【正文】 單片機(jī)領(lǐng)域和Keil單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)我今后的研究生學(xué)習(xí)會(huì)有很大的幫助，在此，忠心感謝劉老師和郭老師以及許多同學(xué)的幫助幫助和支持。本設(shè)計(jì)的順利完成首先要感謝劉璐老師和郭彥青老師的悉心指導(dǎo)，劉老師在設(shè)計(jì)選題和題目要求中花費(fèi)了很多心血，并在本設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)思想方面給了我很大的啟迪；高老師在設(shè)計(jì)的步驟、總體規(guī)劃、各結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)以及軟硬件仿真等方面都給予了很大幫助，從他們身上我也學(xué)到了做研究認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，和一絲不茍的作風(fēng)。 通過(guò)老師對(duì)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)，我制定了總—分—總的設(shè)計(jì)論述說(shuō)明結(jié)構(gòu)，較清晰完善的把本人的設(shè)計(jì)展示出來(lái)。 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)言編輯）的掌握方面都能向前邁了一步。而在硬件仿真上，但由于時(shí)間關(guān)系沒(méi)能做出實(shí)物來(lái)仿真，但已經(jīng)給出了完整的設(shè)想和具體步驟。本系統(tǒng)是以單片機(jī)AT89S51芯片為核心部件，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)AT89S51芯片設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能。（３） 若有緊急車輛通過(guò)，手動(dòng)按下緊急電路按鍵，CPU不斷檢測(cè)，若輸入信號(hào)為低電平則轉(zhuǎn)向中斷程序，即兩路口均置紅燈，直到緊急車輛安全通過(guò)后，給單片機(jī)輸入高電平，轉(zhuǎn)向正常通行秩序。在設(shè)計(jì)完成過(guò)程中，主要做的工作有：（１） 確定交通燈系統(tǒng)具體的通行方案，規(guī)定南北主車道Ｂ向和東西次車道Ｂ向車輛的行止?fàn)顟B(tài)和時(shí)間分配，以及緊急車輛通行時(shí)，ＡＢ兩道路均置紅燈的實(shí)現(xiàn)。 軟件調(diào)試具體步驟（1） 在proteus軟件中畫好電路圖，在Keil C51中編譯設(shè)計(jì)程序并生成可執(zhí)行文件；（2） 連接proteus和Keil C51，并調(diào)用程序，即可進(jìn)行仿真。仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) ，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)（1）系統(tǒng)概述 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，匯編語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行的開(kāi)發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件，它提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真器在內(nèi)完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。 軟件調(diào)試：軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無(wú)關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。由分到合的調(diào)試既告完成。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無(wú)關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。第四步是聯(lián)機(jī)檢查。第三步加電檢測(cè)。第二步用萬(wàn)用表測(cè)試。第一步：目測(cè)。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。一般原則是先靜態(tài)再動(dòng)態(tài)，利用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試儀器，檢查電路的各器件以及引腳是否連接正確，是否有短路故障。硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求。定時(shí)時(shí)長(zhǎng)與裝入TH0、TL0的常數(shù)有關(guān)，定時(shí)常數(shù)TC的計(jì)算公式為：t=12/f（TC）本設(shè)計(jì)中電子鐘的中斷定時(shí)時(shí)長(zhǎng)是50mS，因?yàn)榉抡婢д耦l率選為12MHZ，采用定時(shí)器T0工作方式1，方式1為16位計(jì)數(shù)器，其定時(shí)時(shí)間為 TC= —t*f/12 公式（1）取晶振頻率為12MHZ，即線6，f=12MHZ,t=50mS=50000Us,根據(jù)公式（1）則定時(shí)常數(shù)為TC=—5000012/12=15536=3CB0H,即TH0=3CH,TL0=0B0H.單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試的不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)和糾正的，但是通常是排除明顯的硬件故障后，在和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試，以進(jìn)一步排除故障。： TCON位置位格式位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H功能TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0本設(shè)計(jì)定時(shí)器被選作工作方式1，即MM2兩位為01時(shí)，方式1 和方式0的差別僅在于計(jì)數(shù)器的位數(shù)不同。（3）GATE門控制位TR0或TR1啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0或T1；GATE=1，允許通過(guò)外部引腳()、TR0或()、TR1啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，控制T0或T1的運(yùn)行。定時(shí)器T1，停止計(jì)數(shù) （2）C/功能選擇位。： MM2工作方式選擇位對(duì)應(yīng)關(guān)系M0 M1工作方式功能說(shuō)明0 0方式013位計(jì)數(shù)器0 1方式116位計(jì)數(shù)器1 0方式2自動(dòng)再裝入計(jì)數(shù)器初值，8位計(jì)數(shù)器1 1方式3定時(shí)器T0。復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均為“0”。工作方式寄存器TMOD（1）TMOD的地址為89H，用于設(shè)定T0、T1的工作方式。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的輸入脈沖周期與機(jī)器周期一樣，為振蕩頻率的1/12，本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘頻率為12MHZ，要在定時(shí)器0中設(shè)置一個(gè)時(shí)間常數(shù)，CPU響應(yīng)中斷后將R0中計(jì)數(shù)值減一，令R0=0AH,。本設(shè)計(jì)采用的是外部中斷0，即.單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊是由定時(shí)器0、定時(shí)器定時(shí)器方式寄存器TMOD和定時(shí)器控制寄存器TCON組成。特殊功能寄存器TCON的地址為88H，可位尋址，每一位有相應(yīng)的位地址，： TCON位置位格式TCON(88H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H功能TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0當(dāng)IT0=0(IT1=1)時(shí)，()為低電平觸發(fā)方式。外部中斷有兩個(gè)：和，分電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種形式，由特殊功能計(jì)數(shù)器TCON中的IT0、IT1控制。待交通信號(hào)出現(xiàn)后延時(shí)20s，確保緊急車輛通過(guò)交叉路口，然后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回繼續(xù)執(zhí)行主程序。中斷服務(wù)程序一次將定時(shí)器中斷計(jì)數(shù)變量減1，當(dāng)定時(shí)器中斷中數(shù)值變量為0時(shí)，將位變量SECOND_FLAG置1。R3寄存器確定50S循環(huán)10次，從而滿足控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，A道路放行，B道路禁止60S，包含5S警告時(shí)間（綠燈閃爍3S，黃燈閃爍2S），B道路放行，A道路禁止30S，包含5S警告時(shí)間（綠燈閃爍3S，黃燈閃爍2S），若無(wú)完結(jié)中斷請(qǐng)求，則循環(huán)下去。主程序采用查詢方式定時(shí)，從而獲取交通燈的各種時(shí)間。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1S的時(shí)間，但同時(shí)由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)。怎么還有空頁(yè) 編程的思路及方法考慮到所編程序必須有可靠地使用性，并且編程的思路和方法的好壞將直接影響到程序的執(zhí)行效率，因此此設(shè)計(jì)采用了如下思路和方法：1） 采用中斷技術(shù)，并采用邊沿觸發(fā)技術(shù)，極大地加強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力并節(jié)省了系統(tǒng)成本；2） 采用89s51單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)系統(tǒng)控制時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程的自動(dòng)化，從而降低操作費(fèi)用和簡(jiǎn)化操作過(guò)程，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度；3） 采用把外部中斷0設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)，這樣可以有效地保證當(dāng)有緊急情況出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)處理；4） 采用程序指令的優(yōu)化來(lái)確保系統(tǒng)軟件的執(zhí)行效率。其電壓在2V左右，電流在10mA左右，為了保證電流、電壓的穩(wěn)定電路中還設(shè)有穩(wěn)壓塊。外部按鍵電路中R1為上拉電阻，起到限流的作用，那么當(dāng)你按下觸發(fā)時(shí)，單片機(jī)引腳得到低電平，定時(shí)器0開(kāi)始工作，松開(kāi)觸發(fā)按鍵，外部中斷0一直為低電平，直到再次手動(dòng)按開(kāi)觸發(fā)器時(shí)，中斷才完成，在此期間CPU一直雜不停的檢測(cè)，檢測(cè)到低電平時(shí)開(kāi)始執(zhí)行中斷，檢測(cè)到高電平時(shí)，中斷結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行主程序,。其輸出電壓是固定不變的，這種固定電壓輸出，極大的限制了它的應(yīng)用范圍，同時(shí)也使它的功能在可應(yīng)用范圍內(nèi)較為穩(wěn)定，因此選用到本設(shè)計(jì)電路中。VD3整流，C2濾波，VD4穩(wěn)壓后提供5V電壓。： 穩(wěn)壓電路圖 穩(wěn)壓電路工作原理：7805集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V ，7805將調(diào)整器，取樣放大器等環(huán)節(jié)集于一體，它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，可以防止過(guò)載，具有較高的穩(wěn)定度和可靠性。集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。用12只發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，以AT89S51單片機(jī)的P1口控制這12只發(fā)光二極管，由于單片機(jī)帶負(fù)載能力有限，因此在P1口與發(fā)光二極管之間用74LS07作驅(qū)動(dòng)。 內(nèi)部時(shí)鐘方式電路圖 驅(qū)