命長、維護 簡便等優(yōu)點。 LED 數(shù)碼管的結構簡單，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 sP，即點 )，每個發(fā)光二極管的陰極連在一起。這樣，一個 LED 數(shù)碼管就有 1 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 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，采用共陽極連接驅動代碼，代碼表如下表 所示。 閩南理工學院畢業(yè)設計 13 表 3. 3 驅動代碼表 顯示數(shù)值 dp,g,f ,e,d ,c,b ,a 驅動代碼 0 110100 00 C0H 1 111110 01 F9H 2 101001 00 A4H 3 101100 00 B0H 4 100110 01 99H 5 100100 10 92H 6 100000 10 82H 7 111110 00 F8H 8 100000 00 80H 9 100100 00 90H 步進電機 步進電機是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進電機可以直接用 數(shù)字信號驅動，使用非常方便。一般電動機都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態(tài)，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機控 制。步進電機還具有快速啟動、精確步進和定位等特點，因而在數(shù)控機床，繪圖儀，打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉換裝置，在人類的生產和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 ( 精度為 100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。 步進電機的類型有很多，在此以 四相步進電機 為例，其工作原理示意圖如 下所示： 系統(tǒng)硬件電路的設計 14 圖 步進電機原理示意圖 表 四相雙四拍脈沖驅動表 A B C D N 1 1 0 0 N+1 0 1 1 0 N+2 0 0 1 1 N+3 1 0 0 1 ULN2020 ULN 是集成達林頓管 IC，內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器。它是雙列 16腳封裝 ,NPN 晶體管矩陣 ,最大驅動電壓 =50V,電流 =500mA,輸入電壓 =5V,適用于 TTL COMS,由達林頓管組成驅動電路。 ULN2020是一個非門電路，包含 7個單元，但獨每個單元驅動電流最大可達 ， 9腳可以懸空。 比如 1腳輸入， 16腳輸出，你的負載接在 VCC 與 16腳之間，不用 9腳。 ULN2020的作用： ULN2020是大電流驅動陣列 , 可直接驅動繼電器等負載，多用于單 片機等控制電路中。其具有工作電壓高、電流增益高、帶負載能力強、溫度范圍寬等特點 ,適應于要求高速大功率驅動的系統(tǒng) 。 閩南理工學院畢業(yè)設計 15 車流量檢測電路 如何判斷兩路口車輛的狀況呢？我們要設計一套科學檢測車流量而自動調整綠燈放行時間 ( 需設定上、下限 ) 的控制系統(tǒng) , 這樣無疑會大大提高車輛通過率 , 有效緩解交通壓力。我們在每車道車輛等待線的前方都安裝一個霍爾車輛檢測傳感器 , 當有一輛車通過時就會使霍爾開關型傳感器的磁場發(fā)生變化 , 而產生一個脈沖電平 , 脈沖電平送給單片機的計數(shù)器處理 , 給單片機的計數(shù)器定一個初值 , 用來判斷各方向車輛狀況。比如 : 20 秒內可以通過的車輛為 20 輛 , 當 20秒內南往北方向車輛通過車輛達不到 20 輛時 , 判斷該 方向為少車 , 當 20 秒內北往南方向車輛通過車 輛也達不到 20 輛時 , 判斷該方向也為少車 , 下一次通行仍為 20 秒 , 當 20 秒時間內南往北或北往南任意一個方向通過的車輛達 20 輛時證明該狀態(tài)車輛較多 , 下一次該方向綠燈放行時間改為 40 秒 , 當 40 秒內通過的車輛數(shù)達 45 輛時車輛判斷為擁擠 , 下一次綠燈放行時間改仍為 40 秒 , 當 40 秒車輛上通過車輛達不到 45 輛時 , 判斷為少車 , 下次綠燈放行時間改為 20 秒 , 依此類推。綠燈下限時間為 20 秒 , 上限值為 40 秒 , 初始時間為 20 秒。這樣檢測 , 某次可能不準確 , 但下次肯定能彌補回來 , 累積計算是很準確的 , 這就是人 們常說的模糊控制”。因為路上的車不可能突然增多 , 塞車都有一個累積過程。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化 , 雖然最后由于每個路口的綠燈放行時間延長而使等候的時間變長 , 但比塞車等候的時間短得多。本系統(tǒng)的特點是成本低 , 控制準確。 系統(tǒng)軟件程序的設計 16 4 系統(tǒng)軟件程序的設計 程序主體設計功能 模型一主要功能： ? 初始化時，東西南北電機轉動，分別