【正文】 ...................................................................... 29 主程序 ........................................................................................................ 29 串口通信模塊 ............................................................................................ 30 紅外遙控模塊 ............................................................................................. 32 倒計時模塊 ................................................................................................. 34 結(jié) 論 ......................................................................................................................... 36 參考文獻 ..................................................................................................................... 37 致 謝 ......................................................................................................................... 39 附 錄 ......................................................................................................................... 40 第 一 章 緒論 1 第一章 緒論 課題的背景和意義 隨著近年來人 口的不斷增多，交通工具的數(shù)量也在快速的增加，但是道路資源有限，所以道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴重，給人們造成了越來越多的經(jīng)濟損失。 目前，國內(nèi)的城市采用的交通燈大部分是具有固定紅綠燈轉(zhuǎn)換時間的能自動切換的交通燈。但是實際上車輛流通狀況是復(fù)雜多變的，不同時刻的車流量是隨機的，并且還受人為因素影響。 而智能交通燈控制系統(tǒng)可 以有效的利用道路資源，提高效率。結(jié)合我國的實際情況開發(fā)一種適合我們自身特點的智能交通燈控制系統(tǒng)已成為主要問題。只有保障了交通線路的暢通安全，才能保證人們出行的舒暢，甚至是生命的延伸。綠燈亮?xí)r，準許車輛通行，黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮?xí)r，禁止車輛通 行。后來因為煤氣燈爆炸造成警察受傷被取消。此時的紅綠燈已經(jīng)由煤氣信號燈變成相對安全的電氣信號燈。而中國最早的紅綠燈出現(xiàn)在 1928 年上海的英租界。在 1963年加拿大建立了一套使用 IBM650 型 計算的集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號系統(tǒng)，從而標志著交通燈控制系統(tǒng)的發(fā)展進入了新階段。在發(fā)達國家，交通控制系統(tǒng)基本上已經(jīng)由傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芙煌刂葡到y(tǒng) ITS，但是在我們國家，因為受客觀條件的制約智能交通系統(tǒng)剛剛起步。 90 年代中期的時候，在國外 ITS 研發(fā)的影響下，政府有關(guān)部門也開始重視對 ITS 的研究。在 1999 年，我國專門成立了全國智能交通系統(tǒng) (ITS)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室和全國智能交通運輸系統(tǒng) (ITS)專家咨詢委員會。 從最早的手牽皮帶到 20 世紀 50 年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控， 交通信號燈 在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機也隨之有了很大的發(fā)展，各種新穎的單片機層出不窮，并已廣泛的應(yīng)用到人類生活的各個領(lǐng)域，成為當今科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化不可缺少的重要工具。它把計算機的基本功能部件微型化并集成到一塊芯片上，通常片內(nèi)含有中央處理部件（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM）、定時器 /計數(shù)器、 和各種輸入 /輸出（ I/O）接口，如 RS 串行通信口、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。 圖 21 單片機結(jié)構(gòu) 如果將 8 位單片機的誕生為單片機的發(fā)展的起點，那么其發(fā)展大致可以分為三個階段，如表 21 所示。這時期的單片機內(nèi)集成了一個 8 位 CPU、一個 8 位平 行 I/O 口和一個 8 位定時器 /計數(shù)器，片內(nèi)存儲器 RAM、 ROM 容量較小，并且沒有串行接口。自 1978 年以后， 8 位單片機的應(yīng)用日益廣泛，各公司和生產(chǎn)廠家不斷的改進產(chǎn)品，使單片機的功能大大增強。 第三階段： 8 位單片機的鞏固發(fā)展和 16 位、 32 位單片機的推出階段。16 位的單片機主要應(yīng)用于工業(yè)控制、智能儀器儀表、便攜式設(shè)備等場合。 8 位單片機是目前品種最豐富并且應(yīng)用最廣泛的單片機?，F(xiàn)在在單片機內(nèi)集成的應(yīng)用系統(tǒng)常用電路越來越多，甚至在單片機內(nèi)集成了局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊，以能滿足很多應(yīng)用場合的需要。 階段 代表 CPU 尋址空間 第一階段 MCS48 8位 4KB 第二階段 MSC51 8位 64KB 第三階段 MCS96/19 MSP4 68HC12 8位、 16位、 32位 大于 64KB 第 二 章 單片機簡介 5 單片機的發(fā)展趨勢 單片機技術(shù)正以驚人的速度向前發(fā)展，就已出現(xiàn)的單片機而言也正以其各自獨特的優(yōu)點或先進的技術(shù)在進行挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 CPU 字長已有 8 位、 16 位、 32 位、 64 位。標準的 8051 單片機一個機器周期要占用 12 個時鐘周期，執(zhí)行一條指令最少需要一個機器周期。如 Cygnal 公司的 C8051FXXX 系列采用了 CIP51 微處理器內(nèi)核，該微處理器的 70%指令的執(zhí)行是在 1 個或 2 個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)完成，只有 4 條指令的執(zhí)行需 4 個以上時鐘周期。如 Motorola 單片機使用了鎖相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)，使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘發(fā)生器的頻率。由于采用了 Flash 技術(shù)，使得在線編程 ISP 和應(yīng)用中編程技術(shù)得以實現(xiàn)。近年來，新型單片機內(nèi)的接口，無論從類型上還是從數(shù)量上都有很大的發(fā)展。例如有些單片機的 I/O 口能直接輸出大電流和高電壓，可直接用以驅(qū)動 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器等。現(xiàn)在的單片機基本上采用 CMOS 工藝。 ① 提高集成度 早期單片機采用 5um 的工藝，后來采用 4~3um，當前大部分采用 以下的工藝，有的甚至采用 ，因此一塊硅片上集成 的部件更多。為了進一步降低功耗，很多單片機都設(shè)置了等待、停止和睡眠等低功耗的工作方式。在工作電壓為 3V，工作方式為 LPM1 時， CPU 靜止、振蕩器處于 1~4MHz、外圍電路處于活動的情況下，只消耗約約 50uA的電流。 ③ 工作電壓范圍加寬 對于采用 NMOS 工藝制作的單片機，工作 電壓一般為 ~。目前有的單片機工作電壓更低，如 TI 公司的 MSP430X11X 系列單片機工作電壓是 。如今外形封裝還有方型的，有的采用貼片工藝封裝方式，以減小體積。如 Motorola 公司的 MC68HC08 系列單片機采用了 EFT 的抗干擾技術(shù)。單片機引出的編程線與 I/O 線共用，不增加單片機的額外引腳。 IAP 可實現(xiàn)單片機在應(yīng)用中的再編程，為儀器儀表的智能化提供了重要的技術(shù)手段。 表 22 單片機的生產(chǎn)廠家和部分主要機型 生產(chǎn)廠家 主要機型 Intel(美國英特爾 )公司 MCS51/96 及其增強型系列 NS（美國國家半導(dǎo)體）公司 NS8070 系列 RCA（美國無線電）公司 CDP1800 系列 TI（美國得克薩斯儀器儀表）公司 TMS700 系列 Fairchild(美國仙童）公司 FS 系列及 3870 系列 Atmel(美國 Atmel） 公司 AT89 系列 National(日本松下）公司 MN6800 系列 Hitachi(日本日立）公司 HD630 HD65L0 HD6305 系列 Philips（荷蘭菲利浦）公司 P89C51XX 系列 其中 INTEL 公司的 MCS51 系列及其增強型系列在 8 位單片機市中占的份額最大，它是 Intel 公司繼 MCS48 系列之后發(fā)展起來的高檔 8 位單片機，總結(jié)了 MCS48 系列單片機的應(yīng)用功能，克服了 MCS48 系列存儲器容量小、運算功能弱得不足，提高了全機的操作速度，并且擴大了片內(nèi)存儲器容量和外部存儲器尋址空間，增強了指令及尋址功能，擴大了并行 I/O 口和新增設(shè)全雙工串行I/O 口，增加了中斷源及優(yōu)先級，新增了乘除法、比較和位操作等強功能指令。 第 二 章 單片機簡介 8 單片機的特點 單片機具有如下特點： 1) 體積小，使用靈活方便 2) 成本低，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化 3) 可靠性好，抗干擾能力強 4) 低功耗，低電壓 電源電壓在 5~3v 范圍內(nèi)都 PROG 能正常工作。 MCS51單片機簡介 MCS51 單片機的外特性 MCS51 系列單片機的外形封裝有雙列直插 式封裝和方形封裝兩種方式。圖 22 為引腳排列圖。 第 二 章 單片機簡介 9 ? Vcc 正常工作電壓 +5V。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。 ? ALE/PROG 允許地址鎖存輸出 /編程脈沖輸入。在 EPROM 編程期間，接收編程脈沖。 ? PSEN 片外程序存儲器讀選通信號輸出。 ? I/O 端口 1) P0 口 P0 口是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，其中包含一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路。 2) P1 口 P1 口是一個 8 位準雙向口，每一位都能作為可編程的輸入或輸出線，在輸出驅(qū)動部分接有內(nèi)部上拉電阻。由于具有內(nèi)部上拉電阻，也可以直接被集電極開路或漏極開路的電路驅(qū)動而不必外加上拉電阻。 第 二 章 單片機簡介 10 3) P2 口 P2 口為一個 8 位準雙向口，可以作為輸入口或輸出口使用，外接 I/O 設(shè)備時，又作為擴展系統(tǒng)的地址總線，輸出高 8 位地址，與 P0 口一起組成 16 位地址總線。即可以作為通用 I/O 口使用，又有第二功能。單片機內(nèi)部包含以下幾個部件： 1) 一個 8 位 CPU。 3) 4 KB ROM 程序存儲器。 5) 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器。 第 二 章 單片機簡介 11 7) 32 條可編程的 I/O 線（ 4 個 8 位并行 I/O 端口）。 9) 具有 5 個中斷源、 2 個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 頻率基 準源 中斷 圖 23 8051單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ? CPU CPU 是單片機的核心部件。 CPU中還有定時與控制部件， 8051 片內(nèi)設(shè)有一個由反相放大器所構(gòu)成的振蕩電路，其輸入端輸出端分別是 XTAL1 和 XTAL2。從物理地址空間看， MCS51 單片機有 4 個存儲器地址空間，即片內(nèi)程 序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)據(jù)存儲器是隨機存取存儲器，用來存放程序運行中所需要的常數(shù)或變量。 ? I/O 端口 MCS51 單片機設(shè)有 4 個 8 位雙向 I/O 端口，每一條 I/O 線都能獨立的用作輸入或輸出。圖 24（ a）為加電自動復(fù)位，圖 24（ b）為開關(guān)復(fù) 位。 MCS51單片機的 5 個中斷源，如下： ? INT0 來自 （外中斷 0）。 ? T0 片內(nèi)定時器 /計數(shù)器 0 溢出（ TF0）中斷請求。 ? 串行接口 片內(nèi)串行接口完成一幀發(fā)送或接收中斷請求源 TI 或 RI。 RST Vcc MCS51 單片機 RST MCS51 單片機 第 二 章 單片機簡介 13 表 24 中斷源服務(wù)程序的入口地址 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時器 0溢出 000BH 外部中斷 1 0013H 定時器 1溢出 001BH 串行接口中斷 0023H 通常在中斷入口地址處安排一條跳轉(zhuǎn)指令，以跳轉(zhuǎn)到用戶的服務(wù)程序入口。 2) 一種中斷源（不管是高優(yōu)先級或低優(yōu)先級）一旦得到響應(yīng)，與它同級的中斷源不能再中斷它。其優(yōu)先級排列如表 25 所示。