【導(dǎo)讀】第1頁。第11頁。第20頁。第23頁

　　

【正文】 0 . 7 (A D 7 )32P 0 . 6 (A D 6 )33P 0 . 5 (A D 5 )34P 0 . 4 (A D 4 )35P 0 . 3 (A D 3 )36P 0 . 2 (A D 2 )37P 0 . 1 (A D 1 )38P 0 . 0 (A D 0 )39V C C40 圖 1 8051 引腳分配圖 （ 2）中斷介紹 AT89C51 有 6 個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（ INT0 和 INT1 ），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、 2）和一個(gè)串行中斷。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 IE 還包括一個(gè)中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。 位是不可用的。對(duì)于 AT89C51， 位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫 1。它們?yōu)?AT89 系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和EXF2 的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 0。定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2 被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來。 （ 3）外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)特性 符號(hào) 參數(shù) 最小值 最大值 單 位 1/TCLCL 時(shí)鐘震蕩頻率 0 24 MHz TCLCL 時(shí)鐘周期 ns TCHCX 高電壓時(shí)間 15 ns TCLCX 低電壓時(shí)間 15 ns 附錄 13 TCLCH 上升時(shí)間 20 ns TCHCL 下降時(shí)間 20 ns 表 1 (4)空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE ^PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 表 2 關(guān)于 8255 芯片 1. 8255 特性： (1) 一個(gè)并行輸入 /輸出的 LSI 芯片 ,多功效的 I/O 器件 ,可作為 CPU 總線與外圍的接口 . (2) 具有 24個(gè)可編程設(shè)置的 I/O口 ,即使 3組 8 位的 I/O口為 PA 口 ,PB 口和 PC 口 .它們又可分為兩組 12位的 I/O口 ,A組包括 A口及 C口 (高 4位 ,PC4~PC7),B組包括 B口及 C口 (低4 位 ,PC0~PC3).A組可設(shè)置為基本的 I/O 口 ,閃控 (STROBE)的 I/O 閃控式 ,雙向 I/O3種模式；B組只能設(shè)置為基本 I/O或閃控式 I/O兩種模式 ,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定 . 2. 8255 引腳功效： (1).RESET：復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端外于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器 (包括控制寄存器 )均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式。 (2).CS：芯片選擇旌旗燈號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /CS=0 時(shí) ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU 進(jìn)行通訊； /CS=1 時(shí) ,8255 無法與 CPU 做數(shù)據(jù)傳輸。 (3).RD：讀旌旗燈號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /RD=0 且 /CS=0時(shí) ,允許 8255 通過數(shù)據(jù)總線向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU 從 8255 讀取信息或數(shù)據(jù)。 (4).WR：寫入旌旗燈號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /WR=0 且 /CS=0 時(shí) ,允許 CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 (5).D0~D7：三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。 附錄 14 (6).PA0~PA7：端口 A 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 (7).PB0~PB7：端口 B輸入輸出線 ，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器，一個(gè) 8位的輸入輸出緩沖器。 (8).PC0~PC7：端口 C 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口 C 可以通過工作方式設(shè)定而分成 2 個(gè) 4 位的端口，每個(gè) 4 位的端口包含一個(gè) 4 位的鎖存器，分別與端口 A 和端口 B 配合使用，可作為控制旌旗燈號(hào)輸出或狀態(tài)旌旗燈號(hào)輸入端口。 (9).A0,A1：地址選擇線 ,用來選擇 8255 的 PA 口 ,PB 口 ,PC 口和控制寄存器。 當(dāng) A0=0,A1=0 時(shí) ,PA口被選擇； 當(dāng) A0=0,A1=1 時(shí) ,PB 口被選擇； 當(dāng) A0=1,A1=0 時(shí) ,PC 口被選擇； 當(dāng) A0=1,A1=1 時(shí) ,控制寄存器被選擇。 有關(guān)七段 LED 顯示器的介紹 通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、 矩陣管、 電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 1. LED 顯示器分類 （ 1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2～3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá) （ 英寸 ）甚至達(dá)數(shù)百 mm。 （ 2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （ 3）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 （ 4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。 2. LED 顯示器的參數(shù) 由于 LED 顯示器是以 LED 為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于 LED 顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： (1) 發(fā)光強(qiáng)度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可 以在 ～ 間，最大不能超過 。 (2) 脈沖正向電流 若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為 IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于 IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 交通信號(hào)控制類型 交通信號(hào)控制的目的有三點(diǎn)：第一，在時(shí)間上和空間上分隔交叉口不同方向的車流，附錄 15 控制車流的運(yùn)行秩序；第二，使在平面交叉的道路網(wǎng)絡(luò)上人和物的運(yùn)輸達(dá)到最高效率；第三，為道路使用者提供必要的信息，幫助他們有效地使用交通設(shè)施。道路交通信號(hào)控制的基本類型有多種分法。 按控制區(qū)幾何特性劃分為 ：單個(gè)交叉口的控制 —— 點(diǎn)控、 交通干線的協(xié)調(diào)控制 —— 線控、交通網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)控制 —— 面控； 按控制原理劃分： 定時(shí)控制、感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制。 關(guān)于看門狗電路 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 ,由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場的干擾 ,造成程序的跑飛 ,而陷入死循環(huán) ,程序的正常運(yùn)行被打斷 ,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作 ,會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài) ,發(fā)生不可預(yù)料的后果 ,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮 ,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片 ,俗稱 看門狗(watchdog)。 MAX692 是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后 備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。其封裝和引腳說明如圖 2 所示。 圖 2 MAX692 封裝和引腳 看門狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作 ,其工作原理是 :看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O引腳相連 ,該 I/O引腳通過程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平 (或 低電平 ),這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí) ,寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行 ,這個(gè)時(shí)候 ,看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來的信號(hào) ,便在它和單片機(jī)復(fù)位 引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào) ,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位 ,即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行 ,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位。 紅外檢測(cè)電路 紅外輻射光子在半導(dǎo)體材料中激發(fā)非平衡載流子 (電子或空穴 )，引起電學(xué)性能變化。因?yàn)檩d流子不逸出體外，所以稱內(nèi)光電效應(yīng)。量子光電效應(yīng)靈敏度高，響應(yīng)速度比熱探測(cè)器快得多，是選擇性探測(cè)器。為了達(dá)到最佳性能，一般都需要在低溫下工作。光電探測(cè)器可分為： (1) 光導(dǎo)型：又稱光敏電阻。入射光子激發(fā)均勻半導(dǎo)體中的價(jià)帶電子越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶并在價(jià)帶留下空穴，引起電導(dǎo)增加，為本征光電導(dǎo)。從禁帶 中的雜質(zhì)能級(jí)也可激發(fā)光生載流附錄 16 子進(jìn)入導(dǎo)帶或價(jià)帶，為雜質(zhì)光電導(dǎo)。截止波長由雜質(zhì)電離能決定。量子效率低于本征光導(dǎo)，而且要求更低的工作溫度。 (2) 光伏型：主要是 p－ n 結(jié)的光生伏特效應(yīng)。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對(duì)。存在的結(jié)電場使空穴進(jìn)入 p 區(qū)，電子進(jìn)入 n 區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差。外電路就有電壓或電流信號(hào)。與光導(dǎo)探測(cè)器比較，光伏探測(cè)器背影限探測(cè)率大于 40％；不需要外加偏置電場和負(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。這些特性給制備和使用焦平面陣列帶來很大好處。 (3) 光發(fā)射－ Schottky 勢(shì)壘探測(cè)器：金屬和半導(dǎo)體接觸，典型的有 PtSi/Si 結(jié)構(gòu)，形成Schott ky勢(shì)壘，紅外光子透過 Si層為 PtSi吸收，電子獲得能量躍上 Fermi能級(jí)，留下空穴越過勢(shì)壘進(jìn)入 Si襯底， PtSi層的電子被收集，完成紅外探測(cè)。充分利用 Si集成技術(shù)，便于制作，具有成本低、均勻性好等優(yōu)勢(shì)，可做成大規(guī)模 (10241024 甚至更大 )焦平面陣列來彌補(bǔ)量子效率低的缺陷。有嚴(yán)格的低溫要求。用這類探測(cè)器，國內(nèi)外已生產(chǎn)出具有像質(zhì)良好的熱像儀。 Pt Si/Si結(jié)構(gòu) FPA是最早制成的 IRFPA。 定時(shí)計(jì)數(shù)與車流量的計(jì)算 利用 MCS51 內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)到計(jì)時(shí)。該方法節(jié)省硬件成本，切能夠使讀者在定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高。計(jì)算公式如下： 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)。 對(duì)于一個(gè)交通路口來說，能在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的車流量，就算是達(dá)到了最佳的性能，我們稱在單位時(shí)間內(nèi)多能達(dá)到的最大車流為車流量 。 用公式： （ 車流量 = 車流 / 時(shí)間 ） 來表示。 十字路口交通燈設(shè)計(jì)中采用的一般思路 十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機(jī)和行人的行為準(zhǔn)則。十 字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用 “自動(dòng) ”紅綠交通燈，它具有固定的 “紅燈 —綠燈 ”轉(zhuǎn)換間隔，并自動(dòng)切換。它們一般由 “通行與禁止時(shí)間控制顯示、紅黃綠三色信號(hào)燈和方向指示燈 ”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時(shí)間控制顯示中，通常要么東西、南北兩方向各 50 秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向 60秒，南北方向 40 秒，時(shí)間控制都是固定的。交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先 “固化 ”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。但是，實(shí)際上不同時(shí)刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線 性的、隨機(jī)的，還經(jīng)常受認(rèn)為因素的影響。采用定時(shí)控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它不顧當(dāng)前道路上交通車輛數(shù)的實(shí)際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時(shí)，不能滿足司機(jī)與路人的實(shí)際需要，輕者造成時(shí)間上的浪費(fèi)，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。目前，有一種使用 “模糊控制 ”技術(shù)控制交通燈的方法。能夠根據(jù)十字路口兩個(gè)方向上車輛動(dòng)態(tài)狀況，自動(dòng)判斷紅綠燈時(shí)間間隔，以保證最大車流量，減少道口的交通堵塞。但是卻不像定時(shí)附錄 17 控制，能用數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余時(shí)間，以便于 駕駛員隨時(shí)掌握自己的駕駛動(dòng)作，及時(shí)停車或啟動(dòng)。 圖 3 十字路口車道形狀圖 圖 4 為直方圖，上邊為北路口燈，右邊為東路口燈，下邊為南路口燈，左邊為西路口燈。圖 5 所示為一種紅綠燈規(guī)則的狀態(tài)圖，分別設(shè)定為 S S S S4，交通燈以這四 種狀態(tài)為一個(gè)周期，循環(huán)執(zhí)行 。 圖 4 車輛行駛直方圖 請(qǐng)注意圖 S2 狀態(tài) 和 S4 狀態(tài) ，它們?cè)谝粋€(gè)時(shí)間段中四個(gè)方向都可以通車，這種狀態(tài)能在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大的車流量，效率特別高。 外圈是北方為前進(jìn)方向的狀態(tài)循環(huán)，內(nèi)圈是東方為前進(jìn)方向的狀態(tài)循環(huán)。 附錄 18 圖 5 車輛行駛狀態(tài)圖 依據(jù)上述 的車輛行駛的狀態(tài)圖，可以列出各個(gè)路口燈的邏輯表，由于相向的燈的狀態(tài)圖是一樣的，所以只需寫出相鄰路口的燈的邏輯表；根據(jù) 行駛狀態(tài)圖 可以看出，相鄰路口的燈它們的狀態(tài)在相位上相差 180176。因此最終只需寫出一組 S S S S4 的邏輯狀態(tài)表。如表 3 所示 ： 表 3 交通燈的循環(huán)邏輯表 S1 的狀態(tài) A(P17) B C D E F G H(P10