基于PROTEUS智能交通燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2

1、摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。而現(xiàn)代社會(huì)交通十分發(fā)達(dá)十字路口車(chē)輛穿梭，行人熙攘，車(chē)行車(chē)道，人行人道，有條不紊。靠的就是城市交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮控制系統(tǒng)。城市交通自動(dòng)指揮控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。文中采用proteus制作的智能交通燈可以根據(jù)城市道路的具體情況設(shè)計(jì)出一種較好的控制電路，交通燈設(shè)在十字路門(mén)，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)。文中采用proteus制作的智能交通燈在keil ,wave6000上進(jìn)行交通模擬仿真軟件

2、上測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該智能交通燈各項(xiàng)功能在實(shí)際運(yùn)行中的可行性，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用及運(yùn)行中也取得了不錯(cuò)的效果。關(guān)鍵詞：proteus ；交通燈；單片機(jī)；仿真目錄摘要1前言3第一章 交通燈的設(shè)計(jì)思路41.1系統(tǒng)模擬交通燈的控制要求41.2 設(shè)計(jì)方案41.3 設(shè)計(jì)思路5第二章 單片機(jī)主控電路和中斷系統(tǒng)72.1主控電路及管腳說(shuō)明72.1.1 主控電路72.1.2管腳說(shuō)明82.2 mcs-51的中斷源92.3 中斷處理流程102.4 交通燈的中斷處理流程112.5 交通燈的硬件設(shè)計(jì)原理圖112.6交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖及部分程序12第三章 基于proteus的電路設(shè)計(jì)和仿真153.1 proteus軟件簡(jiǎn)介

3、153.2 proteus軟件的強(qiáng)大功能153.3 用proteus繪制電路圖153.4 proteus和keil編譯器的結(jié)合使用183.5 proteus對(duì)單片機(jī)的仿真20第四章 總結(jié)24謝辭25參考文獻(xiàn)26前言交通是一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈，它不但體現(xiàn)了一個(gè)城市的發(fā)展活力，也直接與老百姓的生活息息相關(guān)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)私家車(chē)、公交車(chē)的需求越來(lái)越大。相應(yīng)地，我國(guó)進(jìn)入wto以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易與世界接軌，汽車(chē)業(yè)關(guān)稅大大降低，使很多人都能負(fù)擔(dān)得起，買(mǎi)私家車(chē)已經(jīng)不再是遙不可及的夢(mèng)。但是，車(chē)輛的增加無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)城市交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力。而交通燈在這個(gè)交通環(huán)境中起著一個(gè)重要的角色，智能的交通燈

4、能有效地緩解城市的交通壓力，減少交通事故；智能的交通燈能為當(dāng)?shù)厝嗣窆?jié)省大量出行時(shí)間，創(chuàng)造出更多的社會(huì)價(jià)值；智能的交通燈為交通順暢提供了保障，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)起著一個(gè)不可估量的作用。目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用cpld設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法，有應(yīng)用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)。對(duì)于一般情況下的安全行車(chē)，車(chē)輛分流尚能發(fā)揮作用。但在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車(chē)道為主干道，車(chē)輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車(chē)道為副干道，車(chē)輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。但

5、在實(shí)際行車(chē)過(guò)程中，兩車(chē)道的車(chē)輛輪流放行時(shí)間相同且固定。這樣就會(huì)存在一定的缺陷。目前國(guó)內(nèi)交通燈的發(fā)展趨勢(shì)是擁有自動(dòng)調(diào)整亮燈時(shí)間長(zhǎng)短的功能。譬如說(shuō)，它能自動(dòng)感應(yīng)該地區(qū)的交通情況，如果塞車(chē)的話(huà)該交通燈能自行控制紅、黃與綠等的亮燈時(shí)間長(zhǎng)短。系統(tǒng)還可以加上紅外線(xiàn)接收器，相應(yīng)地，緊急車(chē)輛（如消防車(chē)、救護(hù)車(chē)等）上應(yīng)當(dāng)裝置紅外線(xiàn)放射器。這樣，在離交通信號(hào)燈遠(yuǎn)處，緊急車(chē)輛就可以開(kāi)紅外線(xiàn)放射器使交通信號(hào)燈全部顯示紅燈，避免因交通問(wèn)題導(dǎo)致不必要的人命傷亡和金錢(qián)損失。另外系統(tǒng)還可以加一個(gè)點(diǎn)陣式led中文顯示屏，用以顯示溫度、天氣情況、空氣指數(shù)等，方便司機(jī)對(duì)外界情況的了解。第一章 交通燈的設(shè)計(jì)思路1.1系統(tǒng)模擬交通燈的

6、控制要求假設(shè)十字路口為東西南北走向，初始狀態(tài)0東西南北都是紅燈，然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西綠燈通車(chē)25s，南北紅燈，過(guò)25s轉(zhuǎn)狀態(tài)2東西綠燈閃3s轉(zhuǎn)黃燈亮2s，南北仍亮紅燈。過(guò)后轉(zhuǎn)狀態(tài)3南北綠燈通車(chē)25s，東西紅燈，過(guò)25s轉(zhuǎn)狀態(tài)4南北綠燈閃3s轉(zhuǎn)黃燈亮2s，東西仍亮紅燈。依次循環(huán)執(zhí)行下去。1.2 設(shè)計(jì)方案目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用cpld實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法。由于at89s51單片機(jī)自單帶有2計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，能滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且成本低，用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿(mǎn)足了要求，所以本文

7、采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈，系統(tǒng)構(gòu)圖如（圖1-1）所示： 圖1-1 系統(tǒng)構(gòu)圖1.3 設(shè)計(jì)思路用6只發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，以單片機(jī)的p2口控制東西南北燈的走向；口線(xiàn)輸出高電平則“信號(hào)燈”亮，口線(xiàn)輸出低電平則“信號(hào)燈”熄，各口線(xiàn)控制功能及相應(yīng)的控制碼如（表1-1）所示：p2.1p2.2p2.3p2.4p2.5p2.6東西綠燈東西黃 燈東西 紅 燈南北 綠 燈南北 黃 燈南 北 紅 燈100001010001001100001010表1-1控制碼表控制碼所對(duì)應(yīng)的流程圖如（圖1-2）所示圖1-2流程圖第二章 單片機(jī)主控電路和中斷系統(tǒng)2.1主控電路及管腳說(shuō)明2.1.1 主控電路單片機(jī)主控電路一般采用的主要

8、元件是at89c51，但在實(shí)際應(yīng)用中我們主要采用at89s51，at89s51相對(duì)于at89c51增加的新功能包括：- 新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89c51更低。- isp在線(xiàn)編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。- 最高工作頻率為33mhz，而89c51的極限工作頻率是24m，就是說(shuō)s51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。- 具有雙工uart串行通道。- 內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89c51那樣外接看門(mén)狗計(jì)時(shí)器單元電路。- 雙數(shù)據(jù)指示器。- 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。- 全新的加密算法，這使得對(duì)

9、于89s51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。- 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89c51等早期mcs-51兼容產(chǎn)品。也就是說(shuō)所有教科書(shū)、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書(shū)上采用的單片機(jī)是8051還是89c51還是mcs-51等等），在89s51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。at89s51的外形及單片機(jī)最小系統(tǒng)如（圖2-1）所示：圖2-1 at89s51外形及最小系統(tǒng)at89s51 是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)10

10、00次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。at89s51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，看門(mén)狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工

11、串行通信口，at89s51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。此外，at89s51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。2.1.2管腳說(shuō)明vcc（40）：供電電壓，引入單片機(jī)的工作電源。（本設(shè)計(jì)中隱藏）gnd（20）：接地。（本設(shè)計(jì)

12、中隱藏）p0口（32-39）雙向輸入/出口，如果系統(tǒng)接有外部存儲(chǔ)器則p0口作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)和低8位的地址總線(xiàn)，通過(guò)分時(shí)操作達(dá)到服用的目的。cpu對(duì)外部存儲(chǔ)器操作時(shí)先作地址總線(xiàn)，在ale信號(hào)的下降沿，將地址鎖存，然后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)總線(xiàn)。p1口（1-8）準(zhǔn)雙向輸入/出口，準(zhǔn)雙向是指該口內(nèi)部有上拉電阻，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls/ttf負(fù)載。p2口（21-28）準(zhǔn)雙向輸入/出口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls/ttf負(fù)載。如果系統(tǒng)接有外部存儲(chǔ)器，則cpu訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)改口成為高8位地輸出線(xiàn)。p3口（10-17）準(zhǔn)雙向輸入/出口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls/ttf負(fù)載。p3口每一引腳都有兩種功能，其第二功能如下： p3.0 rxd, 串行口接收端。

13、 p3.1 txd，串行口發(fā)送端。 p3.2 ，外部中斷請(qǐng)求0的輸入端。 p3.3 ，外部中斷請(qǐng)求0的輸入端。 p3.4 t0, 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端。 p3.5 t1, 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端。 p3.6 , 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)。 p3.7 ，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。此引腳也可作為備用電源輸入端，當(dāng)vcc失電期間，由vpd向片內(nèi)ram提供電源，以保護(hù)其中內(nèi)容。ale/ (30)用于輸出允許地址鎖存信號(hào)。8051單片機(jī)可尋址64kb

14、，應(yīng)有16條地址線(xiàn)，其中低8位的地址線(xiàn)與數(shù)據(jù)線(xiàn)共用p0口，在發(fā)出低8位的地址信號(hào)時(shí)ale有效，用它控制外部鎖存器鎖存地址低8位，發(fā)出數(shù)據(jù)時(shí)，ale無(wú)效，p0輸出數(shù)據(jù)。正常操作時(shí)又因能按主振頻率1/6的固定頻率，從ale端發(fā)出正脈沖信號(hào)。所以有時(shí)可以加以利用，但應(yīng)注意，每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)少輸出一個(gè)ale脈沖。這個(gè)引腳另一功能是在eprom編程時(shí)，作為編程脈沖輸入。（29）用于輸出外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。在對(duì)外部程序存儲(chǔ)器取指操作時(shí)非psen置有效（低電平）；在執(zhí)行對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指操作時(shí)，非psen為無(wú)效（高電平）。對(duì)外部取指時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期有效兩次。/vpp(31)用于輸入從外部程序

15、存儲(chǔ)器取指或從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指的選擇信號(hào)。當(dāng)接高電平時(shí)低4kb指令在片內(nèi)讀取，接低電平時(shí)則所有指令均在片外讀取。xtal1 ( 18 ) 外接晶體的一個(gè)引腳，若采用外部時(shí)鐘信號(hào)，此引腳接地。xtal2（19）外接晶體的另一個(gè)引腳，若采用外部時(shí)鐘信號(hào)，此引腳接外部振蕩器。2.2 mcs-51的中斷源引起終端的原因，或者能發(fā)出中斷申請(qǐng)的來(lái)源，稱(chēng)為中斷源。中斷可以認(rèn)為設(shè)定，也可以是為響應(yīng)突發(fā)性隨機(jī)事件而設(shè)置，通常有i/o設(shè)備，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的隨機(jī)參數(shù)和信息故障源等，8051有5個(gè)中斷源，它們是兩個(gè)外中斷int0（p3.2）和int1（p3.3）、兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷tf0和tf1，一個(gè)是片

16、內(nèi)串行口中斷ti或ri，這幾個(gè)中斷源由tcon和scon兩個(gè)特殊功能寄存器進(jìn)行控制。其中5個(gè)中斷源的程序入口地址如（表2-1）所示：中斷源的服務(wù)程序入口地址中斷源入口地址外中斷00003h定時(shí)/計(jì)數(shù)器0000bh外中斷10013h定時(shí)/計(jì)數(shù)器1001bh串行口中斷0023h（表2-1） 中斷源程序入口地址2.3 中斷處理流程cpu響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，就立即轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序。它們的一般處理流程如圖（2-2）所述： 圖2-2 中斷一般處理流程但對(duì)于不同的中斷源、不同的中斷要求可能有不同的中斷處理方法，具體如圖（2-3）所述: 圖2-3 具體的中斷處理流程（）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)：中斷是在執(zhí)行其它任務(wù)

17、的過(guò)程中轉(zhuǎn)去執(zhí)行臨時(shí)的任務(wù)，為了在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，回頭執(zhí)行原先的程序時(shí)，知道程序原來(lái)在何處打斷的，各有關(guān)寄存器的內(nèi)容如何，就必須在轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序前，將這些內(nèi)容和狀態(tài)進(jìn)行備份即保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。我們舉個(gè)例子，在看書(shū)時(shí)，電話(huà)玲響需傳去接電話(huà)時(shí)，必須在書(shū)本上做個(gè)記號(hào)，以便在接完電話(huà)后回來(lái)看書(shū)時(shí)，知道從哪些內(nèi)容繼續(xù)往下看。計(jì)算機(jī)的中斷處理方法也如此，中斷開(kāi)始前需將有關(guān)寄存器的內(nèi)容壓入堆棧進(jìn)行保存，以便在恢復(fù)原來(lái)程序時(shí)使用。中斷服務(wù)程序完成后，繼續(xù)執(zhí)行原先的程序，就需把保存的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容從堆棧中彈出，恢復(fù)積存器和存儲(chǔ)單元的原有內(nèi)容，這就是現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。如果在執(zhí)行中斷服務(wù)時(shí)不是按上述方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

18、，就會(huì)是程序運(yùn)行紊亂，程序跑飛，自然使單片機(jī)不能正常工作。（）中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉：在中斷處理進(jìn)行過(guò)程中，可能又有新的中斷請(qǐng)求到來(lái)，這里規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的操作是不允許打擾的，否則保護(hù)和恢復(fù)的過(guò)程就可能使數(shù)據(jù)出錯(cuò)，為此在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的過(guò)程中，必須關(guān)閉總中斷，屏蔽其它所有的中斷，待這個(gè)操作完成后再打開(kāi)總中斷，以便實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。（）中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序從中斷入口地址執(zhí)行，到返回指令reti為止，一般包括兩部分內(nèi)容：一是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；二是完成中斷源請(qǐng)求的任務(wù)。既然有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容，一般以子程序的形式出現(xiàn)，所有的中斷都要轉(zhuǎn)

19、去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，進(jìn)行中斷服務(wù)。（）中斷返回：中斷返回通常是指中斷服務(wù)完成后，計(jì)算機(jī)返回原來(lái)斷開(kāi)的位置（即斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序，中斷返回由中斷返回指令reti來(lái)實(shí)現(xiàn)，這條指令的功能是指斷點(diǎn)地址從堆棧中彈出，送回到程序計(jì)時(shí)器pc，此外，還通知中斷系統(tǒng)已完成中斷處理，并同時(shí)消除優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。2.4 交通燈的中斷處理流程（）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)：有特殊車(chē)輛要通過(guò)時(shí)就要進(jìn)行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護(hù)好，當(dāng)中斷執(zhí)行后再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，包括信號(hào)燈和時(shí)間顯示電路。（）中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉：為了使特殊車(chē)輛通行按一下打開(kāi)中斷開(kāi)關(guān)就可以打開(kāi)中斷，關(guān)閉中斷開(kāi)關(guān)就關(guān)閉中斷。（）中斷服務(wù)程序：如有中斷

20、產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果有特殊車(chē)輛需要經(jīng)過(guò)時(shí)，南北東西均亮紅燈，讓特殊車(chē)輛通過(guò)。（）中斷返回：執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，中斷返回就是被程序運(yùn)行從中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)回到原工作程序上來(lái)。在mcs-51單片機(jī)中，中斷返回是通過(guò)一條專(zhuān)門(mén)的指令實(shí)現(xiàn)的，自然這條指令是中斷服務(wù)程序的最后一條指令。2.5 交通燈的硬件設(shè)計(jì)原理圖交通燈的硬件設(shè)計(jì)原理圖如（圖2-4）所示：圖2-4 原理圖2.6交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖及部分程序根據(jù)智能交通燈的設(shè)計(jì)要求與原理我們?cè)O(shè)計(jì)的交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖如（圖2-5）所示： 設(shè)t0的工作方式為工作方式1，t0的定時(shí)初值

21、為50ms,設(shè)東西南北各路口的時(shí)間顯示初值為25s。但東西南北時(shí)間警告時(shí)設(shè)定的東西南北計(jì)時(shí)初值為5s，綠燈閃爍3s，黃燈閃爍2s。2s到否?3s到否？20s到否？開(kāi)始工作方式、設(shè)定初值設(shè)各路口顯示初值25s東西綠燈亮20s,南北亮紅燈東西綠燈閃爍3s東西黃燈亮2s南北綠燈亮20s,東西亮紅燈20s到否？南北綠燈閃爍3s3s到否?南北黃燈亮2s2s到否?下一個(gè)循環(huán)圖2-5 程序設(shè)計(jì)流程圖待添加的隱藏文字內(nèi)容2部分程序如下：loop: movr2,#20;置1s計(jì)數(shù)初值,50ms*20=1smovr3,#20 ;紅燈亮20smovsecond1,#25;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值25smovsecond

22、2,#25;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值25slcall displaylcall state1;調(diào)用狀態(tài)1wait1: jnbtf0,wait1;查詢(xún)50ms到否clrtf0 movth0,#3ch ;恢復(fù)t0定時(shí)初值50msmovtl0,#0b0h djnzr2,wait1 ;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)1movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值 decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnzr3,wait1 ;狀態(tài)1維持20s子程序如下：display: ;數(shù)碼顯示 mova,second1;東西路口計(jì)時(shí)寄存器 movb,#

23、10;16進(jìn)制數(shù)拆成兩個(gè)10進(jìn)制數(shù) divab movdbuf+3,a mova,b movdbuf+2,a mova,second2;南北路口計(jì)時(shí)寄存器 movb,#10;16進(jìn)制數(shù)拆成兩個(gè)10進(jìn)制數(shù) divab movdbuf+1,a mova,b movdbuf,a movr0,#dbuf movr1,#temp movr7,#4state1: ;狀態(tài)1 setbled_g1 ;東西路口綠燈亮 clrled_y1 clrled_r1 clrled_g2 clrled_y2 setbled_r2 ;南北路口紅燈亮 ret第三章 基于proteus的電路設(shè)計(jì)和仿真3.1 proteus軟件簡(jiǎn)

24、介proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開(kāi)發(fā)平臺(tái)是由英國(guó)公司開(kāi)發(fā)的eda工具軟件，是目前世界上最先進(jìn)最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)，proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它eda工具一樣的原理布圖、pcb自動(dòng)或人工布線(xiàn)及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和spice分析于一身的仿真軟件， proteus為我們建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。真正實(shí)現(xiàn)了

25、在沒(méi)有目標(biāo)原形時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試和驗(yàn)證，proteus軟件大大提高了企業(yè)的開(kāi)發(fā)效率，降低了開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。3.2 proteus軟件的強(qiáng)大功能proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式spice仿真,pcb設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā),被電子世界在其對(duì)pcb設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品“the route to pcb cad”。proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的vsm技術(shù),用戶(hù)可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周?chē)娮悠骷黄鸱抡?。用?hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如led/lcd、鍵盤(pán)、rs232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其

26、功能模塊:個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的isis原理布圖工具；prospice混合模型spice仿真; ares pcb設(shè)計(jì).prospice 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展proteus vsm:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤(pán)，開(kāi)關(guān)，按鈕，led甚至lcd顯示cpu模型. （1）支持許多通用的微控制器,如pic,avr,hc11以及8051.（2）交互的裝置模型包括:led和lcd顯示,rs232終端,通用鍵盤(pán),（3）強(qiáng)大的調(diào)試工具,包括寄存器和存儲(chǔ)器,斷點(diǎn)和單步模式（4）iar c-spy 和keil uvision2等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試（5）應(yīng)用特

27、殊模型的dll界面-提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件 proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)cpu的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。所以說(shuō)protues是一種十分優(yōu)秀的軟件。3.3 用proteus繪制電路圖運(yùn)行proteus vsm 的isis 后出現(xiàn)如（圖3-1） 所示的界面, 點(diǎn)狀的柵格區(qū)域?yàn)槔L圖區(qū)。左側(cè)的上方為電路圖概覽區(qū)

28、, 下方是元器件列表區(qū)。單擊p后出現(xiàn)（圖3-2） 所示的pick device添加元器件的對(duì)話(huà)框, 輸入所要添加的器件名稱(chēng), 則該器件就會(huì)出現(xiàn)在右側(cè), 單擊ok 按鈕, 完成一個(gè)元器件的添加。重復(fù)以上過(guò)程, 添加好電路中所需的元器件。概覽區(qū)元器件列表區(qū)繪圖區(qū)圖 3-1運(yùn)行proteus vsm 的isis 后出現(xiàn)的界面圖 3-2添加元器件的對(duì)話(huà)框在元器件列表區(qū)選中某元器件后, 在電路圖概覽區(qū)會(huì)出現(xiàn)該元器件, 用鼠標(biāo)將其拖至繪圖區(qū), 將所有需要的元器件在繪圖區(qū)放置好, 即可開(kāi)始連線(xiàn)。連線(xiàn)方法很簡(jiǎn)單, 將鼠標(biāo)移至元器件引腳后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小十字, 單擊鼠標(biāo)左鍵后移動(dòng)鼠標(biāo), 將線(xiàn)引至某一引腳處會(huì)再次出現(xiàn)

29、小十字, 再次單擊左鍵就完成了一條連線(xiàn)。在布線(xiàn)時(shí), 如果需要轉(zhuǎn)彎,可以在轉(zhuǎn)彎處單擊鼠標(biāo)左鍵。此處以89s51 構(gòu)成的交通燈為例, （圖 3-3）是繪制完成的電路圖。圖3-3 繪制完成的電路圖3.4 proteus和keil編譯器的結(jié)合使用proteus在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)注意到和單片機(jī)各種編譯程序的整合了，如它可以和keil ,wave6000等編譯模擬軟件結(jié)合使用。由于keil使用方便，具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。把proteus和keil結(jié)合起來(lái)調(diào)試硬件就方便多了，本設(shè)計(jì)就是采用“proteus+keil”的仿真方法，具體步驟如下：(1) 首先運(yùn)行proteus vsm 的isis，選擇so

30、urcedefine code generation tool 菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)如（圖 3-4）所示定義代碼生成工具對(duì)話(huà)框。圖3-4 定義代碼生成工具對(duì)話(huà)框在tool下拉列表框中選擇代碼生成工具，在這一示例中，電路中的微處理器為8051系列單片機(jī)，因此選擇asem51, 單擊browse按鈕，選取keil的安裝路徑。單擊ok按鈕，結(jié)束代碼生成工具的定義。選擇sourceadd/remove source file 菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)add/remove source code files對(duì)話(huà)框，如（圖 3-5）所示： 圖 3-5 添加/刪除源文件對(duì)話(huà)框在code generation tool 選項(xiàng)

31、區(qū)，單擊下三角按鈕，選擇asem51工具。（2）單擊new按鈕，將出現(xiàn)如（圖3-6）所示對(duì)話(huà)框。圖 3-6 創(chuàng)建源代碼對(duì)話(huà)框選擇用keil創(chuàng)建好的aa.asm文件，即完成了文件的創(chuàng)建。就這樣當(dāng)用keil對(duì)aa.asm 文件進(jìn)行更改時(shí)每一次運(yùn)行proteus vsm 的isis對(duì)電路進(jìn)行仿真時(shí)keil都會(huì)對(duì)aa.asm進(jìn)行編譯，aa.hex文件也會(huì)隨時(shí)更新。3.5 proteus對(duì)單片機(jī)的仿真電路圖繪制完成后, 再添加at89s51 的應(yīng)用程序。將鼠標(biāo)移至at89s51 上, 單擊鼠標(biāo)右鍵使之處于選中狀態(tài), 在該器件上單擊左鍵, 打開(kāi)如（圖 3-7） 所示的對(duì)話(huà)框。在 program file

32、欄添加編譯好的十六進(jìn)制格式的程序文件aa.hex(可以接受3 種格式的文件) ,給at89s51輸入晶振頻率，此處默認(rèn)為8mhz， 單擊ok 按鈕完成程序添加工作, 下面就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真了。單擊主界面下方的按鈕開(kāi)始系統(tǒng)仿真。proteus vsm 所進(jìn)行的是一種交互式仿真, 在仿真進(jìn)行中可以對(duì)各控制按鈕、開(kāi)關(guān)等進(jìn)行操作, 系統(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)會(huì)被真實(shí)的反映出來(lái)。仿真結(jié)果如（圖 3-8、3-9、3-10、3-11）所示。在本設(shè)計(jì)中, 開(kāi)始仿真后，開(kāi)關(guān)，按鈕通過(guò)鼠標(biāo)單擊來(lái)改變狀態(tài)，所改變狀態(tài)的狀態(tài)會(huì)在led和數(shù)碼管顯示出來(lái)。 圖3-7 為at89s51添加程序圖 3-8 東西綠燈南北紅燈圖3-9 東西黃燈警告圖3-10 東西紅燈南北綠燈圖3-11 南北黃燈警告以上是一個(gè)完整的交通燈仿真結(jié)果。圖（3-8）是東西綠燈南北紅燈，顯示時(shí)間是25s，若25s未到則繼續(xù)執(zhí)行，若25s時(shí)間到則轉(zhuǎn)至圖（3-9）東西黃燈警告黃燈亮2s；若2s時(shí)間到就繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行轉(zhuǎn)至圖（3-10）東西紅燈南北綠燈，同樣執(zhí)行25s，若25s未到則繼續(xù)執(zhí)行，若25s時(shí)間到則轉(zhuǎn)至圖（3-11）南北黃燈警告黃燈亮2s。程序則一直如此循環(huán)執(zhí)行下去。第四章 總結(jié)我國(guó)人民生活水平不斷提高，汽車(chē)的擁有量越來(lái)越多，交通運(yùn)輸壓力越來(lái)越大，本設(shè)計(jì)的智能交通燈在實(shí)際應(yīng)用中能有效的緩解交通壓