【正文】 著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化，體現(xiàn)在本子電路中就是有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。 （ 2）建立顯示控制系統(tǒng)，本設(shè)計采用 74190 芯片倒計時控制，每個方向用兩 片相連實現(xiàn)，另外用 74153 芯片，因為分析中設(shè)置的時間末位均為 5，所以只要用一片 74153 對高位置位，將低位的初值預(yù)置鎖定為 5，而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。 江蘇畜牧獸 醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計） 4 注意 ： 本實驗中若采用更復(fù)雜的四片 74190 控制主干道的兩 組燈，再用八片 74153分別對 74190 置數(shù)可實現(xiàn)任意數(shù)值的交通燈系統(tǒng)。 方案比較： 方案 1（以下稱 1）用了模塊設(shè)計 ， 而方案 2（以下稱 2）采用的是一般設(shè)計，相比之下 1有較強的可讀性和較強的可修改性，而 2 則在設(shè)計上顯得較簡單，設(shè)計純樸，便于測試，它的優(yōu)勢則在于提供了一條較為便捷的解決方案。 我們從中可以得出的是，我們最終的設(shè) 計應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計。 3 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機概述 單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個基本部分組成的。 通常，單片機由單 個集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 單片機經(jīng)過 3 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU 功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么 熟悉。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。它主要是作為控制部分的核心部件。 江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計） 5 系統(tǒng)構(gòu)成 電路板一塊， AT89S51 單片機一片， 74HC164 芯片八片，七段數(shù)碼管八個。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如：圖 2 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)各部分工作： (1)程序設(shè)置初始時間，通過 AT89S51 單片機內(nèi)部相應(yīng)寄存器來實現(xiàn)。 (3) AT89S51 通過程序設(shè)置各個信號燈的點亮?xí)r間，通過程序設(shè)置左轉(zhuǎn)綠、綠、紅時間依次為 20 秒、 20秒、 40 秒循環(huán)，由 AT89S51 的 P3 口向 74HC164 的數(shù)據(jù)口輸出。 (5)74HC164 的 A、 B口用于串行輸出時間位，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換送到七段數(shù)碼管的八的引腳。 (6)AT89S51 本身集成了看門狗指令，當系統(tǒng)出現(xiàn)異?？撮T狗將發(fā)出溢出中斷。 AT89S51 芯片 選用的 AT89S51 與同系列的 AT89C51 在功能上有明顯的提高，最突出是的可以實現(xiàn)在線的編程。其 主要功能列舉如下 ： 為一般控制應(yīng)用的 8 位單片機 晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 33MHz） 內(nèi)部程式存儲器（ ROM）為 4KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 128B 鍵盤控制返回 AT89S51 單 片 機 系 統(tǒng) LCD 顯示與 LED倒計時 模塊 接 口 電 路 74HC 164 江蘇畜牧獸 醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計） 6 外部程序存儲器可擴充至 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB 32 條雙向輸入輸出線，且每條均 可以單獨做 I/O 的控制 5 個中斷向量源 2 組獨立的 16 位定時器 1 個全雙工串行通信端口 1 8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能 1單芯片提供位邏輯運算指令 AT89S51 各引腳功能介紹： 如圖 3 圖 3 AT89S51 VCC： ATAT89S51 電源正端輸入，接 +5V。 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。 RESET： AT89S51 的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時 ，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓（ Vpp）。ATAT89S51 可以利用這個引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0的地址總線（ A0～ A7）鎖進鎖存器中，因為 ATAT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。 ATAT89S51 可以利用 PSEN 及 RD引腳分別啟用存在外部的 RAM與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。其他三個 I/O 端口（ PP P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當作 I/O 用時可以推動 8個 LS 的 TTL 負載。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口 0送出的地址鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一組完整的 16位地址總線，而定位地址到 64K 的外部存儲器空間。 P2 除了當作一般 I/O 端口使用外，若是在 ATAT89S51 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當作 I/O 來使用了。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當作定時器 2的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： INT0，外部中斷 0輸入。 ： T0，計時計數(shù)器 0輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 74HC164 芯片介紹 74HC164 為串行輸入、并行輸出移位寄存器， 74HC164 為單向總線驅(qū)動器。器件 執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時，數(shù)據(jù)便開始從 RXD 端發(fā)送。第一幀（ 8位）數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時，各控制信號均恢復(fù)原狀態(tài)，只有 TI 保持高電平，呈中斷申請狀態(tài)。然后，用軟件將 TI 清 0，發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)。依此類推，直到把數(shù)據(jù)區(qū) 內(nèi)所有數(shù)據(jù)發(fā)送出去。由于 TXD 端最多可以驅(qū)動 8個 TTL 門。每個 74HC244 有 8路驅(qū)動，每一路可驅(qū)動 8個 LED，即每增加一個 74HC244，可增加 64 個 LED 驅(qū)動。 74LS04 輸出信號與信號燈 要使行人能看見信號燈的情況，必須把 P1 口輸出的信號進行放大，這里我們用74LS04 反向器，當極性為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；當極性 為低電平時關(guān)斷，該支路指示燈滅。 七段數(shù)碼管的顯示及與 74HC164 的連接顯示不同的數(shù)字如 SP， g,f,e,d,c,b,a 管角上加上 0FEＨ所以 ＳＰ上為０伏，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８。 其它器件的功能如： 7805 的功能，既提供穩(wěn)定的 +5V 電壓。 程序中的判斷在相等情況下從右邊出，不相同的情況往下走。調(diào)用計時程序并調(diào)用延時 江蘇畜牧獸 醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文（設(shè)計） 12 延時方法可以有兩種一種是利用 AT89S51內(nèi)部定時器的溢出中斷來確定 1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。在方式 0 時 M 為 213 ；在方式 1時 M的值為 216；在方式 2 和 3為 28 ； 算法公式： T=（ M－ TC） T 計數(shù) 或 TC=M－ T/T 計數(shù) T 計數(shù) 是單片機時鐘周期Ｔ ＣＬＫ 的 12 倍；ＴＣ為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為Ｔ ＣＬＫ 12ＭＨＺ ，經(jīng)過１２分頻 方式０ TMAX＝ 213 １微秒＝ 毫秒 方式１ TMAX＝ 216 １微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題． 實現(xiàn)１秒的方法： 我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為 20的軟件計數(shù)器和使 T1 定時 50 毫秒。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。 相應(yīng)程序代碼 （１）定時器的設(shè)置 定時器需定時５０毫秒，故Ｔ 1工作于方式１。機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的 12倍，所以一個機器周期的時間為 12*（ 1/12M）=1us。 具體的延時程序分析： DELAY: MOV R4,08H 延時 1 秒主程序 DE2: LCALL DELAY1 DJNZ R4, DE2 RET DELAY1： MOV R4， 00H ；延時 125us 子程序 D1： MOV R5， 00H D2： DJNE R5， DL2 DJNE R4， D1 RET DELAY1 為 一 個 雙 重 循 壞 循 環(huán) 次 數(shù) 為 256*256=65536 所 以 延 時 時 間=65536*2=131072us 約為 125us DELAY R4 設(shè)置的初值為 8 主延時程序循環(huán) 8次，所以 125us*8= 1 秒 由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。下面