【正文】 1M0=10 方式2 M1M0=11 方式3(3)、中斷允許控制寄存器（IE）?EA——中斷允許總控制位?ET0和ET1——定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供給用戶使用的有：8位計(jì)數(shù)器TH和TL，以及有關(guān)的控制位。各位定義如表22： 表22 TMOD定義表 位一組的結(jié)構(gòu)使它不能位尋址， 一定義就是4位。?R0和TR1—定時(shí)器運(yùn)行控制位TRO（TR1）=0 停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作TRO（TR1）=1 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作（2）、工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器是一個(gè)專用寄存器，用于設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式?，F(xiàn)對(duì)其定時(shí)功能加以介紹。而外來脈沖是通過按鍵產(chǎn)生的，因此實(shí)際上單步執(zhí)行就是按一次鍵執(zhí)行一條指令。MCS－51是通過只有在一條指令的最后一個(gè)機(jī)器周期的查詢有效才能進(jìn)行中斷相應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。中斷完成后，TCON或SCON中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志應(yīng)及時(shí)清除。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）進(jìn)行設(shè)定。這4個(gè)控制寄存器都屬于專用寄存器之列。MCS－51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，以80C51為例有3類共五個(gè)中斷源，分別是外部中斷2個(gè)，定時(shí)中斷2個(gè)和串行中斷1個(gè)。由于這些控制參量的請(qǐng)求都是隨機(jī)發(fā)出，而且要求單片機(jī)必須作出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，對(duì)此只有靠中斷技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。圖24 復(fù)位電路 中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)系統(tǒng) 中斷 在單片機(jī)中，中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)控制。（5）RST/VPD：復(fù)位電源線，可以使89C51處于復(fù)位工作狀態(tài)。（4）PSEN：片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問片外ROM的指令MOVC時(shí)，8051自動(dòng)在PSEN線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。圖23 晶振電路（3）EA/VPP：允許訪問片外存儲(chǔ)器編程電源線，可以控制89C51使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。（2）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用，在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，~，用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器讀寫數(shù)據(jù)。這種方式稱為內(nèi)部方式，這種方式的外部元件連接如圖35所示。（6）條（1）外接晶體引腳XTAL1和XTAL2MCS51的時(shí)鐘可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生，只要在XTALXTAL2引腳上外接這時(shí)反饋電路，內(nèi)部振蕩器便自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘輸出到內(nèi)部的定時(shí)控制邏輯。第二功能作控制用，每個(gè)引腳并不完全相同，如表21所列。它的第二功能和P0口的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像P0口那樣是可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。（2）~ ：這8條引腳和P0口的8條引腳類似，當(dāng)P1口作為通用I/O使用時(shí)，~ ，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。第一種情況是89C51不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O使用，~ 。（1）~ ：這組引腳共有8條，為P0口所專用。在掉電方式中，單片機(jī)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 結(jié)構(gòu)框圖 圖21 8051結(jié)構(gòu)框圖AT89C51具有下列主要性能：1. 4KB可改編程序FLASH存儲(chǔ)器（可經(jīng)受1，000次的寫入/擦除周期）2. 全靜態(tài)工作：0HZ ~ 24MHZ3. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密4. 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM5. 32條可編程I/O線6. 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器7. 6個(gè)中斷源8. 可編程串行通道9. 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器另外，AT89C51是靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)，其工作可下降到0HZ并提供可用軟件來選擇的省電方式——空閑方式（IDLE MODE）和掉電方式（POWER DOWN MODE）。CMOS型的芯片引腳可由集電極開路電路的漏極開路電路驅(qū)動(dòng)，但在狀態(tài)從0變1時(shí)，邊化的速度很慢，輸入0時(shí)，TP3截止，僅靠TP2非常微弱的上拉來驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化。附加的拉高電路允許通過的電流比普通的上拉電阻大100倍。當(dāng)鎖存器的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)變化不會(huì)立即出現(xiàn)在輸出端，至少經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期后，才把新的值輸出。寫端口操作：當(dāng)執(zhí)行指令來改變端口鎖存器的值時(shí)，新的值在最后一個(gè)指令S6P2被寫入鎖存器的。一般情況下，當(dāng)P0口作輸入輸出線使用時(shí)，都要外接拉高電阻。鎖存器的值為0時(shí)，下面的場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出為0。四個(gè)I/O端口都可作輸出輸入使用，其中P0和P2口通常用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問。 I/O口的功能在AT89C51中有四個(gè)雙向I/O端口P0 ~ P3口，每個(gè)端口都是由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器、輸入緩沖器組成。89系列單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型有AT89C51等4種型號(hào)，它們基本結(jié)構(gòu)和89C51是類似的，是80C51的兼容產(chǎn)品，89系列單片機(jī)的低檔型有AT89C1051等2種型號(hào)，它們的CPU和89C51是相同的，但是并行I/O口較少。3. 89系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)89系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和89C51相近，它主要含有如下一些部件。（3）可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn)用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)；每次試驗(yàn)可以不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。（2）錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生一般的OPT產(chǎn)品，一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品。2. 和80C51插座兼容89系列單片機(jī)的引腳是和80C51一樣的，所以，當(dāng)89系列單片機(jī)取代80C51時(shí)，可以進(jìn)行代換。 89系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)89系列單片機(jī)對(duì)于一般的用戶來說，存在下面很明顯的優(yōu)點(diǎn)：1. 含有FLASH存儲(chǔ)器因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。它主要是作為控制部分的核心部件。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。通常，單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成的。對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來說，將來的產(chǎn)品無論從修改還是升級(jí)考慮對(duì)有好處，但另外我們又需將設(shè)計(jì)簡單化，因此我覺得在設(shè)計(jì)初期盡可能的簡單化設(shè)計(jì)，而一旦設(shè)計(jì)的各項(xiàng)測(cè)試通過了，在有可能的條件下將設(shè)計(jì)模塊化，所以本設(shè)計(jì)以第一方案為主進(jìn)行。2首先將許多邏輯關(guān)系簡化到極點(diǎn)，而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。另外對(duì)7408 片子的控制紅燈的端口用一個(gè)與門將一端再接一個(gè)頻率一定的方波，使一邊為黃燈時(shí)，另一邊的紅燈在閃爍。（3）建立反饋和細(xì)節(jié)連接部分，本部分主要解決顯示和燈控的同步問題本系統(tǒng)采用倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)減為0，如當(dāng)系統(tǒng)減為0 時(shí)通過兩個(gè)D觸發(fā)器得到兩個(gè)變量，即為開頭分析中的狀態(tài)，通過它的變化得到不同的邏輯關(guān)系，驅(qū)動(dòng)74153 控制哪組燈亮（對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示），另外他還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數(shù)環(huán)節(jié)。方案2 設(shè)計(jì)思想：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如：表13表13 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00(15S)紅燈綠燈01(05S)紅燈黃燈10(15S)綠燈紅燈11(05S)黃燈紅燈本方案分三步：（1）要建立三路信號(hào)燈的控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用7408 芯片通過組合邏輯控制三路燈的顯示關(guān)系。而紅綠燈的顯示也是一樣，由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表如：表12表12 紅綠燈變化表狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00紅燈綠燈01紅燈左轉(zhuǎn)綠燈10綠燈紅燈11左轉(zhuǎn)綠燈紅燈通過這張表就可以用組合電路實(shí)現(xiàn)該功能了，可以用數(shù)據(jù)選擇器的思想，在本系統(tǒng)中，直接通過門電路的譯碼，接下來就是計(jì)數(shù)模塊了，其主要的功能細(xì)分為，要從預(yù)置數(shù)開始遞減計(jì)數(shù)，一個(gè)狀態(tài)結(jié)束，通過判斷，通知主控制模塊，使之進(jìn)入下一模塊。以主干道為例，簡述其設(shè)計(jì)思想。 方案介紹把設(shè)計(jì)任務(wù)細(xì)化為四個(gè)狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)狀態(tài)：如圖1 A道為40秒紅燈，B道綠燈20秒A道為20秒紅燈，B道左轉(zhuǎn)20秒綠燈A道為20秒綠燈，B道為40秒紅燈A道左轉(zhuǎn)20秒綠燈，B道為20秒紅燈圖11 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖整個(gè)交通燈控制由四個(gè)狀態(tài)組成，可以用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。設(shè)A道和B道的車流量相同。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。 中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。在交通中管理引入單片機(jī)交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴⑻岣呓煌ü芾淼姆?wù)質(zhì)量。現(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。目 錄前言........................................................1第1章 交通管理方案論證......................................3 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 方案介紹 3第2章 單片機(jī)概述............................................7 AT89c51芯片 7 89系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 8 ATMEL89系列單片機(jī)的分類 9 I/O口的功能 9 結(jié)構(gòu)框圖 10 引腳描述 11 中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)系統(tǒng) 13 中斷 13 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器 14 定時(shí)工作方式0 16第3章 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)...............................18 18 芯片選擇與介紹 19 74HC164芯片介紹 19 max232芯片介紹 19 數(shù)碼管介紹 20 74LS04輸出信號(hào)與信號(hào)燈 23 交通燈控制線路圖 24 串口通信接線圖 25 RSR232總線 25第4章 交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)...............................28 程序設(shè)計(jì)流程圖 28 MATLAB的運(yùn)用 29 MATLAB的語言特點(diǎn) 30 MAX232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通訊 33 33結(jié)論 .......................................................37參考文獻(xiàn)....................................................38致謝 39附錄一 40附錄二 43前言今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。它由紅綠兩塊以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，當(dāng)車輛接近時(shí),紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，并一直保持大比例的增長。由于生活水平的提高，人們對(duì)交通運(yùn)輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也減小了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。第1章 交通管理方案論證 設(shè)計(jì)任務(wù)東西（A）、南北（B）兩干道交于一個(gè)十字路口