基于单片机的交通灯设计.doc

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1、课题名称 基于单片机的交通灯设计 专 业： 机电一体化 班 级： 09级一班 学 号： 20092080137 姓 名： 修志伟 指导教师： 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 基于单片机的交通灯设计 专业： 机电一体化 姓名： 修志伟 毕业设计（论文）工作起止时间： 毕业设计（论文）的内容要求：1、近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往

2、往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。2、十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT89S51，以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能，通过AT89S51芯片的RXD、TXD输入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。为了系统稳定可靠，系统内集成了“看门狗”芯片，避免了系统

3、因为死机而停止工作的情况发生。系统实用性强、操作简单、扩展性好。指导教师（签名）： 年 月 日毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义1、通过单片机课程设计，熟悉掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动手动脑能力。2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数的使用方法，和简单的程序编写，最终提高我们的逻辑抽象思维能力。二、课题设计（论文）提纲1、引言2、交通管理方案论证3、交通灯系统硬件设计4、交通灯软件设计5、实验平台6、结论三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排1、设计思路：是一个微计算机系统，它主要由硬件和软件两大部分组成，硬件为构成计算机系统的所有电子、机

4、械和磁性的部件或设备，软件则是各种程序及数据的总称。单片机要进行工作，必须构成单片机系统。单片机系统实质上就总体设计方案分为硬件设计与软件设计两大部分，是以51系列单片机8751为主控芯片来进行控制和数据的处理与传输，同时配以相应硬件电路来控制十二个发光二极管，来实现交通灯的燃灭管理。2、方法：交通灯软件部分主要为整个流程的控制程序，运用单片机汇编语言编写，程序存储在8751芯片的内部ROM中。3、进度安排：第一周：选题目，查资料第二周：写设计大纲第三周：写设计草稿第四周：输电子稿第五周：交电子稿第六周：老师检查电子稿，对学生进行指导第七周：打印毕业设计四、课题设计（论文）参考文献：1胡汉才

5、单片机原理及其接口技术 M 清华大学出版，19962蔡美琴 MCS-51系列单片机系统及其应用 高等教育出版社 2004.23付家才 单片机控制工程实践技术M 化学工业出版社，2004.54潘新民 微型计算机控制技术 M 人民邮电出版社，1999.95余锡存 单片机原理及接口技术M 西安电子科技大学出版社,2000.76雷丽文 等.微机原理与接口技术M 电子工业出版社，1997.27蒋万君 在论循环时序电路的简便设计J 机电一体化，2005 第5期8周立功 增强型80C51单片机速成与实战 北京航空航天大学出版社2004.59何立民 单片机应用技术选编 北京航空航天大学出版社 2004.310

6、何立民 单片机应用技术选编 北京航空航天大学出版社 2004.311何立民 MCS-51系列单片机应用系统设计 北京航空航天大学出版社, 1995.12李华 MCS -51系列单片机实用接口技术M 北京航空航天大学出版社,199313周航慈 单片机应用程序设计技术M 北京航空航天大学出版社,1991.14张志良等 单片机原理与控制技术M 机械工业出版社，2001 年7 月第1 版15陆坤 电子设计技术1 电子科技大学出版社, 199716梁文海 单片机AT89C2051构成的智能型频率计J 现代电子技术,2002 17谢自美 电子线路设计实验测试M 华中理工大学出版社,200118吴金戎,沈庆

7、阳 8051单片机实践与应用 M 清华大学出版社, 2003.目录第一章 引言2第二章 交通管理方案论证32.1 设计任务32.2 方案介绍3第三章 交通灯系统硬件设计63.1 单片机概述63.2 系统构成73.3 芯片选择与介绍83.3.1 AT89S51芯片83.3.2 74HC164芯片介绍113.3.3 74LS04输出信号与信号灯113.3.4 交通灯控制线路图12第四章 交通灯软件设计144.1 程序设计流程图144.2 延时的设定164.2.1 计数器初值计算164.2.2 相应程序代码164.3 程序的主控制循环调用184.4 对现有程序的扩充19第五章实验平台205.1 实验

8、平台205.2 实验步骤205.2.1 编写程序代码20结论23致谢24基于单片机的交通灯设计姓名： 修志伟 学号： 20092080137 班级：09机电一班指导教师：马叶革摘 要：近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不

9、紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT89S51，以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能，通过AT89S51芯片的RXD、TXD输入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。为了系统稳定可靠，系统内集成了“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。系统实用性强、操作简单、扩展性好。关键词：交通灯 单片机 控制器 显示 定时器第一章 引言今天，红绿灯

10、安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行

11、”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时,红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理引入单片机交

12、通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。第二章 交通管理方案论证2.1 设计任务东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁

13、止通行，绿灯亮允许通行。红灯的设计时间为40秒，绿灯及左转绿灯各为20秒。设A道和B道的车流量相同。2.2 方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态如图2.1。图2.1 状态转换图整个交通灯控制由四个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。方案1设计思想：采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状

14、态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。以主干道为例，简述其设计思想。如前分析，已经确定该系统有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如表1。表2.1 置数表状态主干道预置数次干道预置数004020012020（左转）1020401120（左转）20由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码，从而得到不的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。而红绿灯的显示也是一样，由状态分析可以得

15、出红绿灯的变化表如表2。表2.2 红绿灯变化表状态主干道灯显示次干道灯显示00红灯绿灯01红灯左转绿灯10绿灯红灯11左转绿灯红灯通过这张表就可以用组合电路实现该功能了，可以用数据选择器的思想，在本系统中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块。还有一个必须考虑到的就是，预置数必须在下一个状态来之前准备好，而红绿灯的状态变化，必须和计数状态同步，于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化，所以，系统中的两个状态转换时，在上一状态结束时设置预置数，而控制红绿灯的是随着系统本身状态的变

16、化而变化，体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。方案2设计思想：状态转换表如表2.3。表2.3 状态转换表状态主干道灯显示次干道灯显示00(15S)红灯绿灯01(05S)红灯黄灯10(15S)绿灯红灯11(05S)黄灯红灯本方案分三步：（1）要建立三路信号灯的控制系统，本设计采用7408 芯片通过组合逻辑控制三路灯的显示关系。（2）建立显示控制系统，本设计采用74190 芯片倒计时控制，每个方向用两片相连实现，另外用74153芯片，因为分析中设置的时间末位均为5，所以只要用一片74153 对高位置位，将低位的初值预置锁定为5，而高位则根据需要由反馈部分提供预置值。（3）建立反馈和细节

17、连接部分，本部分主要解决显示和灯控的同步问题本系统采用倒计时系统减为0，如当系统减为0时通过两个D触发器得到两个变量，即为开头分析中的状态，通过它的变化得到不同的逻辑关系，驱动74153控制哪组灯亮（对应关系如表所示），另外他还要同步反馈到显示系统的置数环节。注意：本实验中若采用更复杂的四片74190控制主干道的两组灯，再用八片74153分别对74190置数可实现任意数值的交通灯系统。另外对7408片子的控制红灯的端口用一个与门将一端再接一个频率一定的方波，使一边为黄灯时，另一边的红灯在闪烁。方案比较：方案1（以下称1）用了模块设计，而方案2（以下称2）采用的是一般设计，相比之下1有较强的可读

18、性和较强的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。2首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。我们从中可以得出的是，我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。第三章 交通灯系统硬件设计3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运

19、算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压、低功耗。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成

20、。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产

21、品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。它主要是作为控制部分的核心部件。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。3.2 系统构成电路板一块，AT89S51单片机一片，74HC164芯片八片，七段

22、数码管八个。74LS04反向器一片，发光二极管13个（8个绿的，4个红的用于交通控制，1个用于标识电源），7805三端稳压电源一个，一个按键，一条数据下载线。系统结构框图如图3.2。键盘控制返回AT89S51单片机系统LCD显示与LED倒计时模块接口电路74HC164图3.1 系统结构框图系统各部分工作：(1)程序设置初始时间，通过AT89S51单片机内部相应寄存器来实现。(2) 由AT89S51单片机的定时器每秒钟通过P3.0口向74HC164的数据端口送信息，由74HC164的输出口显示红、绿、黄灯的点亮时间情况；由AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口显示每个灯的点亮情

23、况。(3) AT89S51通过程序设置各个信号灯的点亮时间，通过程序设置左转绿、绿、红时间依次为20秒、20秒、40秒循环，由AT89S51的 P3口向74HC164的数据口输出。(4)通过AT89S51单片机的P3口来控制系统是工作。(5)74HC164的A、B口用于串行输出时间位，经过串并转换送到七段数码管的八的引脚。而P1口用于输出控制信号而通过74LS04反向器实现控制各个灯的情况它采用5V的直流电来驱动二极管。(6)AT89S51本身集成了看门狗指令，当系统出现异常看门狗将发出溢出中断。通过专用端口输出，引起RESET复位信号复位系统。3.3 芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51

24、芯片选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下：1、为一般控制应用的 8 位单片机2、晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz）3、内部程式存储器（ROM）为 4KB4、内部数据存储器（RAM）为 128B5、外部程序存储器可扩充至 64KB6、外部数据存储器可扩充至 64KB7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8、5 个中断向量源9、2 组独立的16位定时器10、1 个全双工串行通信端口11、8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能12、单芯片提供

25、位逻辑运算指令图3.2 AT89S51AT89S51各引脚功能介绍如图3.3。VCC：ATAT89S51电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两个引脚与地之间加入一个 20PF 的小电容，可以使系统更稳定， 避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能

26、寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号

27、。ATAT89S51可以利用这个引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为ATAT89S51是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。ATAT89S51可以利用PSEN及RD引脚分

28、别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路电极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当作I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一个锁存器将端口0送出的地址锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15

29、合成一组完整的16位地址总线，而定位地址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当作一般I/O端口使用外，若是在ATAT89S51扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当作I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地，若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052

30、或是8032的话，P1.0又当作定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发引脚。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写

31、入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。3.3.2 74HC164芯片介绍74HC164为串行输入、并行输出移位寄存器，74HC164为单向总线驱动器。在串行口为方式0状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的十二分之一。器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时，相隔 一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时，允许从TXD端输出移位脉冲。第一帧（8位）数据发送完毕时，各控制信号均恢复原状态，只有TI保持高电平，呈中断申请状态。第一个74HC164把第一帧数据并行输出，LED1显示该数据。然后，用软件将TI

32、清0，发送第二帧数据。第二帧数据发送完毕，LED1显示第二帧数据，第一帧数据串行输入给第二个74HC164，LED2显示第一帧数据。依此类推，直到把数据区内所有数据发送出去。应该注意，数据全部发送完后，第一帧数据在最后一个LED显示。由于TXD端最多可以驱动8个TTL门。注意：当LED显示器超过8个时，我们采用74HC244芯片驱动。每个74HC244有8路驱动，每一路可驱动8个LED，即每增加一个74HC244，可增加64个LED驱动。七段数码管，用于显示09的数字。3.3.3 74LS04输出信号与信号灯要使行人能看见信号灯的情况，必须把P1口输出的信号进行放大，这里我们用74LS04反向

33、器，当极性为高电平时晶闸管导通，该支路指示灯亮；当极性为低电平时关断，该支路指示灯灭。LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。七段数码管的显示及与74HC164的连接显示不同的数字如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上0FE所以上为伏，不亮其余为高电平，全亮则显示为。数字0-9与16进制的转换驱动代码表如表3.1。表3.1 驱动代码表显示数值a b c d e f g dop 驱动代码（16进制）01 1 1 1 1 1 1 1 0FCH1 0 0 0 0 0 1 1 060H2 1 1 0 1 1 0 1 00DAH3 1 1 1 1 0 0 1

34、 00F2H4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 1 0 1 1 0 1 1 00B6H6 1 0 1 1 1 1 1 00BEH7 1 1 1 0 0 0 0 00E0H8 1 1 1 1 1 1 1 00FEH9 1 1 1 1 0 1 1 00F6H74LS04（6反向器）主要对信号起了反向作用。其它器件的功能如：7805的功能，既提供稳定的+5V电压。3.3.4 交通灯控制线路图图3.3 交通灯控制线路图第四章 交通灯软件设计4.1 程序设计流程图(1) 程序设计总框图：如图4.1 开 始键盘事件处理等 待 键 盘 事 件初始化显示程序处理图4.1 程序设计框图 (2)程序详细流

35、程图如图4.2。图4.2 程序详细流程图流程图说明：图中定时器在每50ms中断一下，设置为循环20次（此时为1秒），每1秒以后，R0，R1自动减1。程序中的判断在相等情况下从右边出，不相同的情况往下走。4.2 延时的设定延时方法可以有两种一种是利用AT89S51内部定时器的溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法。4.2.1 计数器初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式： TC=MC式中，M为计数器模

36、值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213 ；在方式1时M的值为216；在方式2和3为28 ； 算法公式：T=（MTC）T计数 或TC=MT/T计数T计数是单片机时钟周期的12倍；为定时初值如单片机的主脉冲频率为12，经过分频方式TMAX213微秒8.192毫秒方式TMAX216微秒65.536毫秒显然秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题实现秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T1定时50毫秒。这样每当T1到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子程序中，CPU先使软件计

37、数器减，然后判断它是否为零。为0表示秒已到可以返回到输出时间显示程序。4.2.2 相应程序代码（）定时器的设置定时器需定时毫秒，故1工作于方式。初值计算： TC=MT/T计数21650ms/1us=15536=3CBOH START: MOV TMOD, #10H ；令为定时器方式 MOV TH0, #3CH ；装入定时器初值 MOV TL0, #0BOH SETB EA ； 打开总中断 SETB ET1 ；开1中断SETB ER ；启动1计数器CLR FLAG1 CLR FLAG2 CLR FLAG3 MOV R3,#20H ；软件计数器赋初值（）相应中断服务子程序 ORG001B LJMP

38、DSD ORG 0030H DSD： INC R3 MOV TH0, #3CH ；重装入定时器初值 MOV TL0, #BOH CJNE R3，#20，FHDEC R0 DEC R1MOV R3，#00HFH： RETI程序的软件延时：AT89S51的工作频率为033MHZ，我们选用的AT89S51单片机的工作频率为12MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/12M）=1us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。具体的延时程序分析：DELAY: MOV R4,#08H 延时1秒主程序 DE2: LC

39、ALL DELAY1 DJNZ R4, DE2 RETDELAY1：MOV R4，#00H ；延时125us 子程序 D1： MOV R5，#00H D2： DJNE R5，DL2 DJNE R4，D1 RET DELAY1为一个双重循坏 循环次数为256*256=65536 所以延时时间=65536*2=131072us 约为125us DELAY R4设置的初值为8 主延时程序循环8次，所以125us*8= 1秒由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。4.3 程序的主控制循环调用用来实现四个状态之间的转换,代码如下:DIAOY:；循环控制子程序CJNE R2, #01H,

40、AA；判断不相等刚跳转JB FLAG1, AA；FLAG1为1则跳转LJMP SEC ；跳转到SECAA:CJNE R2, #02H, AAAJB FLAG2, AAASETB F0LJMP THRAAA:CJNE R2, #03H, BBAAA:CJNE R2, #03H, BBJB FLAG3, BBLJMP FOUBB:CJNE R2, #04H, BBB；判断不相等则跳转CLR F0；F0位清0CLR FLAG1CLR FLAG2CLR FLAG3LJMP FIRBBB:CJNE R0, #00H, SGLINC R2；R2加1LJMP DIAOY4.4 对现有程序的扩充 当由于紧急需

41、要对道路进行长时间通行时，就要保持该道路更长时间的通行。下面以东西方向为例进行紧急通行为例。紧急通行是平常通行的特例，只要将相应的代码去掉就可以实现延长本车道的通行时间。设置通行时间为20秒。核心代码如下：FIR:MOV P1, #00HSETB P1.0CLR P1.1CLR P1.2CLR P1.3MOV R0, #20MOV R1, #20SGL: ；与原程序类同R1,R0分别送A。调用计时程序并调用延时CJNE R0, #00H, SGL LJMP FIR要实现东西方向的左转通行时，只需要修改FIR中的代码就可以了。时间显示只要修改R0和R1就可以了。要实现南北方及左转，只要把SGL换

42、成SGL1、把FIR 中代码进行相应的修改就可以了。由于时间紧张，程序有不完善的地方。原程序见程序实现代码。第五章实验平台5.1 实验平台我们采用的是Keil Software生产的Cx51编译器。运行在Windows XP操作平台下。 开启计算机进入Keil C51编译器介面。如图5.1图5.1 Keil C51编译器介面5.2 实验步骤5.2.1 编写程序代码程序代码分为3个模块：中断模块，循环模块，算法模块。（见程序实现代码）5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试调试程序 打开Keil软件，新建工程； 选择芯片； 新建文档，把编写好代码写入文档并保存了ASM文件； 把保存的文档加

43、载到Source Group；编译程序；设置转换成16进制；运行程序的结果；2. 把编译好的16进制文件(jtd.hex) 输入单片机AT89S51仿真器和对其进行初始化。3给实验板进行通电，观察运行结果，不一致则跳到第一步进行反复调试，直到与预定目的一致。以下是在程序调试过程中出现在情况：通电以后，把程序装好，数码管是的数字不变，按复位键后重新开始还是如此。经过和同组人的共同分析后，发现是中断系统在计时到了1秒以后，赋的初值R0，R1没有减1，修改如下：DSD:INC R3MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HCJNE R3, #20, FH；判断是否够 1秒DEC R0DEC R1MOV R3, #00H；R3清0FH: