【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 秒，給行駛中的車輛有時(shí)間停靠到禁行線之外。 2）能實(shí)現(xiàn)正常的計(jì)時(shí)顯示功能 。 用倒計(jì)時(shí)方法顯示紅燈、綠燈、黃燈還需亮的時(shí)間。 3）能實(shí)現(xiàn)控制器總清零功能 。 按下某個(gè)鍵后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總清零，計(jì)數(shù)器由初始狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。 4）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ： 畫出設(shè)計(jì)總電路圖，寫出設(shè)計(jì)程序。 總體方案 湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 7 此交通燈系統(tǒng)只考慮一條道路相對(duì)路口，有一組紅、綠、黃三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。此交通燈系統(tǒng) 工作過程分為 4 個(gè)狀態(tài)。狀態(tài) 0 綠燈亮，過 25 秒后轉(zhuǎn)為狀態(tài) 1，綠燈滅，黃燈每秒閃亮一次。歷時(shí) 5 秒鐘再轉(zhuǎn)為狀態(tài) 2，紅燈亮，過 25 秒后轉(zhuǎn)為狀態(tài) 3，紅燈滅，黃燈每秒閃亮一次。歷時(shí) 5 秒鐘又循環(huán)至狀態(tài) 0。 表 交通燈的狀態(tài)表 1 狀態(tài)： 0：熄。 1：亮。 1/0：閃。 2 SN：南北方向 WE：東西方向 3 交通信號(hào)燈硬件電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位和時(shí)鐘電路 當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清“ 0”。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài)。 8051 的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以 是手動(dòng)復(fù)位，見下圖。此外， RESET/Pd 還是一復(fù)用腳， Vic 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 狀態(tài)（時(shí)間） 主干道 — SN 支干道 WE 紅 — R 綠 — G 黃 — Y 紅 R 綠 G 黃 Y 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1/0 1 0 0 2 1 0 0 0 1 0 3 1 0 0 0 0 1/0 湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 8 (a) (b) 圖 時(shí)鐘 方式圖 (a) (b) 圖 復(fù)位方式圖 設(shè)計(jì)基本框架圖 圖 框架圖 湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 9 硬件電路模塊 圖 電路模塊圖 交通燈硬件控制線路圖 圖 交通燈硬件控制線路圖 4 交通燈控制的程序設(shè)計(jì)說明 系統(tǒng)工作原理 （ 1） 開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時(shí)間，通過 8051 單片機(jī) P1 輸入到系統(tǒng) 。 （ 2） 由 8051 單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過 P0 口向 8255 的數(shù)據(jù)口送信息，由 8255 的PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由 8255 的 PC 口顯示每個(gè)燈的燃亮?xí)r間。 （ 3） 8051 通過設(shè)置各個(gè)信號(hào)等的燃亮?xí)r間、通過 8031 設(shè)置，綠、紅時(shí)間分別為 60秒、 80 秒循環(huán)由 8051 的 P0 口向 8255 的數(shù)據(jù)口輸出。 （ 4）通過 8051 單片機(jī)的 位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng)牌位 0 就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 10 行初始化，為 1 系統(tǒng)就開始工作。 （ 5）紅燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間，當(dāng)有車輛闖紅燈時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警， 3S 后然后恢復(fù)正常。 （ 6）增加每次綠燈時(shí)間車流量檢測(cè)的功能，并且通過查詢 端口的電平是否為低，開關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時(shí)間重新記入。 （ 7）綠燈時(shí)間倒計(jì)時(shí)完畢，重新循環(huán)。 控制器的軟件設(shè)計(jì)說明 每秒鐘的設(shè)定 延時(shí)方法可以有兩種一中是利用 MCS51內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中斷來確定 1秒的時(shí)間，另一種是采 用軟延時(shí)的方法。 計(jì)數(shù)器硬件延時(shí) 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到 TH 和 TL 中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為 C 和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計(jì)算通式： （ 1）計(jì)算公式 ： TC=MC 式中， M 為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0 時(shí) M 為 213 ；在方式 1 時(shí) M 的值為 216；在方式 2 和 3 為 28 （ 2）計(jì)算公式 ： T=M－ TC） T 計(jì)數(shù)或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計(jì)數(shù) T 計(jì)數(shù)是單片機(jī)時(shí)鐘周期ＴＣＬＫ的１ ２倍；ＴＣ為定時(shí)初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ１２ＭＨＺ，經(jīng)過１２分頻 13 方式０ ＴＭＡＸ＝ 2 ＊１微秒＝８．１９２毫秒 16 方式１ ＴＭＡＸ＝ 2 ＊１微秒＝６５．５３６毫秒顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題． １ 秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為２０的軟件計(jì)數(shù)器和使Ｔ０定時(shí)５０毫秒．這樣每當(dāng)Ｔ０到５０毫秒時(shí) CPU 就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中 ,CPU 先使軟件計(jì)數(shù)器減１ ,然后判 斷它是否為零。為零表示１秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。 8051 并行口的擴(kuò)展 8051 雖然有 4 個(gè) 8 位 I/O 端口 ,但真正能提供借用的只有 P1 口 ,因?yàn)?P2 和 P0 口通于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也有它的第二功能。因此， 8051 通常需要擴(kuò)展。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計(jì)時(shí)初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號(hào)燈的顯示都要一個(gè) I/O端口，顯然 8051 的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 擴(kuò)展的方法有兩種：①借用外部 RAM 地址來擴(kuò)展 I/O 端口；②采用 I/O 接口來擴(kuò)充。我們用 8255 并行接口信片來擴(kuò)展 I/O 端口。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 11 顯示原理 當(dāng)定時(shí)器定時(shí)為 1 秒，時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到時(shí)間顯示及信號(hào)燈顯示子程序，它將依次記錄信號(hào)燈時(shí)間，同時(shí)一直顯示信號(hào)燈的顏色，這時(shí)在返回定時(shí)子程序定時(shí)一秒，在顯燈的下一個(gè)時(shí)間，這樣依次把所有的燈色的時(shí)間顯示完后在重新給時(shí)間計(jì)數(shù)器賦初重新進(jìn)入循環(huán)。 8255PA 口輸出信號(hào)接信號(hào)燈 由于發(fā)光二極管為共陽極接法，輸出端口為低電平，對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，所以用置位方法點(diǎn)亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。 8255 輸出信號(hào)與數(shù)碼管的連接 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(diǎn)量示不同的字形如 SP， G,F,E,D,C,B,A 管角上加上７ＦＨ所以ＳＰ上為０伏，不亮為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８，采用共陰級(jí)連接。 程序設(shè)計(jì)流程圖 表 系統(tǒng)框圖 東西道 紅等亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 ?? 南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 ?? 60s 5s 80s 5s 60s ?? 表 說明： （ 1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為 60 秒。 （ 2）黃燈閃爍 5 秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （ 3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時(shí)間為 80 秒。東西方向車流大通行時(shí)間長。 （ 4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （ 5）此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始 值。 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)主程序 ORG 0000H 主程序的入口地址 LJMP MAIN 跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處 ORG 0003H 外部中斷 0 的中斷程序入口地址 ORG 000BH 定時(shí)器 0 的中斷程序入口地址 LJMP T0_INT 跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處 ORG 0013H 外部中斷 1 的中斷程序入口地址 湖北理工學(xué)院畢業(yè)論文 12 MAIN: MOV SP, 50H MOV IE,8EH CPU 開中斷，允許 T0 中斷， T1 中斷和外部中斷 1 中斷 MOV TMOD,51H 設(shè)置 T1 為計(jì)數(shù)方式 ,T0 為定時(shí)方式，且都工作于模式 1 MOV TH1,00H T1 計(jì)數(shù)器清零 MOV TL1, 00H SETB TR1 啟動(dòng) T1 計(jì)時(shí)器 SETB EX1 允許 INT1 中斷 SETB IT1 選擇 邊沿觸發(fā)方式 MOV DPTR, 0003H MOV A, 80H 給 8255 賦初值， 8255 工作于方式 0 MOVX @DPTR, A AGAIN: JB ,N0 判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時(shí)間的初值，若 為1 則跳轉(zhuǎn) MOV A, P1