【正文】 題目的及意義 .................................................. 1 交通燈發(fā)展概況 .................................................. 1 2系統(tǒng)總體方案 .......................................................... 3 系統(tǒng)框圖 ........................................................ 3 計(jì)時(shí)控制方案 .................................................... 3 顯示控制方案 .................................................... 3 3 硬件部分 ............................................................ 4 硬件組成 ........................................................ 4 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ...................................................... 4 8051 單片機(jī)的引腳 ............................................... 6 8051 單片機(jī)復(fù)位方式 ............................................. 7 七段 LED 顯示工作原理 ............................................ 8 電路原理 ....................................................... 10 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)境 ....................................... 12 4 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 14 每秒鐘的設(shè)定 ................................................... 14 定時(shí)器初值計(jì)算 ................................................. 15 相應(yīng) 程序代碼 ................................................... 15 5 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................ 23 致 謝 .............................................................. 24 參考文獻(xiàn) .............................................................. 25 附 錄 A .............................................................. 26 1 1 引 言 選題目的及意義 隨著全球城市化進(jìn)程的加快，機(jī)動(dòng)車的使用數(shù)量也越來越多，造成了城市交通上的各種問題，如何控制好城市的交通已經(jīng)成為一個(gè)全球化的問題。交通控制系統(tǒng)使近現(xiàn)代社會(huì)隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨(dú)特的公共管理系統(tǒng)。交通網(wǎng)絡(luò)是城市的動(dòng)脈，象征著一個(gè)城市的工業(yè)文明水平。交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問題，局限于道路建設(shè)的暫時(shí)不足和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓，另外，針對(duì)整個(gè)交通線路車輛的多少實(shí)時(shí)調(diào)整和轉(zhuǎn)移多余線路的分流也十分必要。它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理器 CUP、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、I/O接口電路、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及串行接口等部件制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。 在我國，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面。采用單片機(jī)來對(duì)他們控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等特點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控對(duì)象的技術(shù)指標(biāo)，從而大大提高控制器的質(zhì)量 。 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。 1868 年 12 月 10 日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國機(jī)械師德?哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高 7 米，身上掛著一盞紅、綠兩色的 提燈 煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。后來在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。 從此，城市的交通信號(hào)燈被取締了。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 從最早的手牽皮帶到 20 世紀(jì) 50年代的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號(hào)燈在科學(xué)化、自動(dòng)化上不斷地更新、發(fā)展和完善。 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。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 。該方案節(jié)省硬件成本，切能夠使讀者在定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高 。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(fù)雜，信息刷新速度慢，實(shí)用于并行接口資源較少以及對(duì)顯示沒有要求的場(chǎng)合。 4 3 硬件部分 硬件組成 硬件有單片機(jī)、存儲(chǔ)器、若干 I/O 接口及外圍設(shè)備等組成，如圖 所示。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)單片機(jī)程序和數(shù)據(jù)。通用外部設(shè)備室進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的紐帶，包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)等。它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理器 CUP、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、I/O接口電路、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及串行接口等部件制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在，雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但以 80C51 為核心的單片機(jī)仍占主流，兼容其結(jié) 構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 Philips 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺(tái)灣的 5 Winbond 系列單片機(jī)。此外還有 Motorola 公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。 MCS51是在 MCS48 的基礎(chǔ)上于 20 世紀(jì) 20 年代初發(fā)展起來的，雖然是 8 位的單片機(jī)，但其功能有很大的增 強(qiáng)。因此， MCS51 應(yīng)用非常廣泛，成為繼 MCS48 之后最重要的單片機(jī)品種。國內(nèi)尤以 Intel 的 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用最廣。目前，按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度來說，單片機(jī)已從最初的 4 位機(jī)發(fā)展到 32 位。 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。 程序存儲(chǔ)器 (ROM) 8051 共有 4KB 的 ROM， 最大可擴(kuò)展 64K 字節(jié)， 用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 6 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051 共有 4組 8位 I/O 口 (P0、 P P2或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 8051 單片機(jī)的引腳 8051 單片機(jī)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 . 8051 有40條引腳 , 與其他 51系列單片機(jī)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 . 8051 單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 如圖 . 圖 8051引腳分配圖 8051單機(jī)的電源線 （ 1） VCC： +5V 電源線。 時(shí)鐘 XTAL XTAL2:使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，外接石英晶體的兩端，在單片機(jī)內(nèi)部接片內(nèi)振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線 （ 1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。 （ 3） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。 8051 單片機(jī)復(fù)位方式 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需 要復(fù)位 . 復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài) ,并從這個(gè)狀態(tài)重新開始工作 . 8051單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn) ,信號(hào)由 RESET(RST)引腳輸入 ,高電平有效 ,在振蕩器工作時(shí) ,只要保持 RST 引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期 ,單片機(jī)即復(fù)位 . 復(fù)位后 ,PC 程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H,片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變 . 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖 復(fù)位電路 3種 ,如圖 所示 ： R21 0KR11KR20 .2 KR1KC2 2u FC2 2u F C12 2u FC22 2u FR E S E TR E S E TR11KV s sR S TV c cV c cV c cV s sV s sR S TR S T+ 5V+ 5V+ 5V 上電復(fù)位 按鍵電平復(fù)位