【導(dǎo)讀】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，單片機(jī)往往。軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片。出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；通過(guò)設(shè)置“看門狗電路”來(lái)防止單片機(jī)死機(jī)，提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。

　　

【正文】 周期為 T計(jì) 數(shù) ，它是單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的 12 倍，設(shè)要求的時(shí)間值為 T，則有 C T T? 計(jì) 數(shù) 。計(jì)算通式變?yōu)椋? ? ?T M TC T?? 計(jì) 數(shù) （ ） 模值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0 時(shí) M 為 8192；在方式 1 時(shí) M 的值為65536；在方式 2 和 3 為 256。就此可以算出各種方式的最大延時(shí)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為 12MHZ，經(jīng)過(guò) 12 分頻后，若采用方式 0 最大延時(shí)只有 毫秒，采用方式１最大延時(shí)也只有 毫秒。這就是為什么掃描周期為 50ms 的原因， 若使用軟件則會(huì)耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時(shí)間計(jì)時(shí)方面卻不可能只用計(jì)數(shù)器，因?yàn)?顯然１秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們還必須采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題。 （ 2） 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 25 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先重裝入定時(shí)器初值，再使軟件計(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。 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)＝ 216 － 50ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD,01H 。令 T0 為定時(shí)器方式 1 MOV TH0,3CH 。裝入定時(shí)器初值 MOV TL0,0BOH 。 MOV IE,82H 。開(kāi) T0 中斷 SETB TR0 。啟動(dòng) T0 計(jì)數(shù)器 MOV RO,14H 。軟件計(jì)數(shù)器賦初值 LOOP: SJMP $ 。循環(huán)等待中斷 2） T0 中斷服務(wù)子程序： ORG 000BH AJMP BRTO ORG 0300H BRTO: MOV TH0,3CH 。重裝入定時(shí)器初值 MOV TL0,0BOH 。 DJNZ R0,NEXT MOV R0,＃ 14H ?；謴?fù) R0 值 AJMP TIME 。跳轉(zhuǎn)到時(shí)間及信號(hào)燈顯示子程序 NEXT: RET1 END 本設(shè)計(jì)中的 T0 中斷子程序流程圖如圖 所示。 26 開(kāi) 始黃 燈 閃 爍 初 值 加 1是 否 夠 1 s ？ 重 賦 5 0 m s 初 值重 賦 5 0 m s 初 值重 賦 1 s 循 環(huán) 次 數(shù)倒 計(jì) 時(shí) 減 1報(bào) 警 初 值 減 1調(diào) 時(shí) 間 顯 示 子 程 序返 回 斷 點(diǎn)T 0 賦 5 0 m s 初 值NY 圖 T0中斷子程序流程圖 東西、南北路口紅外檢測(cè)中斷子程序 本系統(tǒng)主要使用了外部中斷，中斷信號(hào)有引腳 INT0 和 INT1 輸入，低電平有效， CPU每個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)檢測(cè) INT0 和 INT1 上的信號(hào)， 89C51 允許外部中斷以電平方式或負(fù)邊沿方式兩種中斷方式輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)，可由用戶通過(guò)設(shè)置TCON中 IT0 和 IT1 位的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。以 IT0 為例， IT0=0，為電平觸發(fā)方式， IT0=1，為負(fù)邊沿觸發(fā)方式，本設(shè)計(jì)采用邊沿觸發(fā)方式， IE0 為其中斷標(biāo)志位，有中斷信號(hào)則置位，中斷服務(wù)子程序響應(yīng)后， IE0 自動(dòng)清零。 IE 中的 EA 為允許中斷的總控制位，為 1 開(kāi)啟， EX0 為外部中斷允許控制位，為 1 開(kāi)啟。 在優(yōu)先級(jí)的允許下，一旦有外部中斷信號(hào)產(chǎn)生，單片機(jī) CPU首先保護(hù)斷點(diǎn)，PC 值進(jìn)棧，然后執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行完后，用 RETI 指令返回，此時(shí) CPU會(huì)從堆棧中取保存的斷點(diǎn)地址，送回 PC，程序再正常執(zhí)行。 27 正常情況下，紅外對(duì)管導(dǎo)通， INT0 和 INT1 輸入為低電平， CPU不中斷；當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，紅外對(duì)管不導(dǎo)通， INT0 和 INT1 輸入為高電平，向 CPU 輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)， CPU中斷，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，即報(bào)警或記錄車流量。本設(shè)計(jì)中的東西、南北路口紅外檢測(cè)中斷子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始返 回 斷 點(diǎn)是 否 綠 燈 時(shí) 間 ？調(diào) 檢 測(cè) 車 流 量 與 顯 示 子 程 序調(diào) 報(bào) 警 子 程 序NY 圖 東西、南北路口紅外檢測(cè)中斷子程序流程圖 1ms軟件延時(shí)子程序 MCS51 的工作頻率為 12MHZ，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*（ 1/12MHZ） =1us。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(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定 1ms 的時(shí)間，但同時(shí)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)。本設(shè)計(jì)中的 1ms延時(shí)子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始結(jié) 束1 m s 延 時(shí) 預(yù) 定 值是 否 夠 1 m s ?延 時(shí)NY 圖 1ms 延時(shí)子程序流程圖 28 時(shí)間顯示子程序 本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 LED 動(dòng)態(tài)顯示方法： LED 動(dòng)態(tài)顯示就是利用單片機(jī)依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對(duì)應(yīng)于該位數(shù)碼管的位選控制信號(hào)，一位一位輪流點(diǎn)亮各七段數(shù)碼管。對(duì)每位數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，如此循環(huán)。利用人眼的“視覺(jué)暫?！毙?yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。在動(dòng)態(tài)顯示方式中，同一時(shí)刻，只有一位 LED 數(shù)碼管在顯示，其他各位是關(guān)閉的。在段選碼和位選碼每送出一次后，應(yīng)保持 1ms 左右，這個(gè)時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。不能太 小，因而發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太小，發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清。但也不能太大，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時(shí)間越長(zhǎng)，占用 CPU 時(shí)間也越多 [15]。該系統(tǒng)的時(shí)間顯示子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始結(jié) 束將 顯 示 值 分 離 為 個(gè) 位 和 十 位調(diào) 用 字 形 表顯 示 十 位延 時(shí) 1 m s調(diào) 用 字 形 表顯 示 個(gè) 位延 時(shí) 1 m s 圖 時(shí)間顯示子程序流程圖 29 黃燈閃爍 5s子程序 本設(shè)計(jì)中首先賦 5s 初值，其中關(guān)鍵的設(shè)計(jì)是使黃燈持續(xù)亮 ，再持續(xù)滅 的方法。利用 T0 定時(shí)器中斷，每中斷一次是 50ms，并使 R4 中的數(shù)值加 1，則當(dāng) R4=10 時(shí)，正好是 ，再利用循環(huán)指令，判斷 R4 是否等于 10，若等于則跳出循環(huán)；否則反復(fù)循環(huán)，使黃燈持續(xù)亮或滅 ，即達(dá)到閃爍效果。本系統(tǒng)中的黃燈閃爍 5s 子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始結(jié) 束賦 5 s 初 值調(diào) 時(shí) 間 顯 示 子 程 序東 西 、 南 北 方 向 黃 燈 亮黃 燈 是 否 亮 0 . 5 s ？東 西 、 南 北 方 向 黃 燈 滅黃 燈 是 否 滅 0 . 5 s ？持 續(xù) 5 s ？NYNYYN 圖 黃燈閃爍 5s 子程序流程圖 30 檢測(cè)車流量與顯示子程序 本子程序中，首先要對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，以防止顯示車流量時(shí)改變?cè)G燈初始值。當(dāng)綠燈時(shí)間有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，車流量計(jì)數(shù)值加 1，當(dāng)車流量低于或等于 99 時(shí)，雙位數(shù)碼管可以顯示，按下 S11 鍵顯示東西方向車流量，按下 S12 鍵顯示南 北方向車流量；當(dāng)車流量高于 99 時(shí)，雙位數(shù)碼管無(wú)法顯示，返回調(diào)用處重新計(jì)入。本系統(tǒng)的檢測(cè)車流量與顯示子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始結(jié) 束保 護(hù) 斷 點(diǎn)車 流 量 值 自 加 1車 流 量 是 否 超 過(guò) 9 9 ？是 否 顯 示 車 流 量 ？調(diào) 時(shí) 間 顯 示 子 程 序YNNY 圖 檢測(cè)車流量與顯示子程序流程圖 31 報(bào)警子程序 本設(shè)計(jì)中首先賦報(bào)警時(shí)間 3s 初值，每秒鐘使其值減 1，直到減為 0，在其期間并判斷紅燈倒計(jì)時(shí)是否完畢，因?yàn)榈褂?jì)時(shí)完畢時(shí)，黃燈閃爍，不需要再報(bào)警；否則啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，警告有車輛或行人闖紅燈，這樣交警可以采取相應(yīng)的措施對(duì)闖紅燈者懲罰。本系統(tǒng)的報(bào)警子程序流程圖如圖 所示。 開(kāi) 始結(jié) 束設(shè) 置 報(bào) 警 時(shí) 間 3 s倒 計(jì) 時(shí) 是 否 完 ？報(bào) 警是 否 夠 3 s ？關(guān) 閉 報(bào) 警 器YNYN 圖 報(bào)警子程序流程圖 主程序 本設(shè)計(jì)的十字路口交通燈控制器的主程序流程圖如圖 所示。 32 開(kāi) 始結(jié) 束P 3 . 1 = 1 ？P 1 . 7 = 1 ？P 2 . 4 = 0 ?南 北 路 口 紅 外 對(duì) 管 高 電 平 ？東 西 路 口 紅 外 對(duì) 管 高 電 平 ？南 北 路 口 紅 外 對(duì) 管 高 電 平 ？東 西 路 口 紅 外 對(duì) 管 高 電 平 ？P 2 . 5 = 0 ?倒 計(jì) 時(shí) 完 畢 ？倒 計(jì) 時(shí) 完 畢 ？設(shè) 定 紅 燈 時(shí) 間 初 值 顯 示 初 值初 始 化設(shè) 定 綠 燈 時(shí) 間 初 值顯 示 初 值啟 動(dòng) T 0 定 時(shí) 器東 西 方 向 紅 燈 倒 計(jì) 時(shí) ， 南 北 方 向 綠 燈 倒 計(jì) 時(shí)報(bào) 警 3 s檢 測(cè) 車 流 量顯 示 車 流 量黃 燈 閃 爍 5 s東 西 方 向 綠 燈 倒 計(jì) 時(shí) ， 南 北 方 向 紅 燈 倒 計(jì) 時(shí)報(bào) 警 3 s檢 測(cè) 車 流 量顯 示 車 流 量黃 燈 閃 爍 5 sYNYNYNYNNYYNYNYNNYYN 圖 交通燈控制器主程序流程圖 33 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)以 MSC51 系列單片機(jī)為核心， 充分利用了 AT89C51 和 8255A 芯片的 I/O 引腳， 以 LED 數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)指示，該設(shè)計(jì)很好地完成了 設(shè)計(jì) 的各項(xiàng)要求，主要體現(xiàn)如下： 主干道和次干道可以分開(kāi)設(shè)置時(shí)間功能，使控制更加靈活 ； 以上所有功能均在城市交道口模型上得到很好地實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)在確保功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，充分考慮了控制系統(tǒng)操作方便、 可靠性 高、穩(wěn)定性好等要求。 該設(shè)計(jì) 的 交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò) AT89C51 芯片的 P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能； 車輛闖紅燈報(bào)警； 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 ； 綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。 并通過(guò)“看門狗電路”來(lái)提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性，使控制器更加穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)不足之處是不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及只能根據(jù)車流手動(dòng)改變紅綠燈時(shí)間。這是由于本身地理位置以及車 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(lái)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)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(wèn)題全面 的 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(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì) 的 思路技巧 ， 特別 是對(duì)匯編 語(yǔ)言的掌握方面能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下 了 良好的基礎(chǔ)。 該畢業(yè) 設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但由于時(shí)間、 設(shè)備 、條件和水平等各方面因素，還存在一些不足，還需要不斷改進(jìn)， 當(dāng) 然也就需要學(xué)習(xí) 并運(yùn)用 更多相關(guān)的知識(shí)。 34 致 謝 歲月如梭，光陰似箭。轉(zhuǎn)眼間幾個(gè)月的畢業(yè)論 文設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在畢業(yè)論文結(jié)尾之際，借此機(jī)會(huì)，我向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我支持和幫助的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！ 首先要感謝我的指導(dǎo)老師 —— 劉林芝 老師。在繁忙的事務(wù)中依然抽出時(shí)間在學(xué)習(xí)方法上和設(shè)計(jì)方面給予了我大量的指導(dǎo)，并且一點(diǎn)點(diǎn)的指出我的論文中的不足及錯(cuò)誤，讓我在此期間順利的完成了畢業(yè)論文。 其次我還要感謝在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生活的自動(dòng)化專業(yè)的全體老師還有同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在此，我還要感謝在校期間幫助我的同學(xué)和室友們 ， 在我做畢業(yè)論文過(guò) 程中，每當(dāng)我遇到困難時(shí)，他們都會(huì)給予我熱心的幫助，用友誼 維系著寢室那份家的融洽。 四 年了，仿佛就在昨天。 而現(xiàn)在我們馬上都要 各奔前程 了 ， 望 大家珍重 ！ 最后，祝各位老師各位同學(xué)：身體健康、工作順利、萬(wàn)事如意、心想事成、天天開(kāi)心！ 35 參考文獻(xiàn) [1] 劉智勇．智能交通控制理論及其應(yīng)用 [M]．北京：科學(xué)出版社． 2021 [2] 史忠科，黃輝生等．交通控制系統(tǒng)導(dǎo)論 [M]．北京：科學(xué)出版社． 2021 [3] 陸化普．智能運(yùn)輸系統(tǒng) [M]．北京：人民交通出版社． 2021 [4] 余發(fā)山．單片機(jī)原理及 應(yīng)用技術(shù) [M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社． 2021 [5] 朱善君，孫新亞，吉吟東．單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用 [M]．北京：清華大