【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片。件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本論文使用單片機(jī)的原因是看到單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片。機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴?。部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這井然秩序。輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。。

　　

【正文】 燈。交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有四種，分別為：東西方向綠燈亮、東西方向黃燈亮、南北方向綠燈亮和南北方向黃燈亮。在東西方向綠燈和黃燈亮?xí)r，南北方向紅燈亮，并且紅燈的倒計(jì)初始值為綠燈的倒 計(jì)初始值和黃燈的倒計(jì)初始值之和 。 1. 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 口通常用于傳送外部傳送地 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)燈的顯示都要用到一個(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接口新片來擴(kuò)充。我們用 8255 并行接口信片來擴(kuò)展 I/O 端口。 2. 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，所以可以用置位方法點(diǎn)亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總程序設(shè)計(jì) 圖 程序總流程圖 主程序中放了一個(gè)按鍵的判斷指令，當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，程序就跳到按鍵子程序處理，當(dāng)檢測(cè)到 K2 鍵按下的時(shí)候就自動(dòng)返回到主程序。 按緊急預(yù)按鍵 K5 后，先出現(xiàn)全紅狀態(tài)，再按下該鍵，就出現(xiàn)一方通行狀態(tài)，再按，則另一方通行，如此循環(huán)。 按手動(dòng)控制鍵后，進(jìn)行手動(dòng)控制，每按一次，燈會(huì)轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)。 按恢復(fù)鍵對(duì)上兩者進(jìn)行恢復(fù)到正常狀態(tài)。 R4 存放黃燈時(shí)間 5 03H R5 存放紅燈時(shí)間 60 3CH R6 存放綠燈時(shí)間 80 50H PC0 顯示黃燈信號(hào) PC1 顯示紅燈信號(hào) PC2 顯示黃燈信號(hào) 8255 工作于方式 0 8255 PA、 PB、 PC 口輸出 PC 控制字為 10000000B （ 80H） 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)器初值計(jì)算 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： 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 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Ｔ CLK的 12 倍；ＴＣ為定時(shí)初值 如單片機(jī)的主脈沖頻率為Ｔ CLK12ＭＨＺ，經(jīng)過 12 分頻 方式０ ＴＭＡＸ＝ 213 ＊１微秒＝ 毫秒 方式１ ＴＭＡＸ＝ 216 ＊１微秒＝ 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。 相應(yīng)程序代碼 （１）主程序 定時(shí)器需定時(shí)５０毫秒，故Ｔ０工作于方式１。 初值： ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T計(jì)數(shù) ＝２ １６ －５０ ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。 令ＴＯ為定時(shí)器方式１ MOV TH0, 3CH 。裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, BOH 。 MOV IE, 82H 。開Ｔ０中斷 SEBT TＲ O ；啟動(dòng)Ｔ０計(jì)數(shù)器 MOV RO, 14H 。軟件計(jì)數(shù)器賦初值 LOOP: SJMP $ ；等待中斷 （ 2）中斷服務(wù)子程序 ORG OOOBH AJMP BRTO ORG OOBH BRTO： DJNZ RO， NEXT AJMP TIME 。 跳轉(zhuǎn)到時(shí)間及信號(hào)燈顯示子程序 DJNZ： MOV RO，＃ 14 ；恢復(fù)Ｒ０值 MOV TH0, 3CH 。重裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, BOH 。 MOV IE, 82H RET1 END 軟件延時(shí) MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8051 單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的 12 倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為 12*（ 1/6M） =2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這 樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定 1秒的時(shí)間。 具體的延時(shí)程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時(shí) 1 秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RET DELAY1:MOV R6,0 延時(shí) 125ms 子程序 MOV R5,0 DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV RN， DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為 2，機(jī)器周期數(shù)為 1，所以此指令的執(zhí) 行時(shí)間為 2ms DELAY1 為一雙重循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為 256*256=65536，所以延時(shí)時(shí)間=65536*2=131072us 約為 125us DELAY R4 設(shè)置的初值為 8，主延時(shí)程序循環(huán) 8 次，所以 125us*8= 1 秒 由于單片機(jī)的運(yùn)行速 度很快其他的指令執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)。 顯示程序設(shè)計(jì) 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，它將依次顯示信號(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，在顯示黃燈的下一個(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)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。 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)量而顯示不同的字形如 SP， g,f,e,d,c,b,a 管角上加上７ＦＨ所以 ＳＰ上為０伏，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８ 采用共陰級(jí)連接 : 其中 PC0\PB0a, PC1\PB1b, PC2\PB2c, PC3\PB3d, PC4\PB4e, PC5\PB5f, PC6\PB6g PC7\PB7 SP 接地 表 驅(qū)動(dòng)代碼表 顯示數(shù)值 dop g f e d c b a 驅(qū)動(dòng)代碼（ 16進(jìn)制） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 0 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 0 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 8255 與 8051 的連接 用 8051 的 P0 口的 連接 8255 的片選信號(hào) cs 我們用 8031 的地址采用全譯碼方式，當(dāng) =0 時(shí)片選有效， 其他無效， 用于選擇8255 端口 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 X X X X X 0 0 00H 為 8255 的 PA口 1 X X X X X 0 1 01H 為 8255 的 PB口 1 X X X X X 1 0 02H 為 8255 的 PC口 1 X X X X X 1 1 03H 為 8255 的控制口 由于 8051 是分時(shí)對(duì) 8255 和儲(chǔ)存器進(jìn)行訪問所以 8051 的 P0 口不會(huì)發(fā)生沖突 第 6章 結(jié)論 本系統(tǒng)就是充分利用了 8051 和 8255 芯片的 I/O 引腳。系統(tǒng) 統(tǒng)采用 MSC51 系列單片機(jī) Intel8051和可編程并行 I/O接口芯片 8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過 8051 芯片的 P1 口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能； 紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩 5 秒時(shí)黃燈閃爍警示（ 交通燈信號(hào)通過PA口輸出 ， 顯示時(shí)間直接通過 8255 的 PC 口 輸出 至雙位數(shù)碼管） ； 車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]張毅坤 .《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社， 1998 [2]余錫存 曹國(guó)華 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M].陜西 :西安電子科技大學(xué)出版社 , [3]雷麗文等 .微機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， [4]胡漢才 .《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》 . 清華大學(xué)出版， 1996 [5]付家才 .《單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)》 . 化學(xué) 工業(yè)出版社 ， [6]潘新民 .《微型計(jì)算機(jī)控制技》術(shù) .人民郵電 出版社 ， [7]蔣萬君 .《論循環(huán)時(shí)序電路的簡(jiǎn)便設(shè)計(jì) .機(jī)電一體化》， 2020 年 第五期 [8]韓全立 .《單片機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用》 .電子工業(yè)出版社， 2020， 6 [9]邱麗芳 .《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 .人民郵電出版社， 2020， 10 [10]房小翠 王金鳳 .《單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》 .國(guó)防工業(yè)出版社， 1999 [11]黃義源 .《機(jī)械設(shè)備電氣與數(shù)字控制》 .中央廣播電視大學(xué)出版社， 1993 [12]蔡美琴 張為民等 .《 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用》 .高等教育出版社， 1992 [13]康華光 .《電機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版）北京 .高等教育出版社， [14]常用電子電器手冊(cè)。 致 謝 這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到過許多次失敗的考驗(yàn)，就比如，自己對(duì)實(shí)際生活中的交通秩序的不了解給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想 要放棄的那一刻，我明白了，原來結(jié)果并不那么重要，我們更應(yīng)該注重的是這一整個(gè)過程。于是，我堅(jiān)持了下來。當(dāng)然最終，這個(gè)設(shè)計(jì)很成功，主要?dú)w功于我的指導(dǎo)老師肖利君老師。沒有她的精心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求我不可能完成的這么好。另外，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)還獲得了各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們的大力支持。在此，我衷心的感謝給位老師的指導(dǎo)和支持。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來報(bào)答各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，同時(shí)，我還要感謝同組的同學(xué)們，再設(shè)計(jì)過程中他們給予我很多幫助，謝謝你們。 通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際 當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。