【正文】 ............................................................................................................ 27 8255 輸出信號(hào)與數(shù)碼管的連接 ............................................................................................................................ 27 8255 與 8051的連接 ................................................................................................................................................ 28 第 6 章 結(jié)論 ..................................................................................................................................................................................29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................................................30 致 謝 .............................................................................................................................................................................................31 附 錄 .............................................................................................................................................................................................32 附錄 1：總圖 ............................................................................................................................................................................ 32 附錄 2：程序源代碼 ............................................................................................................................................................... 33 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。 1858 年，在英國(guó)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，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。 1869 年 1月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用 擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。 1968 年，聯(lián)合國(guó)《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。 本論文使用單片機(jī)的原因是看到單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。因此， 單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢(shì)下，表現(xiàn)出幾大趨勢(shì)： 第 1 章 緒論 2 原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。 功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。 所以用單片機(jī)將越來越普遍，而且 實(shí)用性強(qiáng) 、 操作簡(jiǎn)單 、擴(kuò)展功能強(qiáng) 。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。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。 中國(guó)最早的馬路紅綠燈，是于 1928 年出現(xiàn)在上海的英租界 。 縱觀交通事業(yè)的發(fā)展歷史，以前，人們出門遠(yuǎn)行或運(yùn)輸東西最常用到的的交通工具是馬車，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一種新型交通工具汽車隨之問世。特別是近幾年汽車產(chǎn)業(yè)更是日新月異， 2020 年全世界汽車總已產(chǎn)量已超過 6400 萬輛。為了緩解交通的負(fù)荷量，使車輛運(yùn)行暢通無阻，交通事業(yè)整嚴(yán)有序，國(guó)家起用了雙車道交通燈控制系統(tǒng)。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，此系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足交通控制事業(yè)的需求，需要一種全新的控制理念，進(jìn)而引進(jìn)了與我國(guó)國(guó)情相符合的國(guó)外先進(jìn)的控制體系，多車道交通燈 控制系統(tǒng)，不但解決以往交通控制系統(tǒng)的局限性，同時(shí)還加快車了車流輛速度。 隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，交通工具設(shè)備也日益劇增，從而有序的交通秩序也越來越重要，單片機(jī)的應(yīng)用也日益廣泛。而此交通路口采用的是 8051 單片機(jī) 來控制， 8051 單片 機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線， 而中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。同時(shí)也 為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了MAX629“看門狗 ”芯片，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生；顯示時(shí)間直接通過 8255 的 PA、 PB 口輸出；交通燈信號(hào)通過 PC 口輸出；交通燈的點(diǎn)亮采用 VT 雙向晶閘管來控制 。以最大限度的提高交通疏通的可靠系數(shù)。假設(shè)一個(gè)十字路口如圖 所示，為東南西北走向。然后轉(zhuǎn)狀態(tài) 1東西綠燈通車，南北紅燈 亮。再轉(zhuǎn)狀態(tài) 3，南北綠燈通車，東西紅燈亮。 列出交通信號(hào)燈的狀態(tài)表如表 所示：（其中， 1 代表燈亮， 0代表燈滅） 人行道 人行道 人行道 人行道 第 2 章 總體規(guī)劃方案 5 狀態(tài) 北 西 南 東 綠黃紅 綠黃紅 綠黃紅 綠黃紅 0 001 001 001 001 1 001 100 001 100 2 001 010 001 010 3 100 001 100 001 4 010 001 010 001 表 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 表 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。 （ 2）黃燈閃爍 5秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。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。 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 ?? 第 3 章 系統(tǒng)的芯片簡(jiǎn)介 6 第 3 章 系統(tǒng)的芯片簡(jiǎn)介 MSC51 芯片簡(jiǎn)介 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051 是 MCS51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 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。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) 8051 內(nèi)部有 128個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 程序存儲(chǔ)器 (ROM)： 8051 共有 4096 個(gè) 8位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM)： 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生 中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 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。 全雙工串行口： 8051 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。 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷， 可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的 脈沖時(shí)序，但8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。 INTEL 的 MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明： MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 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。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0” 。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳， Vcc掉電其間，此腳可 接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。Pin30:ALE/ 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。 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/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。 I/O 的數(shù)據(jù)、 CPU 輸出的控制字以及 CPU 輸入的狀態(tài)信息都是通過這個(gè)緩沖器傳送的，數(shù)據(jù)總線緩沖器的 8 根數(shù)據(jù)線D7～ D0 一般與 8086CPU 低 8位數(shù)據(jù)線相連。 通常 A 口和 B 口作為獨(dú)立工作的 I/O 數(shù)據(jù)端口， C口作為控制或狀態(tài)信息端口。 A組和 B組控制電路： A組： A口和 C 口上半部； B組： B口和 C 口下半部。 第 3 章 系統(tǒng)的芯片簡(jiǎn)介 11 8255 可編程并行接口芯片簡(jiǎn)介 8255 可編程并行接口芯片有三個(gè)輸入輸出端口，即 A口、 B 口和 C 口，對(duì)應(yīng)于引腳PA7～ PA0、 PB7～ PB0 和 PC7～ PC0。通常 A 口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。它們分別與端口 A／Ｂ配合使用，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。其中 C口按位置位／復(fù)位控制字方式使用較為繁難，說明也較冗長(zhǎng) . 方式控制字格式說明如表 ： 表 D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志， 1 有效。適用于三個(gè)端口中的任何一個(gè)。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。這時(shí) A 口或 B口的 8位外設(shè)線用作輸入或輸出， C口的 4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。只有 A口具備雙向總線方式， 8 位外設(shè)線用作輸入或輸D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 第 3 章 系統(tǒng)的芯片簡(jiǎn)介 12 出，此時(shí) C 口的 5 條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。 1Q8Q為 8 個(gè)輸出端。 圖 74LS373 管腳示意圖 單片機(jī)系統(tǒng)中常用的地址鎖存器芯片 74LS373 以及 s 的 74hc373。 (2).當(dāng) 1腳是低電平時(shí) ,只要 11腳 (鎖存控制端 ,G)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿