自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） </b></p><p>　　基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名:XXX</p><p>　　所在系部:自動(dòng)控制系</p><p>　　專業(yè)班級(jí):自動(dòng)化XXX</p><p><b>　　指導(dǎo)教師:XXX</b&

2、gt;</p><p><b>　　2011年12月</b></p><p>　　Nanjing College of Chemical Technology</p><p>　　Graduation project:</p><p>　　Based on SCM traffic light design</p&g

3、t;<p>　　Candidate：XXX</p><p>　　Supervisor：QXXX</p><p><b>　　Dec,2011</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要4</b></p>

4、<p><b>　　第一章 引言5</b></p><p>　　第二章交通管理方案論證6</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)6</b></p><p><b>　　2.2方案介紹6</b></p><p>　　第三章 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7<

5、/p><p>　　3.1單片機(jī)概述7</p><p>　　3.2芯片選擇與介紹7</p><p>　　3.2.1 MCS-51芯片的簡介7</p><p>　　3.2.2 8255芯片簡介10</p><p>　　3.2.3 74LS373芯片簡介11</p><p>　　第四章 控制器的

6、軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 每秒鐘的設(shè)定12</p><p>　　4.2 計(jì)數(shù)器硬件延時(shí)12</p><p>　　4.3 軟件延時(shí)14</p><p>　　4.4 時(shí)間及信號(hào)的顯示15</p><p>　　4.5 程序設(shè)計(jì)17</p><p><b>　　第五

7、章 結(jié)論26</b></p><p>　　第六章 參考文獻(xiàn)27</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬

8、件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃

9、爍警示（交通燈信號(hào)通過PA口輸出，顯示時(shí)間直接通過8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。 </p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p><b>　　單片機(jī) </b></p><p><b>　　交通燈

10、 </b></p><p><b>　　闖紅燈 </b></p><p><b>　　檢測車流量 </b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　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。但這一技術(shù)在19

11、世紀(jì)就已出現(xiàn)了。</p><p>　　1858年，在英國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。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。</p>

12、<p>　　電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。</p><p>　　1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，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。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)

13、壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。</p><p>　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《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。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法

14、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。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。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。</p><p>　　第二章 交通管理方案論證</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　東西、南北兩

15、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。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。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。設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表2。</p><p>　　表2 亮燈順序和間隔時(shí)間</p><p>　　2.2方案介紹： </p><p>　　

16、（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。時(shí)間為60秒。</p><p>　?。?）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p><p>　　（3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時(shí)間為100秒。 東西方向車流大 通行時(shí)間長。</p><

17、;p>　?。?）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。</p><p>　?。?）此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。</p><p>　　第三章 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1單片機(jī)的概述：</p><p>　　單片機(jī)是一塊集成電路芯片上集中了控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和輸入輸出

18、端口的單片微型計(jì)算機(jī)，它體積小，耗電省，主要用于構(gòu)成工業(yè)控制單元，在過程控制、智能儀表、機(jī)電一體化和家用電器等領(lǐng)域起著重要的控制作用，所以準(zhǔn)確反映單片機(jī)本質(zhì)的叫法應(yīng)是微控制器（Micro Controller Unit,MCU）。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。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

19、個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)自1976年由美國Inter公司推出MCS-48系列以來，從技術(shù)到應(yīng)用都有了相當(dāng)大的發(fā)展。經(jīng)過4個(gè)階段的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。</p><p>　　可以說，二十一世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦

20、通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成?，F(xiàn)在，單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。</p><p>　　3.2芯片的選擇與介紹</p><p>　　3.2.1 MSC-51芯片簡介</p><p>　　MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　8051是MCS-51系列

21、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。  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，現(xiàn)在我們分別加以說明：</p><p><b>　　·中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(C

22、PU)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[4]。</p><p>　　·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)</p><p>　　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

23、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[4]。</p><p>　　圖1 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　·程序存儲(chǔ)器(ROM)：</p><p>　　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[4]。</p><p>　　&#

24、183;定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：</p><p>　　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[4]。</p><p>　　·并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸[4]。</p><p><b&g

25、t;　　·全雙工串行口：</b></p><p>　　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[4]。</p><p><b>　　·中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　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)

26、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[2]。</p><p><b>　　·時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　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。</p><p>　　單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開

27、的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51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MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)[7]。</p><p>　　下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.2.2 8255芯片簡介&l

28、t;/p><p>　　8255可編程并行接口芯片簡介:</p><p>　　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。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個(gè)端口包含一個(gè)4位鎖存器。它們分別與端口A/B配合

29、使用，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入[6]。</p><p>　　8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明:</p><p>　　8255有兩種控制命令字；一個(gè)是方式選擇控制字；另一個(gè)是C口按位置位/復(fù)位控制字。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，故在此不作敘述，需要時(shí)用戶可自行查找有關(guān)資料。</p><p>　　方式控制字格式說

30、明如表1：</p><p>　　表1、方式選擇控制格式</p><p>　　D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志，1有效。</p><p>　　D6、D5：A口方式選擇</p><p><b>　　0 0 —方式0</b></p><p><b>　　0 1 —方式1</b></p&

31、gt;<p><b>　　1 ×—方式2</b></p><p>　　D4：A口功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　D3：C口高4位功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　D2：B口方式選擇 （0=方式0，1=方式1）</p><p>　　D1：B口功能 （1=輸入，0=輸

32、出）</p><p>　　D0：C口低4位功能 （1=輸入，0=輸出）</p><p>　　8255可編程并行接口芯片工作方式說明:</p><p>　　方式0：基本輸入/輸出方式。適用于三個(gè)端口中的任何一個(gè)。每一個(gè)端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存[6]。</p><p>　　方式1：選通輸入/輸出方式。這時(shí)A口或B口的8

33、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)[6]。</p><p>　　方式2 ：雙向總線方式。只有A口具備雙向總線方式，8位外設(shè)線用作輸入或輸出，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)[6]。</p><p>　　2.3.3 74LS373簡介</p><p>　　74LS373 是一種帶三態(tài)門的8D鎖存器，其管腳示意圖

34、如下示：</p><p>　　其中：1D-8D為8個(gè)輸入端。</p><p>　　1Q-8Q為8個(gè)輸出端。</p><p>　　LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)LE為“1”時(shí)，鎖存器輸出</p><p>　　狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng)LE由“1”變“0”時(shí)，數(shù)據(jù)打入鎖存器</p><p>　　OE為輸出允許端：當(dāng)OE=0時(shí)，三態(tài)門打開；&

35、lt;/p><p>　　當(dāng)OE=1時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。</p><p>　　第四章 控制器的軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1每秒鐘的設(shè)定</b></p><p>　　延時(shí)方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中斷來確定1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。</p><p&

36、gt;　　4.2計(jì)數(shù)器硬件延時(shí)</p><p>　　4.2.1 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算</p><p>　　定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式：</p><p><b>　　TC=M-C

37、</b></p><p>　　式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213 ；在方式1時(shí)M的值為216；在方式2和3為28。</p><p>　　4.2.2 計(jì)算公式</p><p>　　T=（M－TC）T計(jì)數(shù)</p><p>　　或TC＝M-T／T計(jì)數(shù)</p><p>　　T計(jì)數(shù)

38、是單片機(jī)時(shí)鐘周期TCLK的12倍；TC為定時(shí)初值</p><p>　　如單片機(jī)的主脈沖頻率為TCLK12MHZ　，經(jīng)過12分頻</p><p>　　方式0　　　　TMAX＝213　＊1微秒＝8.192毫秒</p><p>　　方式1　　　　TMAX＝216?。?微秒＝65.536毫秒</p><p>　　顯然1秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間

39、，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題[1]。</p><p>　　4.2.3 1秒的方法</p><p>　　我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器和使TO定時(shí)50毫秒．這樣每當(dāng)TO到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，CPU先使軟件計(jì)數(shù)器減1，然后判斷它是否為零，為零表示1秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序[

40、1]。</p><p>　　4.2.4 相應(yīng)程序代碼</p><p><b>　　（１）主程序　</b></p><p>　　定時(shí)器需定時(shí)50毫秒，故T0工作于方式1?！?lt;/p><p>　　初值：TC＝M-T／ T計(jì)數(shù)　＝216?。?0ms/1us=15536=3CBOH</p><p>&l

41、t;b>　　ORG 1000H</b></p><p>　　START: MOV TMOD, #01H ; 令T0為定時(shí)器方式1</p><p>　　MOV TH0, #3CH ; 裝入定時(shí)器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　 ;</p><p>　　MOV IE,　　

42、#82H ; 開T0中斷</p><p>　　SEBT 　TRO　　　　　 ; 啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)器</p><p>　　MOV 　RO,　　#14H　　; 軟件計(jì)數(shù)器賦初值</p><p>　　LOOP:　SJMP $　　　　　　　; 等待中斷</p><p>　?。ǎ玻┲袛喾?wù)子程序</p><p>　　OR

43、G 000BH</p><p>　　AJMP BRTO</p><p>　　ORG 00BH</p><p>　　BRTO：DJNZ RO，NEXT</p><p>　　AJMP TIME ; 跳轉(zhuǎn)到時(shí)間及信號(hào)燈顯示子程序 </p><p>　　DJNZ：MOV　RO，#14H　;

44、 恢復(fù)RO值</p><p>　　MOV TH0, #3CH ; 重裝入定時(shí)器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　MOV IE,　　 #82H</p><p><b>　　RET1</b></p><p><b>　　EN

45、D</b></p><p><b>　　4.3 軟件延時(shí)</b></p><p>　　MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的8051單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/6M）=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時(shí)間。<

46、;/p><p>　　具體的延時(shí)程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H ;延時(shí)1秒子程序</p><p>　　DE2:LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4,DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p

47、>　　DELAY1:MOV R6,#0 ;延時(shí)125ms 子程序</p><p><b>　　MOV R5,#0</b></p><p>　　DE1: DJNZ R5,$</p><p>　　DJNZ R6,DE1</p><p><b>　　RET</b></p><

48、;p>　　MOV RN，#DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為2 ;機(jī)器周期數(shù)為1</p><p>　　所以此指令的執(zhí)行時(shí)間為2ms </p><p>　　DELAY1 為一個(gè)雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時(shí)時(shí)間=65536*2=131072us 約為125us </p><p>　　DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時(shí)程序循環(huán)8

49、次，所以125us*8= 1秒</p><p>　　由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)[4]。</p><p>　　4.4 時(shí)間及信號(hào)燈的顯示</p><p>　　4.4.1 8051并行口的擴(kuò)展</p><p>　　8051雖然有4個(gè)8位I/O端口,但真正能提供借用的只有P1口,因?yàn)镻2和P0口通常用于傳送外部傳送地址

50、和數(shù)據(jù),P3口也有它的第二功能。因此，8031通常需要擴(kuò)展。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計(jì)時(shí)初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號(hào)燈的顯示都要用到一個(gè)I/O端口，顯然8031的端口是不夠，需要擴(kuò)展。</p><p>　　擴(kuò)展的方法有兩種：（1）借用外部RAM地址來擴(kuò)展I/O端口；（2）采用I/O接口新片來擴(kuò)充。我們用8255并行接口信片來擴(kuò)展I/O端口[10]。</p><p>　　4.4.

51、2顯示原理：</p><p>　　當(dāng)定時(shí)器定時(shí)為1秒，時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到時(shí)間顯示及信號(hào)燈顯示子程序，它將依次顯示信號(hào)燈時(shí)間 ，同時(shí)一直顯示信號(hào)燈的顏色，這時(shí)在返回定時(shí)子程序定時(shí)一秒，在顯示黃燈的下一個(gè)時(shí)間，這樣依次把所有的燈色的時(shí)間顯示完后在重新給時(shí)間計(jì)數(shù)器賦初值 ，重新進(jìn)入循環(huán)。 </p><p>　　4.4.3 8255PA口輸出信號(hào)接信號(hào)燈</p><p>　

52、　由于發(fā)光二極管為共陽極接法，輸出端口為低電平，對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，所以可以用置位方法點(diǎn)亮紅，綠，黃發(fā)光二極管。</p><p>　　8255輸出信號(hào)與數(shù)碼管的連接</p><p>　　LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)量而顯示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a管角上加上７ＦＨ所以?。樱猩蠟椋胺?，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８[10]

53、。</p><p><b>　　采用共陰級(jí)連接:</b></p><p>　　其中 PC0\PB0-a,</p><p>　　PC1\PB1-b, </p><p>　　PC2\PB2-c,</p><p>　　PC3\PB3-d,</p><p>　　PC4\PB4-e

54、, </p><p>　　PC5\PB5-f,</p><p><b>　　PC6\PB6-g</b></p><p>　　PC7\PB7 -SP接地</p><p>　　表 3 驅(qū)動(dòng)代碼表</p><p>　　4.4.4 8255與8051的連接</p><p>　

55、　用8051的P0 口的 p0.7 連接8255的片選信號(hào)CS我們用8031的地址采用全譯碼方式，當(dāng)p0.7 =0 時(shí)片選有效， 其他無效, p0.1 用于選擇8255端口。</p><p>　　P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0</p><p>　　A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0</p>

56、<p>　　1 X XXXX 0 0 00H為8255 的PA口</p><p>　　1 X XXXX 0 1 01H 為8255的PB口</p><p>　　1 X XXXX 1 0 02H 為8255的PC口</p><p>　　1 X XXXX 1

57、 1 03H 為8255的控制口</p><p>　　由于8051是分時(shí)對(duì)8255和儲(chǔ)存器進(jìn)行訪問所以8051的P0口不會(huì)發(fā)生沖突[10]。</p><p><b>　　4.5 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.5.1流程圖如圖所示[11]</p><p><b>　　圖9 程序流程圖</b&

58、gt;</p><p>　　4.5.2 程序源代碼[11]</p><p>　　ORG 0000H ;主程序的入口地址</p><p>　　LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處</p><p>　　ORG 0003H ;外部中斷0的中斷程序入口地址 </p>

59、<p>　　ORG 000BH ;定時(shí)器0的中斷程序入口地址</p><p>　　LJMP T0_INT ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處</p><p>　　ORG 0013H ;外部中斷1的中斷程序入口地址 </p><p>　　MAIN : MOV SP,#50H</p><p>

60、;　　MOV IE,#8EH ;CPU開中斷，允許T0中斷，T1中斷和外部中斷1中斷</p><p>　　MOV TMOD,#51H ;設(shè)置T1為計(jì)數(shù)方式,T0為定時(shí)方式，且都工作于模式1</p><p>　　MOV TH1,#00H ;T1計(jì)數(shù)器清零</p><p>　　MOV TL1,#00H</p><p>

61、;　　SETB TR1 ;啟動(dòng)T1計(jì)時(shí)器</p><p>　　SETB EX1 ;允許INT1中斷</p><p>　　SETB IT1 ;選擇邊沿觸發(fā)方式</p><p>　　MOV DPTR ,#0003H</p><p>　　MOV A, #80H ;給8255賦初值，82

62、55工作于方式0</p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　AGAIN: JB P3.1,N0 ;判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時(shí)間的初值，若P3.1為1 則跳轉(zhuǎn)</p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　JB P1.7,RED ;判斷P1.7

63、是否為1，若為1則設(shè)定紅燈時(shí)間，否則設(shè)定綠燈時(shí)間 </p><p>　　MOV R0,#00H ;R0清零</p><p>　　MOV R0,A ;存入東西方向綠燈初始時(shí)間</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　LCALL DISP1</p>

64、<p>　　LCALL DELAY</p><p>　　AJMP AGAIN</p><p>　　RED: MOV A,P1</p><p>　　ANL A,#7FH ;P1.7置0</p><p>　　MOV R7,#00H ;R7清零</p><p>　　MOV R7,A

65、 ;存入東西方向紅燈初始時(shí)間</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　LCALL DISP1</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　AJMP AGAIN</p><p>　　;----------------------------

66、---------------</p><p>　　N0: SETB TR0 ;啟動(dòng)T0計(jì)時(shí)器</p><p>　　MOV 76H,R7 ;紅燈時(shí)間存入76H</p><p>　　N00: MOV A,76H ;東西方向禁止，南北方向通行</p><p><b>　　MOV R

67、3,A</b></p><p>　　MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮</p><p>　　MOV A,#0DDH</p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　N01: JB P2.0,B0</p><p>　　N02: SET

68、B P3.0</p><p>　　CJNE R3,#00H,N01 ;比較R3中的值是否為0，不為0轉(zhuǎn)到當(dāng)前指令處執(zhí)行</p><p>　　;------黃燈閃爍5秒程序------</p><p>　　N1: SETB P3.0</p><p>　　MOV R3,#05H</p><p>　　MOV DPTR

69、,#0000H ;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　MOV A,#0D4H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N11: MOV R4,#00H</p><p>　　N12: CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N

70、13: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅</p><p>　　MOV A,#0DDH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N14: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p&

71、gt;　　CJNE R3,#00H,N1 ;閃爍時(shí)間達(dá)5秒則退出</p><p>　　;------------------------------------------------------------</p><p>　　N2: MOV R7,#00H</p><p>　　MOV A,R0 ;東西通行，南北禁止</p><p

72、><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮</p><p>　　MOV A,#0EBH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N21: JB P2.0,T03</p>&

73、lt;p>　　N22: CJNE R3,#00H,N21</p><p>　　;------黃燈閃爍5秒程序------</p><p>　　N3: MOV R3,#05H</p><p>　　MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　MOV A,#0E2H</p&

74、gt;<p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N31: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N32: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黃燈滅</p><p>　　MOV A,#0EBH&

75、lt;/p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　N33: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>　　CJNE R3,#00H,N3 ;閃爍時(shí)間達(dá)5秒則退出</p><p><b>　　SJMP N00&

76、lt;/b></p><p>　　;------闖紅燈報(bào)警程序------</p><p>　　B0: MOV R2,#03H ;報(bào)警持續(xù)時(shí)間3秒</p><p>　　B01: MOV A,R3</p><p>　　JZ N1 ;若倒計(jì)時(shí)完畢，不再報(bào)警</p><p&

77、gt;　　CLR P3.0 ;報(bào)警 </p><p>　　CJNE R2,#00H,B01 ;判斷3秒是否結(jié)束</p><p><b>　　SJMP N02</b></p><p>　　;------1秒延時(shí)子程序-------</p><p>　　N7: RETI</p>

78、<p>　　T0_INT:MOV TL0,#9AH ;給定時(shí)器T0送定時(shí)10ms的初值</p><p>　　MOV TH0,#0F1H </p><p><b>　　INC R4</b></p><p><b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5,

79、#0FAH,T01 ;判斷延時(shí)是否夠一秒，不夠則調(diào)用顯示子程序</p><p>　　MOV R5,#00H ;R5清零</p><p>　　DEC R3 ;倒計(jì)時(shí)初值減一</p><p>　　DEC R2 ;報(bào)警初值減一</p><p>　　T01: ACALL DIS

80、P ;調(diào)用顯示子程序</p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p>　　;------顯示子程序------</p><p>　　DISP: JNB P2.4,T02</p><p>　　DISP1: MOV B,#0AH</p><p>　　MOV A,R3

81、 ;R3中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV 79H,A</b></p><p><b>　　MOV 7AH,B</b></p><p>　　DIS: MOV A,79H

82、 ;顯示十位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV

83、A,#0F7H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DS2: MOV A,7AH ;顯示個(gè)位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p>&l

84、t;p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0FBH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　RET</b></p>

85、;<p>　　;------東西方向車流量檢測程序------</p><p>　　T03: MOV A,R3</p><p>　　SUBB A,#00H ;若綠燈倒計(jì)時(shí)完畢，不再檢測車流量</p><p>　　JZ N3 </p><p>　　JB P2.0,T03</

86、p><p>　　INC R7 </p><p>　　CJNE R7,#64H,E1 </p><p>　　MOV R7,#00H ;中斷到100次則清零</p><p>　　E1: SJMP N22</p><p>　　;------東西方向車流量顯示

87、程序------</p><p>　　T02: MOV B,#0AH</p><p>　　MOV A,R7 ;R7中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV 79H,A</b></p>

88、<p><b>　　MOV 7AH,B</b></p><p>　　DIS3: MOV A,79H ;顯示十位</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p>&l

89、t;p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0F7H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DS4: MOV A,7AH ;顯示個(gè)位<

90、;/p><p>　　MOV DPTR,#TAB </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#0001H</p><p>　　MOV A,#0FBH<

91、/p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　LJMP N7</b></p><p>　　;------延時(shí)4MS子程序----------</p><p>　　DELAY: MOV R1,#0AH</p><p>　　LOOP: MOV R6,#64H</p&g

92、t;<p><b>　　NOP</b></p><p>　　LOOP1: DJNZ R6,LOOP1</p><p>　　DJNZ R1,LOOP</p><p>　　RET </p><p>　　;------字符表------</p><p>　　TAB:

93、DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH </p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引腳。系統(tǒng)統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)Intel8051和可編程并行I

94、/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示（交通燈信號(hào)通過PA口輸出，顯示時(shí)間直接通過8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位置以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原

95、系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　

96、　[1] 張毅坤. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，1998 </p><p>　　[2] 余錫存 曹國華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7</p><p>　　[3] 雷麗文 等.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997.2</p><p>　　[4] 李廣弟，等.單片機(jī)基礎(chǔ)［M］.北京：北京

97、航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[5] 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)——系統(tǒng)配置與接口技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990</p><p>　　[6] 蘇家健，等.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[7] 趙曉安. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用.天津：天津大學(xué)出版社，2001

98、.3</p><p>　　[8] 夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[9] 陳志強(qiáng) 胡輝.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐指南.自編教材</p><p>　　[10] 徐惠民 安德寧.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理接口及應(yīng)用.第1版.北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996</p><p>　　[11] 樓然苗