【正文】 ....................................16第 3 章　 單元電路模塊設(shè)計(jì) .................................................................................18　 LED 數(shù)碼管顯示電路 ...............................................................................18　 晶振電路 ....................................................................................................19　 交通燈狀態(tài)顯示電路 ................................................................................19　 其他硬件模塊 ............................................................................................20　 本章小結(jié) ....................................................................................................23第 4 章　 軟件編程設(shè)計(jì) .........................................................................................24　 設(shè)計(jì)思想 ....................................................................................................24大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）　 程序框圖 ....................................................................................................24　 相關(guān)程序代碼 ............................................................................................26　 測試、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 ............................................................................28　 本章小結(jié) ....................................................................................................28結(jié)　 論 .....................................................................................................................29參考文獻(xiàn) .................................................................................................................30致　 謝 .....................................................................................................................30 大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第１章　概述　概述近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。軟件上采用 AT80C51 編程，主要編寫了主程序，LED 數(shù)碼管顯示程序，中斷程序延時(shí)程序等。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī) I/O 口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED 數(shù)碼顯示系統(tǒng)、緊急情況中斷系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成。大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘　要本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT80C51 為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，模擬定周期交通信號(hào)燈的工作狀態(tài)，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。系統(tǒng)除基本的交通燈功能外，針對(duì)復(fù)雜多變的路況環(huán)境，特別增設(shè)了倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理、路段遇忙調(diào)整、特種車檢測、語音提示等模塊等功能，較好的模擬實(shí)現(xiàn)了十字路口可能出現(xiàn)的狀況,進(jìn)一步完善了交通燈控制系統(tǒng)。經(jīng)過整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善?！≡O(shè)計(jì)目的(1)加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)和 AT80C51 語言的認(rèn)識(shí)，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識(shí)。(3)把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。(5)提高實(shí)踐動(dòng)手能力。(1)填寫設(shè)計(jì)任務(wù)書。(3)編寫程序。大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 2 章　總體設(shè)計(jì)及核心器件簡介　總體設(shè)計(jì)東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間。表 21　指示燈燃亮的方案60S 5S 80S 5S ……東西道 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 ……南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 ……表 21 說明： (1)當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行，時(shí)間為 60 秒。 (3)當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行，時(shí)間為 80 秒。(4)這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 系統(tǒng)總框圖選用設(shè)備：AT80C51 單片機(jī)一片，8255A 并行通用接口芯片一片， 74LS164兩片，X5045“看門狗”一片，共陰極的七段數(shù)碼管兩個(gè)雙向晶閘管若干，三端穩(wěn)壓電源一個(gè)，紅、黃、綠交通燈各兩個(gè)，開關(guān)鍵盤、連線若干?！∠到y(tǒng)工作原理(1)開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時(shí)間，通過 AT80C51 單片機(jī) P1 輸入到系統(tǒng)。(3)AT80C51 通過設(shè)置各個(gè)信號(hào)等的燃亮?xí)r間、通過 AT80C51 設(shè)置，綠、紅時(shí)間分別為 60 秒、80 秒循環(huán)由 AT80C51 的 P0 口向 8255A 的數(shù)據(jù)口輸出。(5)紅燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間，當(dāng)有車輛闖紅燈時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，3S 后然后恢復(fù)正常。(7)綠燈時(shí)間倒計(jì)時(shí)完畢，重新循環(huán) [1]。(1)中央處理器中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)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(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。圖 22　AT80C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(3)程序存儲(chǔ)器(ROM) AT80C51 共有 4096 個(gè) 8 位 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。(5)并行輸入輸出(I/O) 口的擴(kuò)展AT80C51 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)镻2 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。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 AT80C51 的端口是不夠，需要擴(kuò)展。(6)全雙工串行口AT80C51 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。(8)時(shí)鐘電路AT80C51 內(nèi)含一個(gè)高增益的反相放大器，只需通過 XTAL1, XTAL2 外接作為反饋元件的晶體后便成為自激振蕩器，晶體呈感性，與 C1，C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 23　時(shí)鐘電路圖　AT80C51 的引腳說明AT80C51 的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用 [3,4]。圖 24　AT80C51 引腳圖Pin9：RESET/V pd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)AT80C51通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESE 引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H 地址開大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）始執(zhí)行程序。當(dāng)AT80C51的ALE及PSEN兩引腳輸出高電平， RST引腳高電平到時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位。AT80C51的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖25。 圖 25　上電自動(dòng)復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位電路圖Pin30：ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE 會(huì)跳過一個(gè)脈沖。Pin29：PESN 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行 [4]。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。在編程時(shí)，EA/V pp 腳還需加上 21V 的編程電壓 [4]。這里采用手動(dòng)復(fù)位方式。其示意圖如圖26。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器，即控制口。 C 口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每個(gè)端口包含一個(gè) 4 位鎖存器。　8255A 可編程并行接口電路8255A 它具有 3 個(gè) 8 位的并 I/O 口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而使用靈活，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。三個(gè)端口中 PC 口被分為兩個(gè)部分，上半部分隨 PA 口稱為 A 組，下半部分隨 PB 口稱為 B 組。8255A 共有 40 個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）CS：片選信號(hào)線，低電平有效，表示芯片被選中。WR：寫入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。 PA0PA7：A 口輸入/輸出線。 PC0PC7：C 口輸入 /輸出線。 AA0：地址線，用來選擇 8255A 內(nèi)部端口。圖 27　8255A 引腳圖　內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介(1)在主機(jī)界面上數(shù)據(jù)總線緩沖器：通過 8 位數(shù)據(jù)線與 CPU 交換控制和數(shù)據(jù)信息。(2)在外設(shè)界面上8 位并行端口 PA：通過編程可以分別設(shè)置成單向輸出、單向輸入或者分時(shí)輸入輸出。8 位并行端口 PB：通過編程可以分別設(shè)置成單向輸出和單向輸入。大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8 位并行端口 PC：PC 端口輸出具有鎖存和緩沖的功能，輸入具有鎖存功能。PC 端口可否獨(dú)立控制取決于 PA 端口和 PB 端口的工作方式。寫入 PC 端口操作字，用于設(shè)置 PC 端口的位輸入或輸出狀態(tài)。表 22　8255A 命令字格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 　　功能說明：　　D0　　PC3～PC0 方向設(shè)置　　0　　 輸出方向　　1　　 輸入方向　　D1　　PB 端口方向設(shè)置　　0　　 輸出方向　　1　　 輸入方向　　D2 　 PB 端口工作模式　　0　　 直接式輸入或者輸出(模式 0)　　1　　 選通式輸入或者輸出(模式 1)　　D3　　PC7～PC4 方向設(shè)置　　0　　 輸出方向　　1　　 輸入方向　　D4 　 PA 端口方向設(shè)置　　0　　 輸出方向　　1　　 輸入方向　　D6　D5　　PA 端口工作模式　　0　 0　　 直接式輸入或者輸出(模式 0)　　0　 1　　 選通式輸入或者輸出(模式 1)　　1　 X　　 選通式分時(shí)輸入輸出(模式 2)　　D7 　 8255A 軟件字的特征位　　0　　 PC 端口操作字　　1　　 8255A 命令字8255A 的 PC 端口操作字格式與功能，如表 23。 注意：8255A 的命令字和 PC 端口操作字都是寫入到芯片中的命令端口，它們通過各自的特征位區(qū)別。 PB 端口具有 2 種傳送模式可供選用。(1)傳送模式 0模式 0 的功能特點(diǎn)：直接控制輸入或輸出傳送，不需要查詢和中斷控制；PA、PB 和 PC 端口都可以編程設(shè)置為模式 0 傳送；PA、PB、PC7～PCPC3～PC0 這 4 個(gè)端口最多有 16 種輸入輸出組合。例如在 PC 系統(tǒng)中，8255A 并行接口電路的 PA 端口被設(shè)置成模式 0 輸入，接收鍵盤輸入的按鍵掃描碼。另外，在半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示控制電路中，通常設(shè)置 8255A 并行接口電路的 PA 和PB 端口為模式 0 輸出，分別進(jìn)行位控制和段控制。(3)傳送模式 2只有 PA