【正文】
。同時，更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕易言棄。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，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。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績來報答各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，同時，我還要感謝同組的同學(xué)們，再設(shè)計過程中他們給予我很多幫助，謝謝你們。另外，此次畢業(yè)設(shè)計還獲得了各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們的大力支持。當(dāng)然最終，這個設(shè)計很成功，主要歸功于我的指導(dǎo)老師肖利君老師。 致 謝 這個設(shè)計過程中，我遇到過許多次失敗的考驗，就比如，自己對實際生活中的交通秩序的不了解給整個設(shè)計帶來的困擾，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過程。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（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)。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)計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng) 統(tǒng)采用 MSC51 系列單片機 Intel8051和可編程并行 I/O接口芯片 8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過 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)點亮，倒計時剩 5 秒時黃燈閃爍警示（ 交通燈信號通過PA口輸出 ， 顯示時間直接通過 8255 的 PC 口 輸出 至雙位數(shù)碼管） ； 車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。 顯示程序設(shè)計 顯示原理 當(dāng)定時器定時為 1 秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間 ，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的 燈色的時間顯示完后在重新給時間計數(shù)器賦初值 ，重新進入循環(huán)。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秒的時間。 MOV IE, 82H RET1 END 軟件延時 MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8051 單片機的工作頻率為6MHZ。 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ： MOV RO，＃ 14 ；恢復(fù)Ｒ０值 MOV TH0, 3CH 。開Ｔ０中斷 SEBT TＲ O ；啟動Ｔ０計數(shù)器 MOV RO, 14H 。裝入定時器初值 MOV TL0, BOH 。 初值： ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T計數(shù) ＝２ １６ －５０ ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。為零表示１秒已到可以返回到輸出 時間顯示程序。在方式 0時 M為 213 ；在方式 1 時 M 的值為 216；在方式 2 和 3 為 28 計算公式 T=（ M－ TC） T計數(shù) 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T計數(shù) T計數(shù) 是單片機時鐘周期Ｔ CLK的 12 倍；ＴＣ為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為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)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題． １秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)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(dāng)Ｔ０到５０毫秒時ＣＰＵ就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務(wù)子程序。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1到全 0 時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。 R4 存放黃燈時間 5 03H R5 存放紅燈時間 60 3CH R6 存放綠燈時間 80 50H PC0 顯示黃燈信號 PC1 顯示紅燈信號 PC2 顯示黃燈信號 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 延時方法可以有兩種一中是利用 MCS51 內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定 1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。 按手動控制鍵后，進行手動控制，每按一次，燈會轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)。 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)總程序設(shè)計 圖 程序總流程圖 主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當(dāng)有鍵按下的時候，程序就跳到按鍵子程序處理，當(dāng)檢測到 K2 鍵按下的時候就自動返回到主程序。我們用 8255 并行接口信片來擴展 I/O 端口。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計時初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個 I/O 端口，顯然 8051 的端口是不夠，需要擴展。 1. 8051 并行口的擴展 8051 雖然有 4 個 8 位 I/O 端口 ,但真正能提供借用的只有 P1 口 ,因為 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。交通燈的運行狀態(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。每個方向的綠黃燈的定時時間可以預(yù)設(shè)，一個方向綠燈、黃燈亮?xí)r，另一個方向紅燈亮。 圖 數(shù)碼管顯示圖 圖 晶閘管和數(shù)碼管 要是行人能看見信號燈的情況，必須把 8255 輸出的信號進行放大 VT為雙向晶閘管，當(dāng)門極為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；當(dāng)門極為低電平時晶閘管管斷，該支路指示燈滅。調(diào)整電流和時間的參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。 所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。例如，七段顯示器的 a,b,c,d,e,f 導(dǎo)通， g截止，則顯示 ，每 一位都需要一個 8 位輸出口控制，所以占用硬件多，一般用于顯示器為數(shù)較?。ê苌伲┑膱龊稀｜c亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。 發(fā)光顯示器是單片機應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價輸出設(shè)備。特 別是發(fā)光二極管（ LED）和液晶顯示器（ LCD），由于結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、接口容易，得到廣泛的應(yīng)用，尤其在單片機系統(tǒng)中大量使用。如果 WDI 保持高或低超過看門狗定時周期（ ）， /RESET 端將發(fā)生 200ms 的負脈沖使 CPU 復(fù)位。 /RESET 是復(fù)位信號輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。 MAX692在本文的單片機系統(tǒng)中的具體使用方法和電路原理圖如圖 。 對于沒有看門狗定時器的單片機或是認為內(nèi)部看門狗不可靠時，可以采用外部看門狗定時器。 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。從實現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運行時看門狗不溢出。在單片機系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計一般采用硬件和軟 件結(jié)合兩種方式。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機或其他 CPU 的 運行情況。這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯，重者將嚴重影響程序的運行。 一個完整的單片機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是一個軟、硬件的結(jié)合體。具體工作如下：當(dāng)鍵盤無鍵按下時，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當(dāng)有鍵按下時， INT0 端為低電平，向 CPU 申請中斷，若 CPU開放外部中斷，則會響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃 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(dǎo)致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。鍵盤的列線與 P1口的高 4位相連，鍵盤的行線與 P1 口的低 4位相連，因此， ? 是鍵輸出線， ? 是掃描輸入線。其工作過程如下：當(dāng)無鍵按下時， CPU 處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時，產(chǎn)生中斷請求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作時，并非經(jīng)常需要鍵盤輸入，因此， CPU 經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)。例如用 2 2 的行、列可構(gòu)成4 個鍵的鍵盤， 4 4 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個鍵的鍵盤。 單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用行列式（也稱行列式）鍵盤 。當(dāng)開關(guān)穩(wěn)定到達 a端時，因 a = 0， b = 1，使 Q = 1，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出 Q 重新返回原狀態(tài)。 圖 鍵盤輸出電路 當(dāng)開關(guān)穩(wěn)定到達 b 端時，因 a = 1， b = 0，使 Q = 0，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。按鍵按下時，因按鍵的機械彈性作用的影響，使按鍵產(chǎn)生抖動。圖 是一種由 RS 觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動電路，當(dāng)觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點抖動不會對其 產(chǎn)生任何影響。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取 去抖動措施。其抖動過程如圖所示，抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為 5?10 ms。 單片機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵， 這些按鍵的連接方式，可分為獨立式按鍵和行列式鍵盤。 各個模塊電路設(shè)計 選用設(shè)備： 8051彈片機一片， 8255 并行通用接口芯片一片， 74LS07 兩片，MAX692‘看門狗’一片，共陰極的七段數(shù)碼管兩個雙向晶閘管若干， 7805 三端穩(wěn)壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關(guān)鍵盤、連線若干。 （ 6）增加 每次綠燈時間 車流量檢測的功能 ，并且通過查詢 端口的電平是否為低，開關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （ 4）通過 8051 單片機的 位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng) .牌位 0就對系統(tǒng)進行初始化，為 1 系統(tǒng)就開始工作。 第 4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)總框圖設(shè)計 圖 系統(tǒng)總框圖 （ 1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 8051 單片機 P1輸入到系統(tǒng) （ 2）由 8051 單片機的定時器每秒鐘通過 P0口向 8255 的數(shù)據(jù)口送信息，由 8255 的 PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由 8255 的 PC口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。 /RESET：復(fù)位輸出引腳，低電平有效。 /PFO：電池故障輸出。 GND：接地。 VOUT VBATT VCC / RESET GND WDI PFI /PFD 圖 MAX692封裝和引腳 VOUT：電源輸出引腳。 74ls373 是常用的地址鎖存器芯片，它實質(zhì)是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要一塊 74ls373 芯片 。圖中 OE—— 使能端，接地。 51單片機的 ALE 信號可以直接與 74LS373 的 C連接。 當(dāng)三態(tài)門使能信號 OE 為低電平時，三態(tài)門導(dǎo)通，允許 Q0~Q7 輸出， OE為高電平時，輸出懸空。是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，其引腳圖如 圖 ： 圖 74ls373引腳圖 (1).1 腳是輸出使能 (OE),是低 電平有效 ,當(dāng) 1腳是高電平時 ,不管輸入 1 1 1 18 如何 ,也不管 11腳 (鎖存控制端 ,G)如何 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài) (或者叫浮空狀態(tài) )。 LE 為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng) LE 為“ 1”時，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng) LE由“ 1”變“ 0”時，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE 為輸出允許端：當(dāng) OE=0 時，三態(tài)門打開； 當(dāng) OE=1 時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D鎖存器，其管腳示意圖如圖 ： 其中： 1D8D 為 8 個輸入端。 方式 2 ：雙向總線方式。 方式 1：選通輸入／輸出方式。每一個端口都可以用作輸入或輸出。 D D5： A 口方式選擇