【正文】
。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。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(kāi)動(dòng)自己的大腦，從為人類(lèi)造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒(méi)想到的事。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)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(guò)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(jì)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(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。 致 謝 這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)程。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)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)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(chē)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)。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(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車(chē)流量通過(guò) 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(guò)PA口輸出 ， 顯示時(shí)間直接通過(guò) 8255 的 PC口 輸出 至雙位數(shù)碼管） ； 車(chē)輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車(chē)流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。 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)。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 1 秒的時(shí)間。 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。 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 。開(kāi)Ｔ０中斷 SEBT TＲ O ；啟動(dòng)Ｔ０計(jì)數(shù)器 MOV RO, 14H 。裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, BOH 。 初值： ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計(jì)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(shí)間顯示程序。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(guò) 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(guò)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(wèn)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。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。 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(lái)確定 1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。 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)。 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。我們用 8255 并行接口信片來(lái)擴(kuò)展 I/O 端口。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。 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。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。每個(gè)方向的綠黃燈的定時(shí)時(shí)間可以預(yù)設(shè)，一個(gè)方向綠燈、黃燈亮?xí)r，另一個(gè)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(jiàn)信號(hào)燈的情況，必須把 8255 輸出的信號(hào)進(jìn)行放大 VT 為雙向晶閘管，當(dāng)門(mén)極為高電平時(shí)晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；當(dāng)門(mén)極為低電平時(shí)晶閘管管斷，該支路指示燈滅。調(diào)整電流和時(shí)間的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)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(gè) 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?chǎng)合。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。 發(fā)光顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價(jià)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(jiǎn)單、價(jià)格便宜、接口容易，得到廣泛的應(yīng)用，尤其在單片機(jī)系統(tǒng)中大量使用。如果 WDI 保持高或低超過(guò)看門(mén)狗定時(shí)周期（ ）， /RESET 端將發(fā)生 200ms 的負(fù)脈沖使 CPU復(fù)位。 /RESET 是復(fù)位信號(hào)輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。 MAX692在本文的單片機(jī)系統(tǒng)中的具體使用方法和電路原理圖如圖 。 對(duì)于沒(méi)有看門(mén)狗定時(shí)器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門(mén)狗不可靠時(shí)，可以采用外部看門(mén)狗定時(shí)器。 看門(mén)狗電路可以分為內(nèi)看門(mén)狗和外看門(mén)狗。這種方式中，看門(mén)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(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專(zhuān)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(mén)狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時(shí)看門(mén)狗不溢出。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門(mén)狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟 件結(jié)合兩種方式。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門(mén)狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他 CPU的 運(yùn)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(cuò)，重者將嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行。 一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)軟、硬件的結(jié)合體。具體工作如下：當(dāng)鍵盤(pán)無(wú)鍵按下時(shí)，與門(mén)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(shí)， INT0 端為低電平，向 CPU 申請(qǐng)中斷，若 CPU 開(kāi)放外部中斷，則會(huì)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤(pán)掃 看門(mén)狗硬件電路 由于單片機(jī)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(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。鍵盤(pán)的列線與 P1 口的高 4位相連，鍵盤(pán)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(guò)程如下：當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)， CPU 處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序，并識(shí)別鍵號(hào)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，并非經(jīng)常需要鍵盤(pán)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(gè)鍵的鍵盤(pán)， 4 4 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤(pán)。 單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時(shí)，通常采用行列式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán) 。當(dāng)開(kāi)關(guān)穩(wěn)定到達(dá) a端時(shí)，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(pán)輸出電路 當(dāng)開(kāi)關(guān)穩(wěn)定到達(dá) b 端時(shí)，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(shí)，因按鍵的機(jī)械彈性作用的影響，使按鍵產(chǎn)生抖動(dòng)。圖 是一種由 RS 觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動(dòng)電路，當(dāng)觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)抖動(dòng)不會(huì)對(duì)其 產(chǎn)生任何影響。在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取 去抖動(dòng)措施。其抖動(dòng)過(guò)程如圖所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5?10 ms。 單片機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵， 這些按鍵的連接方式，可分為獨(dú)立式按鍵和行列式鍵盤(pán)。 各個(gè)模塊電路設(shè)計(jì) 選用設(shè)備： 8051彈片機(jī)一片， 8255 并行通用接口芯片一片， 74LS07 兩片，MAX692‘看門(mén)狗’一片，共陰極的七段數(shù)碼管兩個(gè)雙向晶閘管若干， 7805 三端穩(wěn)壓電源一個(gè)，紅、黃、綠交通燈各兩個(gè)，開(kāi)關(guān)鍵盤(pán)、連線若干。 （ 6）增加 每次綠燈時(shí)間 車(chē)流量檢測(cè)的功能 ，并且通過(guò)查詢(xún) 端口的電平是否為低，開(kāi)關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車(chē)流量，直到下一次綠燈時(shí)間重新記入。 （ 4）通過(guò) 8051 單片機(jī)的 位來(lái)控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng) .牌位 0就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，為 1系統(tǒng)就開(kāi)始工作。 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總框圖設(shè)計(jì) 圖 系統(tǒng)總框圖 （ 1）開(kāi)關(guān)鍵盤(pán)輸入交通燈初始時(shí)間，通過(guò) 8051 單片機(jī) P1 輸入到系統(tǒng) （ 2）由 8051 單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過(guò) 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(gè)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(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊 74ls373 芯片 。圖中 OE—— 使能端，接地。 51 單片機(jī)的 ALE 信號(hào)可以直接與 74LS373 的 C連接。 當(dāng)三態(tài)門(mén)使能信號(hào) OE 為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，允許 Q0~Q7 輸出， OE為高電平時(shí)，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(shí) ,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(shí)，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng) LE 由“ 1”變“ 0”時(shí)，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE 為輸出允許端：當(dāng) OE=0 時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)； 當(dāng) OE=1 時(shí)，三態(tài)門(mén)關(guān)閉，輸出高阻。 74LS373 簡(jiǎn)介 74LS373 是一種帶三態(tài)門(mén)的 8D 鎖存器，其管腳示意圖如圖 所示： 其中： 1D8D為 8個(gè)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(gè)端口都可以用作輸入或輸出。 D D5： A口方式選擇