【正文】 開發(fā)環(huán)境，它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個功能強大的環(huán)境中； C51 國際際準化 C 交叉編譯器：從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊； A51 宏匯編器：從 80C51 匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊； BL51 鏈接器/定位器：組合由 C51 和 A51 產(chǎn)生的可重定位的目標模塊，生成絕對目標模塊； LIB51 庫管理器：從目標模塊生成連接器可以使用的庫文件；OH51 目標文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對目標模塊生成 Intel Hex 格式的文件；25RTX51 實時操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計。 Keil uVision2 軟件的操作以下假定在“D：\JTXHD”目錄下 建立一個工程項目選擇芯片確定選項 （1）在工程菜單下選新建工程一項 （2）鍵入工程文件名 JTXHD 然后保存（3）CPU 選擇 SST 公司的 89E564RD，按確定鍵（4）接著設(shè)置晶振頻率及生成 HEX 文件等操作：工程目標 Target1 屬性在目標 Target1 屬性選項中，可以更改 CPU 晶振頻率在輸出選項中，選擇生成 HEX。建立 ASM 源文件 （1）文件新建彈出源文件編輯窗口，進入編輯源文件窗口（2）在文件窗口中編輯源程序（3）將文件以“”源文件保存在“D：\交通信號燈”目錄下。 用項目管理器生成各種應(yīng)用文件點擊 Target1 之前的 “+”號，出現(xiàn)Source Group1 點擊它，按鼠標右鍵會彈出下拉菜單，出現(xiàn)一個編譯文件窗口，選擇增加文件到組 Source Group1，向項目中添加 源文件在 Source Group1 前會出現(xiàn)一個“+”號，點擊之后彈出 文件名，點擊該文件名主窗體中會出現(xiàn)該文件的編輯窗口。編譯（ProjectReBuild all target files）就會生成一系列的文件如 OBJ 文件、LST 文件、HEX 文件等。檢查并修改源文件中的錯誤。如果在源文件中存在錯誤，那么在輸出窗口中會出現(xiàn)錯誤提示信息。由此可以在源文件中修改后存盤，然后重新編譯（Build）觀察錯誤提示信息，直到?jīng)]有錯誤。編譯連接通過后，進行軟件模擬仿真。點擊“開始/停止調(diào)試”進入軟件模擬的仿真窗口。對出現(xiàn)的問題進行分析和反復(fù)修改，最終得到正確并符合設(shè)計要求的結(jié)果。 系統(tǒng)軟件設(shè)計程序流程軟件是硬件的靈魂，只有正確的軟件編程才能充分挖掘硬件的性能。通過需26求分析，搭建好系統(tǒng)硬件平臺后，在此基礎(chǔ)上還需要軟件驅(qū)動和優(yōu)化才能使硬件得以正常工作，成分發(fā)揮其應(yīng)有的功能。硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟件是系統(tǒng)的靈魂。在硬件電路的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，運用匯編語言來實現(xiàn)定時控制、按鍵控制、倒計時顯示、交通信號燈指示標志顯示和人通行指示標志顯示等。軟件程序的設(shè)計是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個元器件的功能進行設(shè)計。在編寫軟件時，可以按各個程序的功能將軟件細分為各個功能模塊，再通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)。而一般編寫的程序都是根據(jù)事前所用的流程圖來編寫的，而且流程圖中也包含了對設(shè)計所得結(jié)果的要求，因此，流程圖的設(shè)計直接影響到源程序的設(shè)計。主程序是軟件設(shè)計的總體框架，因此主程序流程圖的設(shè)計決定了程序編寫的好壞，主程序的功能主要是由單片機讀取程序，讀取的程序體現(xiàn)在模擬交通信號燈的倒計時顯示，紅、黃、綠的控制和 16*16 點陣顯示器對行人通行與禁止通行標志的顯示上。再判斷是否有按鍵按下，從而進行交通指揮、緊急情況控制。主程序流程圖如圖。顯示子程序是總體框架中的子部件，對主程序中倒計時，定時與紅、黃、綠交通信號燈顯示時間的細化。該程序在模擬交通信號燈中起著非常重要的作用，沒有顯示程序，交通信號燈就如同失去了大腦，起不到指揮交通的作用。顯示子程序流程圖如下。緊急中斷程序軟件設(shè)計的外加部件，實現(xiàn)的是通過人對按鍵的控制，可以及時處理發(fā)生的交通事故，能有效緩解交通，使交通更便利，更通暢。 開 始初 始 化顯 示 初 始 值 設(shè) 置A道 放 行 ， B道 禁 行延 時顯 示A道 警 告 ， B道 禁 行延 時 5SA道 禁 行 ， B道 放 行置 顯 示 初 始 值A(chǔ)道 禁 行 ， B道 警 告顯 示延 時延 時顯 示 延 時 1ms顯 示 十 位 數(shù)設(shè) 置 顯 示 次 數(shù)秒 十 位 數(shù) 轉(zhuǎn) 字 形 碼R1秒 個 位 數(shù) 轉(zhuǎn) 字 形 碼拆 分 秒 數(shù)秒 數(shù) 轉(zhuǎn) 十 進 制顯 示 秒 數(shù) 減 1開 始個 位 數(shù)十 位 數(shù)R2顯 示 個 位 數(shù)延 時 1msYN顯 示 次 數(shù) =0？主 程 序 流 程 圖 顯 示 子 程 序 流 程 圖返 回 中 斷 服 務(wù) 程 序恢 復(fù) 現(xiàn) 場保 護 現(xiàn) 場中 斷 響 應(yīng)緊 急 情 況返 回A道 放 行 ， B道 禁 行延 時 10s圖 定時電路設(shè)計定時電路主要靠定時中斷來控制。它是嵌入式計算機系統(tǒng)中不可缺少的外圍電路，本設(shè)計的定時電路有： 定時器 T0 用于 時間計時。定時溢出中斷周期為 25ms，累計中斷 20次時，控制黃燈閃爍一次，累計中斷 40 次時，對倒計時計數(shù)單元進行減 1 操作，27然后調(diào)用倒計時顯示程序把倒計時計數(shù)單元里的數(shù)據(jù)送到七段數(shù)碼管上顯示。定時器 T1 用于 1S 時間計時。定時溢出中斷周期為 25ms，累計中斷 40 次時，對倒計時計數(shù)單元進行減 1 操作，然后調(diào)用倒計時顯示程序把倒計時計數(shù)單元里的數(shù)據(jù)送到七段數(shù)碼管上顯示出來，其工作流程圖如圖 、 所示。圖 T0 中斷服務(wù)程序流程圖 圖 T1 中斷服務(wù)程序流程圖28 倒計時電路流程圖設(shè)計倒計時部分利用 AT89S51 的串行口實現(xiàn)。串行口工作在方式 0 時，可通過外接移位寄存器實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。在這種方式下，數(shù)據(jù)為 8 位，只能從 RXD 端輸入輸出，TXD 端總是輸出移位同步時鐘信號，其波特率固定為晶振頻率的 1/12。由軟件置位串行控制寄存器后，立即啟動發(fā)送。 圖 倒計 時服務(wù)程序流程圖PUSH 03H把欲顯示的時間值R3 中的數(shù)變 BCD碼POP 03HBCD 碼屏蔽高 4 位查表送串行口TI 為 1？ TI 清零BCD 碼屏蔽低 4 位查表送串行口返回YN29中斷響應(yīng)保護現(xiàn)場返回執(zhí)行指令延時 5 秒K0、KK 按鍵操作待 8 位數(shù)據(jù)輸完后，硬件將 SCON 寄存器的 TI 位置 1，TI 必須由軟件清零，其工作流程圖如圖 所示。 按鍵電路流程圖設(shè)計按鍵控制電路在本設(shè)計中，通過 K0、KK2 三個按鍵實現(xiàn)人工對交通不暢通的緊急調(diào)整，是交通更為便利。在本設(shè)計中，按鍵電路是通過按鍵對定時器中斷控制的設(shè)計進行的，操作簡單，方便，其流程圖如圖 所示。 圖 按鍵控制服務(wù)程序流程圖 圖形顯示電路和字形顯示電路流程圖設(shè)計圖案顯示部分利用 AT98S51 的 4 片 8*8 點陣式 LED 組成一片 16*16 點陣式LED 實現(xiàn)。其工作原理主要是利用了 8255 進行外部擴展，所以要進行地址編址。在程序中顯示部分剛開始的時候就要對 8255 寫控制字的地址，程序中用的地址是 8003H；縱向輸送字型碼的地址分別為 8000H(XPA)、8002H(XPC)，行掃描的地址分別為 8001H(XPB)、A000H(X273)。其工作時是縱向送字型碼，橫向從上往下進行動態(tài)掃描，顯示完一個圖案所用的字型碼為 32 個字節(jié)。接線方法如下：LED30點陣顯示區(qū) 8255CS 插孔接譯碼輸出插孔 Y0，273CS 插孔接譯碼輸出 Y2，WR 插孔接 XWR，RD 插孔接 XRD，A0 插孔接 XA0，A1 插孔接 XA1，RESET 插孔接 RST，用 8芯排線將 LED 顯示區(qū) D0~D7 連接到 XD0~XD7，其流程圖如圖 、 所示。 圖 圖形顯示子程序流程圖 圖 DEL1 字型顯示流程圖信號燈的控制由單片機的 ~ 控制，6 只信號燈以共陰極方式連接，當(dāng) P1 口輸出為高電平時，信號燈點亮，為實現(xiàn)上述控制要求，P1 口共輸出四種控制碼,東西向、南北向的紅燈、綠燈、黃燈利用 AT89S51 的 I/O 口、 、 實現(xiàn)， P1 口共輸出四種控制碼，如表 所示。8255 初始化調(diào)用字型顯示 DEL121H 為 1？20H 送 R0調(diào)用字型顯示 DEL1返回PUSH 00H查表送數(shù)到 8002H、8003H80H 取反后送到8001H、A000H一個字完成？返回YYNN31表 交通燈信號控制碼空 空 B 道綠燈 B 道黃燈 B 道紅燈 A 道綠燈 A 道黃燈 A 道紅燈 控制碼狀態(tài)說明0 0 0 0 1 1 0 0 0CH A 道放行、B 道禁止0 0 0 0 1 0 1 0 0AH A 道警告、B 道禁止0 0 1 0 0 0 0 1 21H A 道禁止、B 道放行0 0 0 1 0 0 0 1 11H A 道禁止、B 道警告按鍵 K0、 K K2 分別由 I/O 口的 、 控制，當(dāng) P2 口輸出高電平時，信號燈點亮，如表 所示。表 交通燈信號按鍵控制碼按鍵 空 空 B 道綠燈B 道黃燈B 道紅燈A 道綠燈A 道黃燈A 道紅燈空 控制碼狀態(tài)說明K0 0 0 0 0 1 0 0 1 09HA 道禁止、B 道禁止K1 0 0 0 0 1 1 0 0 0HA 道通行、B 道禁止K2 0 0 1 0 0 0 0 1 21HA 道禁止、B 道放行倒計時部分利用 AT89S51 的串行口實現(xiàn)。串行口工作在方式 0 時，可通過外接移位寄存器實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。在這種方式下，數(shù)據(jù)為 8 位，只能從 RXD 端輸入輸出，TXD 端總是輸出移位同步時鐘信號，其波特率固定為晶振頻率的 1/12。由軟件置位串行控制寄存器后，立即啟動發(fā)送。待 8 位數(shù)據(jù)輸完后，硬件將 SCON 寄存器的 TI 位置 1，TI 必須由軟件清零。圖案顯示部分利用 AT89S51 的 LED 16*16 的點陣實現(xiàn)。其工作原理主要是利用了 8255 進行外部獷展，所以要進行地址編址。在程序中顯示部分剛開始的時候就要對 8255 寫控制字的地址，程序中用的地址是 8003H；縱向輸送字型碼的地址分別為 8000H(XPA)、8002H(XPC)，行掃描的地址分別為 8001H(XPB)、A000H(X273)。其工作時是縱向送字型碼，橫向從上往下進行動態(tài)掃描，顯示完32一個圖案所用的字型碼為 32 個字節(jié)。接線方法如下：LED 點陣顯示區(qū) 8255CS 插孔接譯碼輸出插孔 Y0，273CS 插孔接譯碼輸出 Y2，WR 插孔接 XWR，RD 插孔接XRD，A0 插孔接 XA0，A1 插孔接 XA1，RESET 插孔接 RST，用 8 芯排線將 LED 顯示區(qū) D0~ D7 連接到 XD0~ XD7。第 5章 系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)與展望 總結(jié)經(jīng)過長時間的分析和研究，在同學(xué)的配合以及指導(dǎo)老師的幫助下，終于順利完成了這次設(shè)計。通過這次設(shè)計，使自己對交通信號燈控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)以及 LED 有了全面的認識。作為電子行業(yè)中日益普遍的電子器件，它們代表了這個行業(yè)新的發(fā)展方向，尤其是交通信號燈被廣泛用于交通、航空和生產(chǎn)等領(lǐng)域，使得我們的生活更加有序，更加便利。LED 體現(xiàn)了節(jié)約能源、提高效率的優(yōu)點，單片機的出現(xiàn)則是大大簡化了控制系統(tǒng)，而交通信號燈與單片機相結(jié)合更是擴展了 LED 的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。在基于十字路口模擬交通信號燈設(shè)計的過程中，首先要解決的問題是如何選用器件。因為信號燈需要選擇穿 透 性 要 好 ， 可 控 性 強 ， 能 耗 低 ， 使 用 壽 命 長 、高敏感度、高精度的器件，而LED發(fā)光器件有兩類：數(shù)碼管和點陣。在本設(shè)計中，我們選擇的是數(shù)碼管和點陣系統(tǒng)。點陣系統(tǒng)以8*8點陣式LED為基本單元，用4片這樣的基本單元構(gòu)成本設(shè)計的顯示部分，通過行掃描和列掃描來達到顯示的目的。第二個需要解決的問題是程序中突發(fā)事件產(chǎn)生時，按鍵電路控制得設(shè)計。在這里，我先對設(shè)計到編程的軟硬件知識做了整體的復(fù)習(xí)。在硬件方面，我先了解了AT89S51等芯片的功能和原理，然后針對這些功能和原理對LED8*8點陣式LED做了了解，特別是它的顯示控制和掃描部分。在軟件方面，我對碼的串行口的編制和顯示做了系統(tǒng)的了解，獲得了有關(guān)編制LED屏上數(shù)字顯示程序的有用的信息。第三個需要解決的是程序的合理組織問題，在這里我先做了一個初步的程序出來，然后在老師的細心指導(dǎo)下，使主程序不斷的完善，最后得以成功。在模擬交通信號燈上加上按鍵控制，對于突發(fā)事件和交通不暢可以得到有效33的控制，對于現(xiàn)實生活中得交通信號燈起到了一個改進和提高得作用，對今后模擬交通信號燈的研究和擴展提供了參考。其研究的意義在于：為設(shè)計小型的單片機十字路口交通信號燈提供了有用的參考，為進一步的研究提供了有效的途徑。拓展了單片機的應(yīng)用范圍，為單片機的應(yīng)用提供了新的思路。對于研究單片機十字路口交通信號燈及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。通過本次畢業(yè)設(shè)計，能更進一步熟悉單片機編程和控制