【正文】 具體程序如下： MOV A, R4 MOV B, 10 DIV A, B MOV DPTR, LEDMAP MOVC A, A+DPTR MOV P1, A MOV A, B MOVC A, A+DPTR MOV P3, A LEDMAP: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H。程序如下： MOV A, P2 CJNZ A, 0DDH,D1 MOV P2, BDH D1: CJNZ A, BDH,D2 MOV P2, EDH ————————————————————— ———————————————— 29 D2: CJNZ A, EDH,D3 MOV P2, E7H D3: CJNZ A, E7H,Y MOV R2, DDH ?? （ 3） LED 倒計時顯示 LED 計時每 1 秒都要刷新 1 次，那么計時滿 1秒時就要將存儲時間的工作寄存器 R4 減 1，然后送入 LED 顯示程序中顯示。 剛才的 4 個狀態(tài)是依次變換的，這就要涉及到狀態(tài)的判斷和銜接了。 括號中是 P2 端口 8 個引腳值 ,以及對應(yīng)的十六進(jìn)制碼。定義 IO 端口如下，其中均是低電平有效。 在這個過程中， S， J 鍵的計數(shù)是循環(huán)的，從初值 20 開始，加到 40 則循環(huán)回到 20。 子程序模塊設(shè) 計 （ 1）按鍵掃描程序 首先程序不斷掃描模式設(shè)置鍵，分別記為： S 鍵， J 鍵， F 鍵對應(yīng)ＩＯ端口的Ｐ ,低電平有效，按鍵順序是指定的，若直接按 F鍵，則為自動調(diào)整模式，然后進(jìn)入下一程序；若先按 S鍵，再按 J鍵， F鍵則為設(shè)置時間模式，然后進(jìn)入下一程序。 如，在一次循環(huán)過后，檢測到南北向車流量（設(shè)此時南北綠燈，東西紅燈時間為 20s）為 100 輛，東西向車流量（設(shè)此時東西綠燈，南北紅燈時間為 30s）為 90 輛，則單位時間車流量南北向和東西向的比例是：（ 100/20） /（ 90/30） =，顯然南北向交通嚴(yán)重，那么現(xiàn)在就可以把南北綠燈，東西紅燈時間調(diào)長。 為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側(cè)共設(shè)置 2個傳感器。 ————————————————————— ———————————————— 27 。實現(xiàn)紅 綠燈模糊控制必須解決對當(dāng)前十字路口的交通狀況的檢測，并完成如下工作 : ，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量。 在優(yōu)先級的允許下，一旦有外部中斷信號產(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 CPU 會從堆棧中取保存的斷點(diǎn)地址，送回 PC，程序再正常執(zhí)行。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)計采用電平方式， IE0 為其中斷標(biāo)志位，有中斷信號則置位，中斷服務(wù)子程序響應(yīng)后， IE0 自動清零。設(shè)定定時器需要定時 50 毫秒，故 T0 必須工作于方式１。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。 ————————————————————— ———————————————— 26 我們設(shè)定一個初值為 20 的軟件計數(shù)器和使 T0 定時 50 毫秒。 （ 2）軟件延時原理 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，所以一個機(jī)器周期的時間為 12*（ 1/12MHZ） =1us。這就是為什么掃描周期為 50ms的原因， 若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。就此可以算出各種方式的最大延時。計算通式變?yōu)椋? T=（ M－ TC） T0 模值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。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(shè)定為 C，把計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式： TC=MC 式中， M 為計數(shù)器模值。 理論基礎(chǔ)知識 （ 1）定時器原理 定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加 1 直至減完為模值，這個初值是送到 TH和 TL 中的。在半個狀態(tài)對換時， 車流量計數(shù)程序在一個狀態(tài)變換循環(huán)先后計數(shù)兩個方向的車流量，然后調(diào)用紅綠燈時間調(diào)整程序，更新紅綠燈時間。 50ms 已到則重新掃描。設(shè)置過后進(jìn)入 50ms 掃描程序。 圖 系統(tǒng)總流程圖 首先是按鍵處理程序， 89C51 通過對 IO 掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。 整個軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和 50ms 掃描程序。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機(jī)捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。如下圖 所示 ————————————————————— ———————————————— 23 （ 3）按鍵控制 本設(shè)計設(shè)置了有 3個鍵： S鍵 ， J 鍵 ， F鍵 。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖 所示。 ————————————————————— ———————————————— 22 圖 LED 連接圖 其它器件 （ 1）發(fā)光二極管 根據(jù)本設(shè)計的特點(diǎn)，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。雖然路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的 IO口是對稱的。 LED8 段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對 2 為顯示器。 圖 違規(guī)檢測電路 ————————————————————— ———————————————— 21 圖 LED 數(shù)碼管 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(diǎn)亮而顯示不同的字形，如 dp， g,f,e,d,c,b,a全亮顯示為８，采用共陽極連接驅(qū)動代碼，代碼表如下表 所示。這樣，一個 LED 數(shù)碼管就有 I根位選線和 8根段選線，要想顯示一個數(shù)值，就要分別對它 們的高低電平來加以控制。 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?；诖司涂梢詸z測是否有違規(guī)車輛了。當(dāng)光敏二極管關(guān)閉時，三極管的基極為低電平，基極與發(fā)射基之間的電壓為零，三極管關(guān)斷，檢測口的電壓為高電平。由于普通光敏二極管在導(dǎo)通的情況下的電阻都能達(dá)到 ，所以在設(shè)計中將光敏二極管直接連到了電源上。違規(guī)檢測電路如下圖 所示。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計中只是使用了普通光敏二極管。當(dāng)開關(guān)撥下時 LED 熄滅，同時高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與 LED 的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。 基于光電隔離的作用， 再加上撥斷開關(guān)和 LED，為了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。這樣就可以通過控制 引腳之間的電壓，來控制輸出 6 引腳的電平，達(dá)到電壓耦合的隔離的作用。這樣當(dāng) 引腳的電壓不足使發(fā)光二級光發(fā)光時，輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端 6 引腳通過一個電阻接到了 8 腳上。由于 5引腳接地，這樣輸出端 6叫就為低電平。 TLP550 的工作原理如下：當(dāng) 叫的電壓為正，且能時發(fā)光二極管正常發(fā)光時，控制的發(fā)光二 極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。下面叫簡紹光電隔離，以 TLP550 為例。其基本思路為：當(dāng)車流量大時，有撥斷開關(guān)送出一個高電平。當(dāng)前比較流 行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。如下圖 所示。由于現(xiàn)在單片機(jī)內(nèi)部的 flash 容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲器讀取程序，即不需要外接 ROM 來存儲程序，因此， EA 腳必須接高電平。 復(fù)位電路有很多種，有上電復(fù)位，手動復(fù)位等。一個穩(wěn)定的單片機(jī)系統(tǒng)必須設(shè)計復(fù)位電路。單片機(jī)系統(tǒng)常用的晶振頻率有 6MHz、 11． 0592MHz、 12MHz、本系統(tǒng)采用 11． 0592MHz晶振，電容選 22pF 或 30pF 均可。單片機(jī)的工作流程，就是在系統(tǒng)時 鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。 圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AT89C52 芯片最小系統(tǒng) 一 個最簡單的單片機(jī)系統(tǒng)包括晶振、復(fù)位、電源、系統(tǒng)的輸入控制、輸出顯示，以及其他外圍模塊 (如通 信、數(shù)據(jù)采集等 )。通過在單塊芯片上組合通用的 CPL1和快閃存儲器， ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 是一強(qiáng)勁的微型計算機(jī)，它對許多嵌入式控制的應(yīng)用，提供了一種高度靈活和成本低的解決辦法。 AT89C52 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 AT89C52 是一帶有 2K 字節(jié)快閃可編程可擦除存儲體 (EEPROM)的低電壓、圖 ————————————————————— ———————————————— 17 高性能 8 位 CMOS 微型計算機(jī)。 AT89C52 芯片的主要性能 芯片 AT89C52 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)快閃存儲器的 8 位單片 機(jī)。 3)控制功能強(qiáng)。 單片機(jī)的主要特點(diǎn)有： 1)具有優(yōu)異的性能價格比。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器 (MCU)代替單片微型計算機(jī) (SCM)這一名稱。 ————————————————————— ———————————————— 16 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的概述 單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機(jī)。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲車流量的寄存器加 1，然后中斷結(jié)束返回。 接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯 P0 和 P1 口，在此同時以 50ms 為周期，用軟件方法計時 1 秒，到達(dá) 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。若此時 F 鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按 S 若干次， J 鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認(rèn)。 其中 P0， P1，用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管， P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1 和 XTAL2 接入晶振時鐘電路， REST 引腳接上復(fù)位電路， 即 INT1接違規(guī)檢測電路和緊停 ／ 東西時間設(shè)置鍵 J， 即 INT1 接車流量檢測電路， 接南北時間設(shè)置鍵 S， 接自動模式選擇 ／返回 鍵 F， 接蜂鳴器。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈， LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。——————————————————————————————————————— 14 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊， 8個 LED 東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個蜂鳴器進(jìn)行報警。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。 鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進(jìn)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。 單 片 機(jī)車 流 量 傳 感 器最 小 系 統(tǒng)外 圍 接 口 電 路8 段 L E D 數(shù) 碼 管 顯 示紅 黃 綠 信 號 燈蜂 鳴 器按 鍵 控 制 圖 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測模塊，違規(guī)檢測模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊， LED 倒計時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。 ————————————————————— ———————————————— 13 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且 I／ 0口足夠，可直接采用獨(dú)立式。前者軟件編寫簡單，但在按鍵數(shù)量較多時特別浪費(fèi) I／ 0 口資源，一般用于按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。 （ 3） 時間手動設(shè)置 除系統(tǒng)根據(jù)車流量自動控制調(diào)整，也可以通過鍵盤進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。紅燈時間和綠燈時間，是根據(jù) 道口東西向和南北向的車流量，利用統(tǒng)計方法確定的。一般車流量檢測器采用傳感器 +單片機(jī) +外圍器件來實現(xiàn)。車輛檢測器作為智能交通系統(tǒng)的基本組成部分，在智能交通系統(tǒng)中占有重要的地位。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1 種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā) 狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6 東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換 南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換 東西紅燈 1 1 0 0 東西黃燈 0 0 0