【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器訪問允許。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 MCS5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳為RST，當(dāng)出現(xiàn)2個(gè)以上的機(jī)器周期為高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中采用的是手動(dòng)按鍵復(fù)位方式，并利用電阻分壓電路來實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)按鍵復(fù)位的電路圖如下圖所示: 手動(dòng)按鍵復(fù)位電路 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為的在復(fù)位輸入端RST上加上高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間連接一個(gè)按鈕。按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。由于即使人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒以上，所以，完全能夠滿足單片機(jī)復(fù)位的時(shí)間要求。當(dāng)按鍵K0壓下時(shí)，串聯(lián)電阻R2上的分壓可使RST端產(chǎn)生高電平，按鍵抬起時(shí)產(chǎn)生低電平。只要按鍵動(dòng)作產(chǎn)生的復(fù)位脈沖寬度大于復(fù)位時(shí)間即可保證按鍵復(fù)位的發(fā)生。 時(shí)鐘電路本次設(shè)計(jì)所采用的是內(nèi)部振蕩器方式。片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTALXTAL2引腳來外接作為反饋組件的片外晶體振蕩器（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，然后向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘，其中振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，~12MHz之間任選。電容、可在5pF~30pF之間選擇，電容的大小對(duì)振蕩頻率有著微小的影響，可對(duì)整個(gè)電路起頻率微調(diào)作用。內(nèi)部時(shí)鐘電路圖如下： 內(nèi)部時(shí)鐘電路 按鍵電路本系統(tǒng)采用兩個(gè)外部中斷來實(shí)現(xiàn)交通燈按鍵控制器的功能。設(shè)置外部中斷。目的是使用該中斷來處理緊急情況，比如當(dāng)交通燈控制器出現(xiàn)故障、交通出現(xiàn)嚴(yán)重事故需要封鎖道路或者是有醫(yī)護(hù)車行使公務(wù)時(shí)，則調(diào)用該中斷，使主干道和支干道的交通燈均變?yōu)榧t燈15s。該中斷具有最高的優(yōu)先級(jí)。設(shè)置外部中斷。是為了用該中斷來處理根據(jù)主干道與支干道車輛通行的交通情況的多少實(shí)行延長(zhǎng)或者縮短時(shí)間通行，通行延時(shí)20 s。 。 按鍵電路圖如下: 按鍵電路圖 數(shù)碼管顯示電路LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體組件，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的主要部件是一個(gè)半導(dǎo)體的芯片，芯片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)芯片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)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(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成PN結(jié)的材料決定的。 LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，7，8，9位等等（），LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，分為七段和八段兩種形式，本設(shè)計(jì)中采用七段LED數(shù)碼管，采用共陽數(shù)碼管。 本設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，每只數(shù)碼管同名段及點(diǎn)，全部并接，由一個(gè)IO口控制，每位輪流顯示1~5ms左右，雖然是一位位點(diǎn)亮，利用人眼的暫留效應(yīng)，所以看起來是每位都亮的。 LED數(shù)碼管引腳圖數(shù)碼管顯示電路主要完成設(shè)定定時(shí)器l的工作模式，定時(shí)初值、開總中斷、開定時(shí)中斷燈、開外部中斷0、開外部中斷l(xiāng)，本系統(tǒng)采用的定時(shí)器，工作方式為方式l。即定時(shí)器Tl設(shè)為16位定時(shí)模式。T1為秒計(jì)時(shí)用。P0口、。根據(jù)上述分析方案。 LED數(shù)碼管電路圖 信號(hào)燈顯示電路 機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈每個(gè)方向設(shè)置四個(gè)指示燈，分別是紅燈、綠燈、黃燈、左轉(zhuǎn)綠燈。接通單片機(jī)P2口，來控制16個(gè)發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈的工作情況。，，分別控制南北方向上的左轉(zhuǎn)綠燈、紅燈、黃燈、綠燈；，，分別控制東西方向上的左轉(zhuǎn)綠燈、紅燈、黃燈、綠燈。 交通燈與單片機(jī)P2口對(duì)應(yīng)關(guān)系GreenYelloRedGreenGreenYelloRedGreen東西綠燈東西黃燈東西紅燈東西左轉(zhuǎn)綠燈南北綠燈南北黃燈南北紅燈南北左轉(zhuǎn)綠燈根據(jù)交通燈的工作過程和電路連接情況，正常工作時(shí)交通燈在前4個(gè)狀態(tài)間循環(huán)運(yùn)行，出現(xiàn)緊急情況人為控制進(jìn)入狀態(tài)5，緊急情況結(jié)束后，又恢復(fù)到原來狀態(tài)。 交通燈工作狀態(tài)表狀態(tài)交通燈工作狀態(tài)P2口輸出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)16進(jìn)制數(shù)持續(xù)時(shí)間下個(gè)狀態(tài)1南北直行、右轉(zhuǎn)通行，東西、南北左轉(zhuǎn)禁行00101000B28H30s2南北方向黃燈閃爍，東西禁行00100000B00100100B20H24H3s2南北左轉(zhuǎn)通行，東西、南北直行禁行00100001B21H30s3南北黃燈閃爍，東西禁行00100000B00100100B20H24H5s3東西直行、右轉(zhuǎn)通行，南北、東西右轉(zhuǎn)禁行10000010B82H15s4東西黃燈閃爍，南北禁行00000010B01000010B2H42H3s4東西左轉(zhuǎn)通行，南北、東西直行禁行00010010B12H15s1東西黃燈閃爍，南北禁行00000010B01000010B2H42H5s5特殊情況00100010B22H15s恢復(fù)原態(tài)注：表中的“1”代表燈亮（也代表邏輯上的1），“0”代表燈滅（也代表邏輯上的0），依上表，就可以向相應(yīng)的端口送邏輯值。根據(jù)上述的方案說明，二極管采用共陰接法。 行人信號(hào)燈行人燈只設(shè)置綠燈，當(dāng)行人綠燈亮?xí)r代表行人可以通行，各個(gè)方向的綠燈與各個(gè)方向上的機(jī)動(dòng)車的直行、右轉(zhuǎn)綠燈的工作狀態(tài)一致。采用共陰接法。具體的工作狀態(tài)在Proteus仿真中呈現(xiàn)。 信號(hào)燈電路圖 盲人提示音電路 蜂鳴器的提示音的發(fā)聲時(shí)間和行人通行及等待的時(shí)間是一致的。綠燈時(shí)行人通行，提示音的頻率稍微加快且急促，當(dāng)變?yōu)榧t燈時(shí)，提示音變得頻率緩慢且平和，通過這樣的提示模式，方便盲人過馬路，提示減少交通事故。常見的典型的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般包含：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)續(xù)流二極管、一個(gè)濾波電容。在本設(shè)計(jì)中，十字路口的四個(gè)方向上均設(shè)置一個(gè)蜂鳴器，其具體的工作狀態(tài)在Proteus仿真中呈現(xiàn)。 盲人提示音電路圖 硬件系統(tǒng)總體電路圖 仿真軟件——Proteus軟件Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，是目前世界上最先進(jìn)、也是最完整的單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。Proteus可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PBC設(shè)計(jì)等功能[18]。Proteus軟件的使用大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效率，降低了開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。Proteus軟件提供了30多個(gè)元器件庫、7000余種元器件。進(jìn)人工作界面后，通過在capacitors、resistors等庫中尋找所需要組件添加到原理圖編輯窗口，在“配件模型”按鈕欄中選取電源和地線端。為了模擬真實(shí)的交叉口，在Proteus ISIS（Intelligent Schematic Input System）中對(duì)東西南北四個(gè)方向分別設(shè)置了交通燈和數(shù)碼管，為了直觀起見，交通信號(hào)燈用Proteus軟件中的帶顏色的二極管件來代替，即仿真模型Traffic Light。電路中還設(shè)置了時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，按鍵電路，在以上幾節(jié)都分別進(jìn)行了詳述。元器件選擇完畢后利用系統(tǒng)自動(dòng)捕捉的功能生成連線。對(duì)于相隔較遠(yuǎn)，直接連線不方便的器件采用標(biāo)號(hào)的方式進(jìn)行連接，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)相同的引腳物理上是連接的。繪制好電路圖后，檢查無誤后就可以進(jìn)行后續(xù)的仿真了。 硬件系統(tǒng)總電路圖本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心，與時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、特殊情況電路（按鍵電路）、數(shù)碼管電路、信號(hào)燈顯示電路及盲人提示電路組成了系統(tǒng)的硬件電路，整個(gè)系統(tǒng)采用的電源電壓只需+5V電壓。 硬件系統(tǒng)電路總圖第5章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)十字路口交通燈控制系統(tǒng)程序主要分為以下幾個(gè)模塊：主程序模塊、數(shù)碼管顯示程序模塊、定時(shí)中斷服務(wù)程序模塊等。以下分別介紹各個(gè)模塊程序的流程圖。 系統(tǒng)軟件總體概述在對(duì)所要求設(shè)計(jì)的課題有了整體的了解之后，首先需要建立程序框架的流程圖，其次對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)劃分模塊，然后逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能，最后把各個(gè)子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。 交通燈主程序流程圖 定時(shí)中斷服務(wù)程序模塊程序設(shè)計(jì) 復(fù)位模塊程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化或者系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂時(shí)，我們需要程序復(fù)位，使程序能夠快速進(jìn)入正常模式。這個(gè)采用按鍵復(fù)位方式，當(dāng)按下K0鍵時(shí)，東南西北四個(gè)方向的燈全亮5s，然后進(jìn)入“調(diào)用‘狀態(tài)1’子程序”。 復(fù)位程序流程圖 外部中斷模塊程序設(shè)計(jì)外部中斷模塊主要用于特殊情況下，交警采用按鍵的方式，來采取必要的措施，解決交通問題。 外部中斷0程序流程圖當(dāng)有交通燈控制器出現(xiàn)故障、交通出現(xiàn)嚴(yán)重事故需要封鎖道路或有醫(yī)護(hù)車行使公務(wù)時(shí)，按下鍵，該中斷采用外部中斷0。 當(dāng)主干道或支干道的車流量增多或在下班高峰期時(shí)，道路出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶碌那闆r下，按下鍵時(shí)，主干道延時(shí)20s；按下鍵時(shí)，支干道延時(shí)20s。該中斷采用外部中斷1。相應(yīng)的優(yōu)先狀態(tài)為：外部中斷0外部中斷1。 外部中斷1程序流程圖 程序延時(shí)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)延時(shí)通常有兩種方法：一種是硬件延時(shí)，要用到定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，這種方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精確延時(shí)；另一種是軟件延時(shí)，這種方法主要采用循環(huán)體進(jìn)行[19]。 定時(shí)器T1的程序流程圖、12MHz或6MHz晶振。第一種更容易產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的波特率，后兩種的一個(gè)機(jī)器周期分別為1μs和2μs，便于精確延時(shí)。本程序中假設(shè)使用頻率為12MHz的晶振。最長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間可達(dá)216=65536μs。若定時(shí)器工作在方式2，則可實(shí)現(xiàn)極短時(shí)間的精確延時(shí)；如使用其它定時(shí)方式，則要考慮重裝定時(shí)初值的時(shí)間（重裝定時(shí)器初值占用2個(gè)機(jī)器周期）。 定時(shí)器T1中斷程序流程圖本設(shè)計(jì)采用AT89S51的時(shí)鐘頻率為12MHz，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]。所以，設(shè)定每隔50ms中斷一次，中斷20次為一秒。計(jì)算初值a：因?yàn)椋核裕篴=15536=3CB0HCPU 工作在查詢方式下，查詢TF1標(biāo)志是否置1，如置1，說明T1溢出。 軟件延時(shí)在MCS51單片機(jī)指令中并沒有真正的延時(shí)指令，從以上的概念我們知道單片機(jī)每執(zhí)行一條指令都需要一定的時(shí)間。所以可以讓單片機(jī)不斷地執(zhí)行沒有具體實(shí)際意義的指令（通常把這些指令稱為啞指令），就可以達(dá)到軟件延時(shí)的效果。1． 軟件延時(shí)的主要匯編語言指令 （1）數(shù)據(jù)傳送指令MOV數(shù)據(jù)傳送指令功能是將數(shù)據(jù)從一個(gè)地點(diǎn)復(fù)制或拷貝到另一個(gè)地點(diǎn)。如：MOV R3，60H，執(zhí)行這條指令的功能是將立即數(shù)60H送到寄存器R3中。僅有這條指令其實(shí)并沒有任何實(shí)際意義，而執(zhí)行以上的指令則需要一個(gè)機(jī)器周期。（2） 空操作指令NOP NOP為單機(jī)周指令，在時(shí)間上占用一個(gè)機(jī)器周期，實(shí)際上單片機(jī)執(zhí)行的操作沒有意義。（3）減1條件轉(zhuǎn)移指令DJNZ減1非0轉(zhuǎn)移指令的功能是將第一個(gè)操作數(shù)的內(nèi)容減1，判斷其所得結(jié)果是否為0，不為0則轉(zhuǎn)移到指定地點(diǎn)，若為0則順序往下執(zhí)行操作。利用以上介紹的這三條指令的組合，可以相對(duì)精確地用軟件編程的方法設(shè)計(jì)出所需的延時(shí)程序。2．基本延時(shí)模式及延時(shí)時(shí)間的計(jì)算延時(shí)程序的延時(shí)時(shí)間主要與兩個(gè)因素有關(guān)，一是所用晶振，二是延時(shí)程序的循環(huán)次數(shù)，一旦晶振確定以后，則主要計(jì)算延時(shí)循環(huán)次數(shù)。本設(shè)計(jì)單片機(jī)的晶振頻率是12MHz，則機(jī)器周期T為1μs。（1）單循環(huán)延時(shí)最長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間515μs，最短延時(shí)時(shí)間5μs。（2）雙重循環(huán)延時(shí)最長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間131843μs，最短延時(shí)間8μs。（3）三重循環(huán)延時(shí)最長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間33751811μs，最短延時(shí)時(shí)間11μs。編寫程序時(shí)，一般將延時(shí)程序編寫成獨(dú)立的子程序，而所謂子程序也就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能的小模塊。這樣在主程序中就可以方便地反復(fù)調(diào)用編寫好的延時(shí)子程序。 數(shù)碼管顯示模塊程序設(shè)計(jì)由于在倒計(jì)時(shí)程序中采用的是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)，而顯示出來的倒計(jì)時(shí)數(shù)字為十進(jìn)制數(shù)，所以程序的前一段為十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制，程序的后半段是將轉(zhuǎn)換出來的數(shù)值調(diào)進(jìn)顯示寄存器。首先將十進(jìn)制數(shù)字送給A。然后計(jì)算（A）/10，進(jìn)行拆分顯示時(shí)間的個(gè)位和十位，最后分別送往各個(gè)接口進(jìn)行顯示。 數(shù)碼管顯示程序流程圖 系統(tǒng)程序調(diào)試第6章 結(jié) 論本次設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)為核心，結(jié)合特殊情況下的控制電路、時(shí)鐘電路、七段數(shù)碼管、盲人提示音及信號(hào)燈顯示電路，進(jìn)而設(shè)計(jì)出一種高效快速，綠色節(jié)能的新型交通燈控制系統(tǒng)。（1）本次設(shè)計(jì)較全面地對(duì)交通信號(hào)燈的組成，交通信號(hào)燈系統(tǒng)的原理，交通信號(hào)燈系統(tǒng)的功能做了詳盡的介紹。（2）本次設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的基本功能的前提下，綜合考慮各方面的因素，通過對(duì)主控中心AT89S51芯片、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、信號(hào)燈顯示電路、盲人提示音電路有機(jī)結(jié)合在一起，組成了交通信號(hào)系統(tǒng)的硬件電路。（3）本