【正文】 丙東等，電子工業(yè)出版社 ．2022．1 單片機應用系統(tǒng)設計，韓志軍等，機械工業(yè)出版社 數(shù)字化測量技術(shù)與應用，沙占友，機械工業(yè)出版社 單片微型機原理及應用，徐淑華等，哈爾濱工業(yè)大學出版社 單片微型計算機原理及應用，胡乾斌等，華中科技出版社 MCS51 及兼容單片機原理與選型，王曉君等，電子工業(yè)出版社 MCS51 單片機原理及應用，林華兵編著，武漢：華中科技大學出版社，單片機程序設計實例，先鋒工作室編著，清華大學出版社，8051 單片機課程設計實訓教材，陳明熒編著，清華大學出版社，單片機教程，王曉明、曾紅編著，東北大學出版社，11 、單片機應用技術(shù)教程，張洪潤、藍清華編著，清華大學出版社，1單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例，求是科技、勒達編著，導航人民郵電出版社，1MCS51 單片機原理及應用實例，南建輝、熊鳴、王軍茹編著，清華大學出版 社，14 、MCS51 系列單片機系統(tǒng)原理與設計，蘇凱、劉慶國、陳國平編著，冶金工業(yè)出版社， 15 、單片計算機及其應用，白駒珩、雷曉平編著，成都：電子科技大學出版社，16 、單片機高級 C51應用程序設計，徐愛鈞 彭秀華編著，電子工業(yè)出版社，17 、Protel 99SE電路設計技術(shù)入門與應用，李東生、張勇、許四毛編著，北京：電子工業(yè)出版社，18 、Protel 98實用指南，王勇、陳愛弟、蔡明軍、任安宏編著，西安：西安電子科技大學出版社，1單片機 C高級語言程序設計及其應用，袁濤編著，清華大學出版社，25專業(yè)文獻譯文LED交通信號的兼容性與現(xiàn)有的交通信號領域設備 由 納撒尼爾南 Behura和斯科特埃文斯河 許可轉(zhuǎn)載 IMSA雜志 ， 1998年 3月至 4月 背景： 發(fā)光二極管或 LED交通信號在美國過去的四年中變得流行主要因為它節(jié)省能源。在未來的工作和學習中，我將以更好的成績來回報老師。我在指導老師黃老師的精心指導和嚴格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，并對當前電子領域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對我今后進一步學習單片機方面的知識有極大的幫助。通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。黃老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。23致　　謝本課題在選題及研究過程中得到黃崇林老師的悉心指導。茂名學院?？飘厴I(yè) (設計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設計 22結(jié) 論依據(jù)本論文設計以 89S51單片機為核心的交通燈，經(jīng)過近一個多月的設計，選擇不同的單片機，可以組成具有較強抗干擾能力和運行可靠性的產(chǎn)品，其抗干擾能力雖然不如 PLC，但 PLC價格較貴，用單片機運行效果仍然令人滿意，同時證明了本方案的正確性。在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題：（1）指示燈顯示不正常，經(jīng)分析原因在與燈的表格列的不對，指示燈輸出低電瓶時亮，結(jié)果程序中都是以高電瓶輸出,經(jīng)修改后正常（2）數(shù)碼管從 15到計時，當減到 11時直接變成了 9，而沒有經(jīng)過 10，經(jīng)過對整個程序的分析也沒能夠找到問題，后經(jīng)老師的講解分析最后發(fā)現(xiàn)是程序設計的錯誤，在計時時間到時，必須先判斷個位是否為 0，如果個位是 0，判斷十位是不是0，如果十位也是 0，判斷交通燈是否安黃、綠、紅的順序循環(huán)完必，如果沒循環(huán)完應查下一組數(shù)據(jù)繼續(xù)循環(huán)，如果循環(huán)完必，應查表首地址，周而復始的循環(huán)，如果十位不是 0，應將十位先減 1，個位送 9，然后返回，再進行中斷定時一秒，然后再判斷，如果個位不是 0，應將個位減 1，而不能先減 1再判斷，而我開始設計的正好與此相反，我先減 1后進行判斷，然后又減 1所以就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，經(jīng)改正數(shù)碼管能夠按設定的數(shù)據(jù)變化。最后以 ASM擴展名保存。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場保護與恢復。不過，作為一個單片機系統(tǒng)，其運行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試也是絕對不可能分開的。如圖 茂名學院?？飘厴I(yè) (設計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設計 20 將 段 碼 送 口將 位 碼 送 口調(diào) 用 延 時判 斷 顯 示 完 了 嗎 ？子 程 序 返 回 將 位 碼 左 移將 下 一 段碼 送 口顯 示 程 序 入 口圖 顯示程序流程圖 DESPLAY: MOV R2 , 01H ；將位碼送 R2MOV R0 , 30 ；將段碼送 R0NEXT3: MOV A , R0 MOV DPTR , TAB2MOVC A , A+DPTRMOV P0 , A ；將段碼送 R0MOV P1 , R2 ；將位碼送 R2LCALL DELAY1 ；調(diào)用延時程序MOV A , R2JB , U2 ；顯示完轉(zhuǎn) U2RL A ；未顯示完，將未碼左移MOV R2 , A ；將位碼重送、R2 中INC R0 ；指向 31HLJMP NEXT3 U2: RET ；顯示返回第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試21第五章 系統(tǒng)調(diào)試完成了硬件的設計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設計意圖正常運行，必須進行系統(tǒng)調(diào)試。重新周而復始的循環(huán)，如圖 。 令Ｔ0 為定時器方式１ MOV TH0, 3CH ；裝入定時器初值 MOV TL0, 0B0H　　 SETB EA ；開Ｔ0 中斷SETB TF0 SEBT 　TＲ0　　　　　　　 ；啟動Ｔ0 計數(shù)器 MOV 　 R0,　 20H　　　 ；軟件計數(shù)器賦初值　 LJMP $　　　　　　　　 ；　等待中斷 中斷服務程序模塊進入中斷程序后，先保護現(xiàn)場，判斷一秒鐘到了嗎？如果沒有到將定時器重裝初值恢復現(xiàn)場，返回主程序，如果一秒鐘到了，將軟件計數(shù)器重初值；判斷指示燈循環(huán)顯示完了嗎？如果沒完，將保地址重新送入程序計數(shù)器中，然后再查表下一地址，顯示下一組指示燈狀態(tài)和顯示時間，保存下一組程序數(shù)據(jù)地址，將定時器重裝初值，恢復現(xiàn)場，返回主程序，如果完了，查表首地址，查時間地址，保存下一地址，將定時器重裝初值，恢復現(xiàn)場，返回主程序。 第 4 章 軟件設計17保 存 表 地 址查 時 間 表查 燈 狀 態(tài) 表掃 描 按 鍵調(diào) 用 顯 示啟 動 T0顯 示 初 始 化次 數(shù) 初 始 化中 斷 初 始 化T0初 始 化開 主程序模塊主程序初始化和按鍵控制，首先將時間、中斷、次數(shù)、和顯示分別進行初始化，然后啟動定時器對時間進行判斷，將時間送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，調(diào)用顯示程序，同時掃描按鍵程序，用無條件跳轉(zhuǎn)指令返回, 再調(diào)用顯示程序，如此周而復始的循環(huán)，圖 主程序流程圖主程序：初值：X=2 16－定時時間／振蕩周期12＝2 16－50ms/1us=15536=3CB0H，TH0=3CH ， TL0=0B0H。因此工作于方式 1,定時器為 16位計數(shù)器其定時時間由下式計算：定時時間=（2 16－X）振蕩周期12（或）X=216－定時時間／振蕩周期12式中 x為 T0的初始值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。 定時器初值計算定時器工作時必須給計數(shù)器送初值，將這個值送到 TH和 TL中。在中斷服務子程序中，CPU 先使軟件計數(shù)器減 1，然后判斷它是否為零。利用軟件計數(shù)器的方法計時一秒，利用中斷的方法使計時時間循環(huán)，當按下應急按鍵時停止定時器，送一個代碼使兩個方向都亮紅燈，按下一個按鍵時啟動定時器，恢復循環(huán)。茂名學院?？飘厴I(yè) (設計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設計 14 電路原理電路的核心是 89S51單片機，其內(nèi)部帶有 4KB的 FlashROM,無須擴展程序存儲器；電腦沒有大量的運算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的 128B片內(nèi) RAM已能滿足要求，也不必擴展片外 RAM，系統(tǒng)配備 4位 LED顯示和 2個單接口鍵盤，采用 P0接口外接 8路反相三態(tài)緩沖器 74LS244作 LED動態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動信號,用 P1接口的 74LS07做為 4位 LED的位選信號驅(qū)動口， LED共陰極端與 74LS07的輸出端相連；按鍵接口，由 ,。用 MCS51單片機構(gòu)建七段數(shù)碼管動態(tài)顯示系統(tǒng)時，4 位數(shù)碼管均采用共陰極LED，p0 接口作為段選碼輸出口，8 路驅(qū)動采用 74LS244總線驅(qū)動器作為字形驅(qū)動芯片，經(jīng)過 8路驅(qū)動電路后接至數(shù)碼管的各段，字形驅(qū)動輸出 0時發(fā)光。但也不能太大，因為畢竟要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用 CPU時間也越多。在段選碼和位選碼每送出一次后，應保持 1ms左右，這個時間應根據(jù)實際情況而定。利用人眼的“視覺暫留”效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。+V89S第 3 章 硬件設計13 a .共陰極 b .共陽極圖 七段 LED顯示器 （3）LED 動態(tài)顯示接口：LED 動態(tài)顯示就是利用單片機依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對應于該位數(shù)碼管的位選控制信號，一位一位輪流點亮各七段數(shù)碼管。(1)共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當某段輸入高電平該段便發(fā)光，如圖 。因此應用比較廣泛。茂名學院專科畢業(yè) (設計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設計 12圖 獨立式鍵盤電路 七段 LED顯示工作原理LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的 MCS51單片機輸出設備。上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O 接口線有確定的高電平。故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。如圖 ，每個獨立按鍵單獨占有一根 I/O接口線，每根 I/O接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他 I/O接口線。 后 沿前 沿 識 別 區(qū)安 鍵 過 程 圖 按鍵過程 獨立式鍵盤的接口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。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動，CPU 多次采集到底電平信號，會被誤認為按鍵被多次按下，就會多次進行鍵輸入操作，這是不允許的。74LS2A1Y43GVCGND2Y1A30987650986574LS0YA5VCGND32189第 3 章 硬件設計11 按鍵開關(guān)的去除抖動功能目前, MCS—51單片機應用系統(tǒng)上的按鍵常采用機械觸點式按鍵,它在斷開、閉合時輸入電壓波形如圖 ,時間長短與開關(guān)的機械特性有關(guān),一般為 5~10ms。當 G=0時，A 輸入為高電平時， Y 輸出為高電平。（4） EA/Vpp：片外 ROM允許訪問端/編程電源端。（2） ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。外接晶體引腳。（2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。89S51單片機的外接晶體引腳有以下兩種: （1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。 89S51單片機的引腳89S51單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89S51有 40條引腳, 與其他 51系列單片機引腳是兼容的. 這 40條引腳可分為 I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4部分. 89S51 單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu), 如圖 所示.茂名學院?？飘厴I(yè) (設計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設計 8圖 89S51引腳分配圖 89S51單機的電源線有以下兩種：（1） VCC：+5V 電源線。并行輸入輸出(I/O)口：89S51共有 4組 8位 I/O口(P0、 PP2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。程序存儲器(ROM)89S51共有 4KB掩膜 ROM，最大可擴展 64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。89S51 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，現(xiàn)在我們分別加以說明：圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖中央處理器 中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。本設計采用兩個按鍵，所以這里選用獨立式鍵盤。 鍵盤控制方案鍵盤分為獨立式鍵盤和行列式鍵盤，獨立式鍵盤接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠但每個按鍵必須占用一跟 I/O接口線，I/O 接口線浪費較大，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，可將按鍵直接在一根 I/O接口線上，故只在按鍵數(shù)量不多時采用。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。 圖 系統(tǒng)框圖 計時控制方案利用 MCS51內(nèi)部的定時器/計數(shù)器進行定時，配合軟件延時實現(xiàn)到計時。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時帶動自動控制系統(tǒng)日新月異更新，單片機