【文章內(nèi)容簡介】 電平有效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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系列單片機的復位引腳為RST，當出現(xiàn)2個以上的機器周期為高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 本設計中采用的是手動按鍵復位方式，并利用電阻分壓電路來實現(xiàn)。手動按鍵復位的電路圖如下圖所示: 手動按鍵復位電路 手動按鈕復位需要人為的在復位輸入端RST上加上高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間連接一個按鈕。按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。由于即使人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒以上，所以，完全能夠滿足單片機復位的時間要求。當按鍵K0壓下時，串聯(lián)電阻R2上的分壓可使RST端產(chǎn)生高電平，按鍵抬起時產(chǎn)生低電平。只要按鍵動作產(chǎn)生的復位脈沖寬度大于復位時間即可保證按鍵復位的發(fā)生。 時鐘電路本次設計所采用的是內(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)諧振回路構成一個自激振蕩器，然后向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘，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，電容的大小對振蕩頻率有著微小的影響，可對整個電路起頻率微調(diào)作用。內(nèi)部時鐘電路圖如下： 內(nèi)部時鐘電路 按鍵電路本系統(tǒng)采用兩個外部中斷來實現(xiàn)交通燈按鍵控制器的功能。設置外部中斷。目的是使用該中斷來處理緊急情況，比如當交通燈控制器出現(xiàn)故障、交通出現(xiàn)嚴重事故需要封鎖道路或者是有醫(yī)護車行使公務時，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。設置外部中斷。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行延長或者縮短時間通行，通行延時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)的半導體組件，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的主要部件是一個半導體的芯片，芯片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極。當電流通過導線作用于這個芯片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)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)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，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)碼管的結構簡單，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，本設計中采用七段LED數(shù)碼管，采用共陽數(shù)碼管。 本設計采用數(shù)碼管動態(tài)顯示，每只數(shù)碼管同名段及點，全部并接，由一個IO口控制，每位輪流顯示1~5ms左右，雖然是一位位點亮，利用人眼的暫留效應，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定定時器l的工作模式，定時初值、開總中斷、開定時中斷燈、開外部中斷0、開外部中斷l(xiāng)，本系統(tǒng)采用的定時器，工作方式為方式l。即定時器Tl設為16位定時模式。T1為秒計時用。P0口、。根據(jù)上述分析方案。 LED數(shù)碼管電路圖 信號燈顯示電路 機動車信號燈每個方向設置四個指示燈，分別是紅燈、綠燈、黃燈、左轉(zhuǎn)綠燈。接通單片機P2口，來控制16個發(fā)光二極管模擬交通信號燈的工作情況。，，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P2口對應關系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，正常工作時交通燈在前4個狀態(tài)間循環(huán)運行，出現(xiàn)緊急情況人為控制進入狀態(tài)5，緊急情況結束后，又恢復到原來狀態(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)對應16進制數(shù)持續(xù)時間下個狀態(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。 行人信號燈行人燈只設置綠燈，當行人綠燈亮時代表行人可以通行，各個方向的綠燈與各個方向上的機動車的直行、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)。 信號燈電路圖 盲人提示音電路 蜂鳴器的提示音的發(fā)聲時間和行人通行及等待的時間是一致的。綠燈時行人通行，提示音的頻率稍微加快且急促，當變?yōu)榧t燈時，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)動電路，蜂鳴器驅(qū)動電路一般包含：一個三極管、一個蜂鳴器、一個續(xù)流二極管、一個濾波電容。在本設計中，十字路口的四個方向上均設置一個蜂鳴器，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)的電路分析與實物仿真軟件，是目前世界上最先進、也是最完整的單片機系統(tǒng)的設計與仿真平臺。Proteus可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PBC設計等功能[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)風險。Proteus軟件提供了30多個元器件庫、7000余種元器件。進人工作界面后，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。為了模擬真實的交叉口，在Proteus ISIS（Intelligent Schematic Input System）中對東西南北四個方向分別設置了交通燈和數(shù)碼管，為了直觀起見，交通信號燈用Proteus軟件中的帶顏色的二極管件來代替，即仿真模型Traffic Light。電路中還設置了時鐘電路、復位電路，按鍵電路，在以上幾節(jié)都分別進行了詳述。元器件選擇完畢后利用系統(tǒng)自動捕捉的功能生成連線。對于相隔較遠，直接連線不方便的器件采用標號的方式進行連接，系統(tǒng)會認為網(wǎng)絡標號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行后續(xù)的仿真了。 硬件系統(tǒng)總電路圖本次設計是以單片機為核心，與時鐘電路、復位電路、特殊情況電路（按鍵電路）、數(shù)碼管電路、信號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)軟件程序設計十字路口交通燈控制系統(tǒng)程序主要分為以下幾個模塊：主程序模塊、數(shù)碼管顯示程序模塊、定時中斷服務程序模塊等。以下分別介紹各個模塊程序的流程圖。 系統(tǒng)軟件總體概述在對所要求設計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，其次對整個設計劃分模塊，然后逐個模塊實現(xiàn)其功能，最后把各個子模塊合理的連接起來，構成總的程序。 交通燈主程序流程圖 定時中斷服務程序模塊程序設計 復位模塊程序設計系統(tǒng)初始化或者系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂時，我們需要程序復位，使程序能夠快速進入正常模式。這個采用按鍵復位方式，當按下K0鍵時，東南西北四個方向的燈全亮5s，然后進入“調(diào)用‘狀態(tài)1’子程序”。 復位程序流程圖 外部中斷模塊程序設計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程序流程圖當有交通燈控制器出現(xiàn)故障、交通出現(xiàn)嚴重事故需要封鎖道路或有醫(yī)護車行使公務時，按下鍵，該中斷采用外部中斷0。 當主干道或支干道的車流量增多或在下班高峰期時，道路出現(xiàn)嚴重擁堵的情況下，按下鍵時，主干道延時20s；按下鍵時，支干道延時20s。該中斷采用外部中斷1。相應的優(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 程序延時單片機實現(xiàn)延時通常有兩種方法：一種是硬件延時，要用到定時器/計數(shù)器，這種方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精確延時；另一種是軟件延時，這種方法主要采用循環(huán)體進行[19]。 定時器T1的程序流程圖、12MHz或6MHz晶振。第一種更容易產(chǎn)生各種標準的波特率，后兩種的一個機器周期分別為1μs和2μs，便于精確延時。本程序中假設使用頻率為12MHz的晶振。最長的延時時間可達216=65536μs。若定時器工作在方式2，則可實現(xiàn)極短時間的精確延時；如使用其它定時方式，則要考慮重裝定時初值的時間（重裝定時器初值占用2個機器周期）。 定時器T1中斷程序流程圖本設計采用AT89S51的時鐘頻率為12MHz，根據(jù)參考文獻[1]。所以，設定每隔50ms中斷一次，中斷20次為一秒。計算初值a：因為：所以：a=15536=3CB0HCPU 工作在查詢方式下，查詢TF1標志是否置1，如置1，說明T1溢出。 軟件延時在MCS51單片機指令中并沒有真正的延時指令，從以上的概念我們知道單片機每執(zhí)行一條指令都需要一定的時間。所以可以讓單片機不斷地執(zhí)行沒有具體實際意義的指令（通常把這些指令稱為啞指令），就可以達到軟件延時的效果。1． 軟件延時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)從一個地點復制或拷貝到另一個地點。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。僅有這條指令其實并沒有任何實際意義，而執(zhí)行以上的指令則需要一個機器周期。（2） 空操作指令NOP NOP為單機周指令，在時間上占用一個機器周期，實際上單片機執(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操作數(shù)的內(nèi)容減1，判斷其所得結果是否為0，不為0則轉(zhuǎn)移到指定地點，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，可以相對精確地用軟件編程的方法設計出所需的延時程序。2．基本延時模式及延時時間的計算延時程序的延時時間主要與兩個因素有關，一是所用晶振，二是延時程序的循環(huán)次數(shù)，一旦晶振確定以后，則主要計算延時循環(huán)次數(shù)。本設計單片機的晶振頻率是12MHz，則機器周期T為1μs。（1）單循環(huán)延時最長延時時間515μs，最短延時時間5μs。（2）雙重循環(huán)延時最長延時時間131843μs，最短延時間8μs。（3）三重循環(huán)延時最長延時時間33751811μs，最短延時時間11μs。編寫程序時，一般將延時程序編寫成獨立的子程序，而所謂子程序也就是一個實現(xiàn)某個功能的小模塊。這樣在主程序中就可以方便地反復調(diào)用編寫好的延時子程序。 數(shù)碼管顯示模塊程序設計由于在倒計時程序中采用的是十六進制計數(shù)，而顯示出來的倒計時數(shù)字為十進制數(shù)，所以程序的前一段為十六進制轉(zhuǎn)十進制，程序的后半段是將轉(zhuǎn)換出來的數(shù)值調(diào)進顯示寄存器。首先將十進制數(shù)字送給A。然后計算（A）/10，進行拆分顯示時間的個位和十位，最后分別送往各個接口進行顯示。 數(shù)碼管顯示程序流程圖 系統(tǒng)程序調(diào)試第6章 結 論本次設計采用AT89S51單片機為核心，結合特殊情況下的控制電路、時鐘電路、七段數(shù)碼管、盲人提示音及信號燈顯示電路，進而設計出一種高效快速，綠色節(jié)能的新型交通燈控制系統(tǒng)。（1）本次設計較全面地對交通信號燈的組成，交通信號燈系統(tǒng)的原理，交通信號燈系統(tǒng)的功能做了詳盡的介紹。（2）本次設計在實現(xiàn)交通信號燈的基本功能的前提下，綜合考慮各方面的因素，通過對主控中心AT89S51芯片、復位電路、時鐘電路、按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、信號燈顯示電路、盲人提示音電路有機結合在一起，組成了交通信號系統(tǒng)的硬件電路。（3）本