【正文】 四年了，仿佛就在昨天。在畢業(yè)論文結(jié)尾之際，借此機會，我向在我做畢業(yè)設計過程中給予我支持和幫助的老師和同學們表示衷心的感謝！ 首先要感謝我的指導老師 —— 王笑宇老師。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計的思路技巧，特別是對匯編語言的掌握方面能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下了 良好的基礎。并通過“看門狗電路”來提高單片機系統(tǒng)的抗干擾性，使控制器更加穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)的報警子程序流程圖如圖 所示。 開 始結(jié) 束賦 5 s 初 值調(diào) 時 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 檢測車流量與顯示子程序 本子程序中，首先要對斷點進行保護，以防止顯示車流量時改變原綠燈初始值。該系統(tǒng)的時間顯示子程序流程圖如圖 所示。在動態(tài)顯示方式中，同一時刻，只有一位 LED 數(shù)碼管在顯示，其他各位是關(guān)閉的。 開 始結(jié) 束1 m s 延 時 預 定 值是 否 夠 1 m s ?延 時NY 圖 1ms 延時子程序流程圖 時間顯示子程序 本設計采用動態(tài)顯示方式。本設計中的東西、南北路口紅外檢測中斷子程序流程圖如圖 所示。以 IT0 為例， IT0=0，為電平觸發(fā)方式， IT0=1，為負邊沿觸發(fā)方式，本設計采用邊沿觸發(fā)方式， IE0 為其中斷標志位，有中斷信號則置位，中斷服務子程 序響應后， IE0 自動清零。 DJNZ R0,NEXT MOV R0,＃ 14H 。啟動 T0 計數(shù)器 MOV RO,14H 。令 T0 為定時器方式 1 MOV TH0,3CH 。 （ 2） 1 秒的方法 我們采用在主程序中設定一個初值為 20 的軟件計數(shù)器和使T0 定時 50 毫秒．這樣每當 T0到 50 毫秒時 CPU 就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。就此可以算出各種方式的最大延時。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值，即所要求的計數(shù)值設定為 C，把計 數(shù) 初 值 設 定 為 TC 可 得 到 如 下 計 算 通 式 ： TC M C?? （ ） 式中： M為計數(shù)器模值。其中 T0 定時又有兩種方法：中斷和查詢。如圖 所示。 圖 報警電路 （ 2）按鍵控制電路 本設計設置了 2 個獨立式按鍵： S11 鍵， S12 鍵。 在用于顯示發(fā)光二極管時，直接由 MOV 指令將十六進制碼送入 P0 口。 圖 信號燈的連接 在本設計中，實際控制的燈只有 6個，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈， 南北綠燈，南北黃燈。由紅外線接收管（ VDL） 將接收到的紅外反射信號變?yōu)殡娒}沖后，通過 C R23 加至電壓放大器的輸人端，進行脈沖幅度的放大，然后輸入到單片機的 I/O 接口上。 表 74HC240 真值表 輸入 (1G ,2G =0 時 ) 輸出 (Y) A B 1Y 2Y 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 74HC240 引腳如圖 所示。 表 74LS244 真值表 輸入 (1G ,2G =0 時 ) 輸出 (Y) A B 1Y 2Y 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 74LS244 引腳如圖 所示。地址鎖存器就是一個暫存器，它根據(jù)控制信號的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來。 圖 紅外對管檢測電路 驅(qū)動和放大電路 為了提高數(shù)碼管的亮度，和使單片機正常工作，以使蜂鳴器正常報警，常使用驅(qū)動電路 。 本設計中的紅外對管檢測電路如圖 所示。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。一般有透明、黑色和深藍色等三種。 紅外對管檢測電路由紅外發(fā)射電路和紅外接收管電路組成。 MAX692 的 WDI 定時周期是 ，復位脈沖寬度是 200ms。 RESET ：復位輸出引腳，低電平有效。 GND：接地。 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。而當程序運行異常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機的 RESET 引腳使單片機復位。在單片機系統(tǒng)中，看門狗的設計一般采用硬件和軟件兩種方式。 看門狗硬件電路 由于單片機自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因為受外界干擾而導致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。四個方位上總共用 8個 LED 數(shù)碼管接在單片機的 I/O 擴展口 8255 上。 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8+ 5V共陽極共陰極aabbccddeeffgghh 圖 八段 LED 顯示器 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)光二極管是否點亮而顯示不同的字形 。 LED 數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。 1Q8Q 為 8 個輸出端。 （ 3） 8255A 與 AT89C51 的連接： 用 AT89C51 的 P0 口的 連接 8255 的片選信號 CS 我們用89C51 的地址采用全譯碼方式，當 =0 時片選有 效 ,其他無效 , 用于選擇 8255 端口。因此，8051 通常需要擴展。 方式 2：雙向總線方式。每一個端口都可以用作輸入或輸出。 D1： B 口功能（ 1=輸入， 0=輸出）。 D D5： A 口方式選擇。 圖 8255A 引腳圖 8255A 可編程并行接口芯片方式控制字格式說明： 8255A 有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是 C 口按位置位／復位控制字。通常 A 口、 B 口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。 R90. 3K12345678161514131211109R 1 ~ 80. 3KS912345678161514131211109S 1 ~ 8S W D IP 8P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .5( M O S 2)6P 1 .6( M IS O )7P 1 .7( S C K )8P 3 .0( R X D )9P 3 .1( T X D )10P 3 .2( I N T 0 )11P 3 .3( I N T 1 )12P 3 .4( T 0)13P 3 .5( T 1)14P 3 .6( W R )15P 3 .7( R D )16P 2 .0( A 8)17P 2 .1( A 9)18P 2 .2( A 10 )19P 2 .3( A 11 )20P 2 .4( A 12 )21P 2 .5( A 13 )22P 2 .6( A 14 )23P 2 .7( A 15 )24P 0 .0( A D 0 )25P 0 .1( A D 1 )26P 0 .2( A D 2 )27P 0 .3( A D 3 )28P 0 .4( A D 4 )29P 0 .5( A D 5 )30P 0 .6( A D 6 )31P 0 .7( A D 7 )32X T A L 133X T A L 234A L E /P R O G35E A /V P P36P S E N37R S T38V C C39G N D40A T 89 C 51+5設置時間初值判斷是否設置初值D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D [ 0. .. 7] 圖 鍵盤接口電路 單片機接口與對應的數(shù)值功能見表 。故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。獨立式鍵盤的接口電路：在單片機應用系統(tǒng)中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。本系統(tǒng)采用 晶振，電容選 22pF 或 30pF 均可。單片機的時鐘方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，如圖 所示。 89C51 單片機的復位靠外部電路實現(xiàn) ,信號由 RESET(RST)引腳輸入 ,高電平有效 ,在振蕩器工作時 ,只要保持 RST 引腳高電平兩個機器周期 ,單片機即復位 .復位后 ,PC 程序計數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變 .復位電路一般有上電復位和上電∕按鍵手動復位 2種 ,如圖 所示。 （ 3） PSEN ：外部程序存儲器的讀選通線。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。 （ 2） GND：接地線。 89C51 有 40 條引腳 ,與其他 51 系列單片機引腳是兼容的。 （ 8）時鐘電路 AT89C51 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 AT89C51 單片機需外置振蕩電容。 （ 4）定時 /計數(shù)器 (ROM) AT89C51 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 AT89C51 單片機簡介 AT89C51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89C51 是 8051 系列單片機的典型產(chǎn)品， AT89C51 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，如圖 所示。存儲器用于存儲單片機程序和數(shù)據(jù)。 （ 7）綠燈時間倒計時完畢，黃燈閃爍 5 秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （ 4）通過 8051 單片機的 位來控制系統(tǒng)是繼續(xù)工作或設置初 值，當 位為 0，就對系統(tǒng)進行初始化，為 1系統(tǒng)就繼續(xù)工作。 圖 總體框圖 據(jù)此，本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，由車流量檢測模塊，違規(guī)檢測模塊，和按鍵設置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊， 8段 LED 數(shù)碼管倒計時模 塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。 鍵盤設置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設置的信號，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到 LED 數(shù)碼管上實時顯示。 （ 4）違規(guī)檢測 交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時有發(fā)生，交警等交通管理人員雖然可以進行實時監(jiān)管，但是耗費精力，在路口設置檢測傳感器就可以進行自動的警報提 示。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。而且，目前國內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時間，并自動切換。 （ 2）車流量檢測及調(diào)整 隨著我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展，城市人口和機動車擁有量在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴重，交通事故時有發(fā)生。 2 交通燈控制的功能要求 本設計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進行倒計時顯示，車流量檢測及調(diào)整，交通違規(guī)處理等功能。該方案占用接口資源多，顯示亮度由保證，但硬件開銷大，電路復雜，信息刷新速度慢，實用于并行接口資源較少以及對顯示沒有要求的場合。但需要外加硬件電路，經(jīng)濟性較差。 硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機內(nèi)的專用看門狗電路，它實際上是一個特殊的定時器，當定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖。軟件看門狗的最大特點是無須外加硬件電路，經(jīng)濟性好。本設計應用的接口數(shù)量不多，故選擇此方案。本次設計考慮了這兩種鍵盤方案： 方案一：采用行列式鍵盤。時間為 80 秒。 表 指示燈的燃亮方案 60S 5S 80S 5S ?? 東西道 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 ?? 南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 ?? 表 說明： （ 1）當東西方向為紅燈，此道車輛和行人禁止通行；南北道為綠燈，此道車輛和行人通過。 1 系統(tǒng)總體方案 交通管理的方案論證 方案設想 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅 、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。在 20世紀 90 年代初，我國的相關(guān)學者開始意識到