【正文】 此時 F 鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按 S 若干次，J 鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認。接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P1 口，將要顯示的時間值送顯 P0 口和用 P2 口來選通 LED 數(shù)碼管的顯示導(dǎo)通，在此同時以 50ms 為周期，用軟件方法計時 1 秒，到達 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED數(shù)碼管。其二為車流量檢測信號輸入，若檢測到車輛經(jīng)過，進入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲車流量的計數(shù)器加 1，然后中斷結(jié)束返回。 AT89S51 單片機簡介 單片機的概述單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱。單片機的主要特點有：1)具有優(yōu)異的性能價格比。3)控制功能強。AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 AT89S51 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介 AT89S51 中數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為 256個 RAM 單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用的僅有前面 128 個，后 128個被專用寄存器占用。程序存儲器(內(nèi)部 ROM)：程序存儲器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。AT89S51 內(nèi)部配置了 4KB 閃存。定時/計數(shù)器(ROM)： 定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。 每個口都由 1 個鎖存器和一個驅(qū)動器組成。 圖 AT89S51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 AT89S51 共有 5 個中斷源，其中有 2 個外部中斷源和 3 個內(nèi)部中斷源。VCC：電源電壓P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／0 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1 口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL） 。表 具有第二功能的 P1 口引腳端口引腳 第二功能： MOSI（用于 ISP 編程） MOSI（用于 ISP 編程） MOSI（用于 ISP 編程）對端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL） 。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個訪問期間不改變。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。DISRT0 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。ALE／Error!：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。Error!程序儲存允許（Error!）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次Error!有效，即輸出兩個脈沖。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H－FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。如 EA 端為高電平（接 VCC 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 AT89S51 芯片最小系統(tǒng)一個最簡單的單片機系統(tǒng)包括晶振、復(fù)位、電源、系統(tǒng)的輸入控制、輸出顯示，以及其他外圍模塊(如通信、數(shù)據(jù)采集等)。單片機的工作流程，就是在系統(tǒng)時鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。單片機系統(tǒng)常用的晶振頻率有 6MHz、11．0592MHz、12MHz、本系統(tǒng)采用 11．0592MHz 晶振，電容選 22pF 或 30pF 均可。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設(shè)計復(fù)位電路。復(fù)位電路有很多種，有上電復(fù)位，手動復(fù)位等。由于現(xiàn)在單片機內(nèi)部的 flash 容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲器讀取程序，即不需要外接 ROM 來存儲程序，因此，EA 腳必須接高電平。如下圖 所示。我們在每車道車輛等待線的前方都安裝一個霍爾車輛檢測傳感器, 當(dāng)有一輛車通過時就會使霍爾開關(guān)型傳感器的磁場發(fā)生變化, 而產(chǎn)生一個脈沖電平, 脈沖電平送給單片機的計數(shù)器處理, 給單片機的計數(shù)器定一個初值, 用來判斷各方向車輛狀況。綠燈下限時間為20秒, 上限值為40秒, 初始時間為20秒。因為路上的車不可能突然增多, 塞車都有一個累積過程。本系統(tǒng)的特點是成本低, 控制準(zhǔn)確。A1104開關(guān)型霍爾的工作原理霍爾傳感器的外形圖和與磁場的作用關(guān)系。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。通過單片機測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。如果要增加測量位移的精度，可以在圓盤(車輪)上多增加幾個磁鋼。實現(xiàn)紅綠燈模糊控制必須解決對當(dāng)前十字路口的交通狀況的檢測，并完成如下工作:，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量。為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側(cè)共設(shè)置 2 個傳感器。表 顯示時間選擇車輛情況 本次該方向通行時間下次表該方向通行時間本次該方向通行時間本次該方向通行時間南往北少車，北往南少車20 秒 20 秒 40 秒 20 秒南往北少車，北往南多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒南往北多車，北往南少車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒南往北多車，北往南多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西少車，西往東少車20 秒 20 秒 40 秒 20 秒東往西少車，西往東多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西多車，西往東少車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒東往西多車，西往東多車20 秒 40 秒 40 秒 40 秒車流量檢測是用外部中斷引腳 P06,P07 捕獲到一個低電平，則進入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，在子程序中，用 R5 計南北向車流量，用 R6 計東西向車流量，設(shè)車向標(biāo)志位為 01H，判斷車向. 根據(jù)紅綠燈時間調(diào)整原理，一個周期下來，R5，R6 中分別存儲著南北，東西的車流量，接下來求單位時間車流量，此時南北向時間，東西向時間分別存儲在 R0，R1 中，則兩個方向的流量比例為（R5/R0）/（R6/R1）=(R5*R1)／(R6*R0),顯然該比例是 1 左右?guī)?shù)的值，然而單片機程序中只取整數(shù)，重要的數(shù)據(jù)信息就會丟失，所以本設(shè)計中首先將(R5*R1)乘以 10，比例就變?yōu)?10 左右的值。由于受到多方面的限制，時間調(diào)整在此只劃定 3 個范圍。第一范圍顯然表明東西向交通嚴(yán)重，應(yīng)將時間調(diào)長；第二范圍表明兩向相當(dāng)，可設(shè)置一樣的時間，第三范圍表明南北向交通嚴(yán)重，應(yīng)將該向時間調(diào)長。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計中只是使用了普通光敏二極管。違規(guī)檢測電路如下圖 所示。由于普通光敏二極管在導(dǎo)通的情況下的電阻都能達到 ，所以在設(shè)計中將光敏二極管直接連到了電源上。當(dāng)光敏二極管關(guān)閉時，三極管的基極為低電平，基極與發(fā)射基之間的電壓為零，三極管關(guān)斷，檢測口的電壓為高電平。基于此就可以檢測是否有違規(guī)車輛了。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED 發(fā)光的原理。 LED 顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價格低、壽命長、維護簡便等優(yōu)點。以八段共陰管為例，它有 8 個發(fā)光二極管(比七段多一個發(fā)光二極管，用來顯示 sP，即點)，每個發(fā)光二極管的陰極連在一起。為方便起見，本文主要討論共陰八段 LED 數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。采用共陰極連接:表 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值 a b c d e f g dop 驅(qū)動代碼（16 進制）0 　1 1 1 1 1 1 1 1 0FCH1 0 0 0 0 0 1 1 0 60H2 1 1 0 1 1 0 1 0 0DAH3 1 1 1 1 0 0 1 0 0F2H4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H5 1 0 1 1 0 1 1 0 0B6H6 1 0 1 1 1 1 1 0 0BEH7 1 1 1 0 0 0 0 0 0E0H8 1 1 1 1 1 1 1 0 0FEH9 1 1 1 1 0 1 1 0 0F6H相應(yīng)在程序軟件上，可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出需要顯示的個位和十位，然后用 DPTR 調(diào)取 LEDMAP 的代碼。四個方位上總共用8 個 LED 接在單片機的 IO 口上。因為輸出口較少的原因，所以每個十位，個位的數(shù)據(jù)的傳輸必須采用動態(tài)掃描的方式，因為人眼的視覺原因，人們會認為是同時點亮的.下面我們用這種方法顯示交通燈的時間，南北方向要顯示 20 秒，東西方向要顯示 25 秒，那么我們先給 P0 口送 2 的共陰極碼即 5BH，讓第一位 2 要顯示的位碼 GND 段為低電平，其它七位的控制端都接高電平，那么第一位就顯示2，其它七位不亮。依此類推分別送完第一位 2，第二位 0，第三位2，第四位 5……每一位點亮 1MS 一個掃描周期為 8MS，一秒時間就要掃描 125次 其它器件（1）發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計的特點，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如下圖 所示。共有 4 鐘狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（11011101/DDH） ；東西紅燈亮，南北黃燈亮（10111101/BDH） ；東西綠燈亮，南北紅燈亮（11101101/EDH） ；東西黃燈亮，南北紅燈亮（11100111/E7H） 。在用于顯示發(fā)光二極管時，直接由 MOV 指令將十六進制碼送入 P1 口。先把 P1 端口的值與所有的 4 個狀態(tài)碼比較，若相同則判斷成功當(dāng)前狀態(tài)，再把下一狀態(tài)的狀態(tài)碼送顯 P1 即可。如下圖 所示 VCCR9緊停按鍵和違規(guī)信號傳感器連接到外部中斷引腳 INT1， 捕獲到一個低電平，則進入該中斷，中斷程序中先把蜂鳴器 端口置 0，啟動蜂鳴。（3）按鍵控制本設(shè)計設(shè)置了有 3 個鍵：S 鍵，J 鍵，F(xiàn) 鍵。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知圖 蜂鳴器連接8051道相應(yīng)的輸入信息。程序的開始要判斷是否有鍵按下，可以不斷將 S 鍵值和 F 鍵值相與，與值為 1 則表示沒有鍵按下，為 0 則表示有鍵按下。在這個過程中，S，J 鍵的計數(shù)是循環(huán)的，從初值 20 開始，加到 40 則循環(huán)回到 20。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端，以增強器件的功能,可將單片機輸出的四位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進制數(shù)與七段數(shù)碼管顯示對應(yīng)，用于顯示0—9的數(shù)字。整個軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和 50ms 掃描程序。圖 系統(tǒng)總流程圖首先是按鍵處理程序，89S51 通過對 IO 掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。設(shè)置過后進入 50ms 掃描程序。50ms 已到則重新掃描。在半個狀態(tài)對換時，車流量計數(shù)程序在一個狀態(tài)變換循環(huán)先后計數(shù)兩個方向的車流量，然后調(diào)用紅綠燈時間調(diào)整程序，更新紅綠燈時間。 理論基礎(chǔ)知識 定時器原理定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加 1 直至減完為模值，這個初值是送到 TH 和 TL 中的。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值，即所要求的計數(shù)值設(shè)定為 C，把計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式：TC=MC式中，M 為計數(shù)器模值。計算通式變?yōu)椋篢=（M－TC）T0模值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。就此可以算出各種方式的最大延時。這就是為什么掃描周期為 50ms 的原因，若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。 軟件延時原理MCS51 的工作頻率為 12MHZ，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*（1/12MHZ）=1us。我們設(shè)定一個初值為 20 的軟件計數(shù)器和使 T0 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。設(shè)定定時器需要定時 50 毫秒，故 T0 必須工作于方式１。以 IT0 為例，IT0=0，為電平觸發(fā)方式，IT0=1，為負邊沿觸發(fā)方式，本設(shè)計采用電平方式，IE0 為其中斷標(biāo)志位，有中斷信號則置位，中斷服務(wù)子程序響應(yīng)后，IE0 自動清零。在優(yōu)先級的允許下，一旦有外