【正文】 開關(guān)。 本方案的優(yōu)點(diǎn)是按鍵少，單片機(jī)不需要擴(kuò)展接口，系統(tǒng)復(fù)雜性比較低，硬件和軟件處理起來都比較容易。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面 。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 硬件仿真簡介 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 Proteus 能很好的對硬件電路進(jìn)行仿真測試，采用 Proteus 仿真軟 件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢，涉及到的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)過程中損耗小、與工程實(shí)踐最為接近等。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁 共 58 頁 四、課題描述與分析 設(shè)計(jì)要求 利用利用 8031 單片機(jī)編制一個(gè)十字路口的交通燈控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：道路較窄而車輛通行較多，支線、干線的車輛通行時(shí)間不等，并設(shè)有左右彎道通行時(shí)間，允許人工監(jiān)控或修改各線通行時(shí)間，同時(shí)設(shè)有道路應(yīng)急控制。并且能夠在人工監(jiān)控狀態(tài)下，干道、支道通行時(shí)間通過鍵盤修改或通過開關(guān)人為控制。用兩個(gè)數(shù)碼管來顯示被點(diǎn)亮的指示燈還將點(diǎn)亮多久。當(dāng)南北方向?yàn)榫G燈和黃燈時(shí)，東西向的紅燈點(diǎn)亮禁止通行；而東西方向?yàn)榫G燈 和黃燈時(shí)，南北向的紅燈點(diǎn)亮禁止通行。 假設(shè)南北方向?yàn)橹鞲傻?，通行時(shí)間（即綠燈亮的時(shí)間）為 40 秒，東西方向是次干道，通行時(shí)間為 25 秒，暫緩?fù)ㄐ袝r(shí)間（即黃燈點(diǎn)亮的時(shí)間）均為 3 秒，則其工作方式如表 1 所示循環(huán)點(diǎn)亮信號燈 表 1 交通信號燈工作模式 南北方向 綠燈亮 40 秒 黃燈亮 3 秒 紅燈亮 28 秒 東西方向 紅燈亮 43 秒 綠燈亮 25 秒 黃燈亮 3 秒 主干道和次干道的通 行時(shí)間及黃燈點(diǎn)亮的時(shí)間可以手動(dòng)設(shè)置；在沒有手動(dòng)設(shè)置通行時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按表 1 的模式進(jìn)行工作 。首先南北向通行，然后東西向通行，如此循環(huán)。 第一次按“設(shè)置鍵”時(shí)，南北向的綠燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前南北向的通行時(shí)間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍 (每秒鐘亮 3 次暗 3 次 )，其余的信號指示燈和東西向的數(shù)碼管 熄滅，此時(shí)可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向的通行時(shí)間。 第二次按“設(shè)置鍵”時(shí)，南北向的黃燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前南北向黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍（每秒鐘亮 3 次暗 3 次），其余的信號指示燈和東西向的數(shù)碼管熄滅，此時(shí)可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間。 第四次按“設(shè)置鍵”時(shí)，東西向的黃燈亮，東西向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前東西向黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍，此時(shí)可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變東西向黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間。 表 2 設(shè)置鍵的功能 按“設(shè)置鍵”的次數(shù) 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 調(diào)整內(nèi)容 南北方向綠燈點(diǎn)亮?xí)r間 南北 方向黃燈點(diǎn)亮?xí)r間 東西方向綠燈點(diǎn)亮?xí)r間 東西方向黃燈點(diǎn)亮?xí)r間 回復(fù)交通燈工作狀態(tài) 調(diào)整范圍 0— 99 秒 0— 9 秒 0— 99 秒 0— 9 秒 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁 共 58 頁 五、課題設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的整體框圖由 8031 構(gòu)成主控芯片，主要是實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊之間功能交互。 程序下載模塊由串口和 MAX232 芯片組成；鍵盤接口模塊用于設(shè)置各個(gè)方向指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間；數(shù)碼管顯示模塊用來顯示被點(diǎn)亮的指示燈還將點(diǎn)亮多久；LED 發(fā)光二極管 模塊用于指示該方向的 3 種狀態(tài)：通行（綠燈亮）、暫緩?fù)ㄐ校S燈亮）和禁止通行（紅燈亮）； 220V 交流電轉(zhuǎn) 5V 直流電線性穩(wěn)壓電源構(gòu)成電源模塊。首先由 220V 交流電轉(zhuǎn) 5V 直流電線性穩(wěn)壓電源模塊得到穩(wěn)定的 5V 直流電源，提供了模塊間工作供電所需，然后由STC12C5410AD 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊來控制紅綠 黃發(fā)光二極管組合模塊與 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊的聯(lián)合動(dòng)態(tài)顯示，最后可以通過東西南北要道通行時(shí)間按鍵設(shè)置模塊來隨意設(shè)置交通干道的通行暫停時(shí)間。時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過 XTAL1,XTAL2 這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 ,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器 .本系統(tǒng)采用的為 的晶振，微調(diào)電容為 20pF。 穩(wěn)壓電源模塊電路圖如圖五所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁 共 58 頁 圖五 穩(wěn)壓電源電路圖 時(shí)鐘和復(fù)位電路模塊 時(shí)鐘采用外部晶振，頻率為 ，時(shí)鐘和復(fù)位電路電圖如圖六所示： 圖六 時(shí)鐘和復(fù)位電路模塊圖 數(shù)碼管顯示電路模塊 圖七所示的是共陽數(shù)碼管及其電路，其中每個(gè)數(shù)碼管的 8 個(gè)段： h、 g、 f、e、 d、 c、 b、 a（ h 是小數(shù)點(diǎn)）都連在一起。被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 共陽數(shù)碼管及其電路示意圖如圖七所示： 圖七 共陽極數(shù)碼管及其電路 4 位數(shù)碼掃描電路的示意圖如圖八所示： 圖八 4 位數(shù)碼管掃描電路 數(shù)碼管顯示電路圖如圖九所示： LED 燈顯示模塊 LED 燈采用的是共陽接法，即所有的 LED 管陽級通過一個(gè)限流電阻上拉到5V 電源，所有的陰級接到單片機(jī)的相應(yīng)引腳。 LED 燈顯示模塊如圖十所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19 頁 共 58 頁 圖九 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊圖 圖十 LED 顯示模塊圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20 頁 共 58 頁 鍵盤接口模塊 交通燈的時(shí)間設(shè)置主要是通過按鍵的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。在程序初始化的時(shí)候兩個(gè)定時(shí)器均工作于定時(shí)模式，定時(shí)器 1 主要完成長按鍵加十和減十的功能，定時(shí)器 0 則只要完成數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間間隔的定時(shí)功能。 鍵盤接口電路模塊如圖十一所示： 圖十一 鍵盤接口模塊圖 串行通信接口電路 將程序下載到單片機(jī)內(nèi)部需要完成串并數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換，因此需要串行通信接口電路。 串行通信接口電路如圖十二所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 21 頁 共 58 頁 圖十二 串行通信接口電路 軟件設(shè)計(jì) 整體流程圖 各個(gè)模塊的都是用 C 語言來編寫的。整個(gè)系統(tǒng)工作流程為當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)入主程序模塊，在主程序模塊中調(diào)用顯示模塊來完成信息的顯示，在沒有用戶觸發(fā)中斷的情況下程序一直在主程序里循環(huán)，以維持系統(tǒng)的正常工作。 主程序的流程圖如圖十四所示 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 22 頁 共 58 頁 圖十三 軟件流程圖 圖十四 主程序的流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁 共 58 頁 數(shù)碼管顯示模塊 數(shù)碼管顯示模塊包括南北方向數(shù)碼管顯示、東西方向數(shù)碼管顯示和設(shè)置狀態(tài)下的數(shù)碼管閃爍顯示。 鍵盤掃描程序模塊流程圖如圖十六所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁 共 58 頁 圖十六 鍵盤掃描程序模塊流程圖 閃爍顯示程序模塊 在設(shè)置東西南北通行時(shí)間時(shí)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的通行時(shí)間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍（每秒鐘亮 3 次暗 3 次），因此將 1 秒分為 6 份，偶數(shù)份數(shù)碼管亮，奇數(shù)份數(shù)碼管熄滅。 檢測 端口，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，則進(jìn)行延時(shí)去抖動(dòng)并河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁 共 58 頁 將設(shè)置鍵標(biāo)志位 flag 加一，根據(jù) flag 的值，轉(zhuǎn)相應(yīng)鍵處理子程序。平時(shí)工作時(shí)，只有定時(shí)器 0 工作，一但外部中斷 0 觸發(fā)，則激活定時(shí)器 1，開始設(shè)置初始化，當(dāng)進(jìn)中斷 0 次數(shù)標(biāo)志位 flag 滿 5 次時(shí)，退出設(shè)置模式，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)模式。 定時(shí)器 0 中斷模塊的程序流程圖如十九所示： 圖十九 定時(shí)器 0 中斷模塊程 序流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁 共 58 頁 六、系統(tǒng)測試 系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，分別用于檢測硬件和軟件是否能正常工作。軟件由于采用子函數(shù)模塊調(diào)用實(shí)現(xiàn)，所以調(diào)試的時(shí)候采用子函數(shù)單獨(dú)調(diào)試，最后用 KEIL 軟件強(qiáng)大的仿真調(diào)試功能來結(jié)合硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試。 硬件測試 電源模塊調(diào)試 用萬 用表檢測電源模塊是否完整，若完整，把相應(yīng)的元件焊上，并用萬用表檢測開關(guān)兩端是否輸出 5V 穩(wěn)壓直流電源。 硬件電源模塊如圖二十所示： 圖十二 硬件電源模塊 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁 共 58 頁 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊調(diào)試 用萬用表檢測電源模塊是否完整，若完整，把相應(yīng)的元件焊上，并用萬用表檢測開關(guān)兩端是否輸出 5V 穩(wěn)壓直流電源。 硬件電源模塊如圖二十所示： 圖二十一 單片機(jī)最小系統(tǒng)擴(kuò)展圖（紅綠燈控制器系統(tǒng)硬件圖） MAX232 下載模塊檢測 用萬用表檢測電路，看電源線、地線是否完整，然后按照原理圖焊接。 如果軟件提示下載失敗，檢測串口是否連接好， RXD、 TXD 是否和單片機(jī)連接好； 如果提示下載成功，則檢測單片機(jī)的引腳是否拉低， 否則的話檢測程序是否正確。 紅綠燈檢測程序在附錄里面（第 49 頁）。 如果數(shù)碼管不顯示，則檢測數(shù)碼管的選通端是否虛焊； 如果數(shù)碼管顯示不全，則檢測數(shù)碼管的數(shù)據(jù)口是否鏈接正確。 數(shù)碼管顯示模塊程序在附錄里面（第 50 頁）。 對程序進(jìn)行調(diào)試、仿真后，再進(jìn)行焊接，確保焊接點(diǎn)無連接、短路等現(xiàn)象后，燒入程序，接著對設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，對照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行幾個(gè)功能的調(diào)試。 具體程序見附錄。本設(shè)計(jì)將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝，使各任務(wù)保持相對獨(dú)立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)一步的提高。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 32 頁 共 58 頁 八、參考文獻(xiàn) [1] 教材； [2] 《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》， 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)部； [3] 《 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例》，樓然苗、李光飛編著，北京航空航天出版社； [4] 《微機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用》，韓全立主編，機(jī)械工業(yè)出版社； [5] 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn)》，王治剛主編，清華大學(xué)出版社； [6] 《常用電子電器手冊》； [7] 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例》，睢丙東主編，電子工業(yè)出版社； [8] 《單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)》，徐仁貴，機(jī)械工業(yè)出版社。 //定時(shí)器 0，定時(shí)器 1 的計(jì)數(shù)初值 uchar green_ns=40,green_ew=25,red_ns=28,red_ew=43,yellow_ns=3,yellow_ew=3。 //上電后南北綠燈亮 40 秒，東西紅燈亮 43 秒 uchar ding_ns=0,ding_ew=0。 //設(shè)置鍵按下次數(shù)的標(biāo)志位，長按鍵的標(biāo)志位 //****