畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于51單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第一章 緒論近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(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)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(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。隨著中國加入wto，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國際接軌。如果交通控不好道路還是無法保障暢通安全。作為交通控制的重要組成部份單片機(jī)。因此，本人選擇制作交通燈作為課題加以研究。我國大中城市交通系統(tǒng)

2、壓力沉重。交通管制當(dāng)以人性化、智能化為目的，做出相應(yīng)的改善。以此為出發(fā)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用的單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈。該系統(tǒng)分為單片機(jī)主控電路、鍵盤控制電路和顯示電路三部分組成。并在軟硬件方面采取一些改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)十字路口車流量、進(jìn)行對(duì)交通信號(hào)燈的智能控制，使交通信號(hào)燈現(xiàn)場(chǎng)控制靈活、有效從一定程度上解決了交通路口堵塞車輛停車等待時(shí)間不合理等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。1.1 課題背景隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市街道車輛大幅度增長，給城市交通帶來巨大壓力，交通擁堵已成為影響城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)全局性問題。而街道各十字路口，又是車輛通

3、行的瓶頸所在。已有的許多建立在精確模型基礎(chǔ)上的交通系統(tǒng)控制方案都存在著一定的局限性。研究車輛通行規(guī)律，找出提高十字路口車輛通行效率的有效方法，對(duì)緩解交通堵塞，提高暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。地面道路是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，交通狀況十分復(fù)雜，使目前交通控制器的單一時(shí)段控制已不能滿足現(xiàn)代交通流量的多邊性，特別是在交通流量高峰期時(shí)，往往會(huì)造成交通路口的通過率下降，甚至出現(xiàn)交通混亂現(xiàn)象，城市的交通擁擠問題正逐漸引起人們的注意。道路平面交叉口（簡稱交叉口）是交通網(wǎng)中通行能力的“隘口”和交通事故的“多發(fā)源”，國內(nèi)外城市的交通事故約有一半發(fā)生在交叉口。因此，交叉口這個(gè)事故多發(fā)源不能不引起人們的高度關(guān)注。隨著交通技術(shù)

4、、電子技術(shù)的發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們制造出了適應(yīng)各種需要的交通檢測(cè)器、信號(hào)控制機(jī)和交通信號(hào)燈。交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具?，F(xiàn)在交通燈一般設(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)的顯示器來控制行車，對(duì)一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用。目前絕大部分交通燈器時(shí)間都是設(shè)定好的，采用的單端式定時(shí)控制或多段式定時(shí)控制，其最大的缺點(diǎn)是綠燈時(shí)間和最佳綠信比的整定較為困難，需要大量的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且很多情況下征訂所得值并不是最優(yōu)的甚至是不合理的。控制起來都不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)。這次設(shè)計(jì)就是針對(duì)之以弊端進(jìn)行了改進(jìn)，較好地解決了這一問題。通過鍵盤

5、的輸入控制交通倒計(jì)時(shí)初始值。該控制系統(tǒng)有一定的智能水平和很強(qiáng)的控制能力。1.2 智能交通在我國的發(fā)展情況智能交通系統(tǒng)的研究和推進(jìn)在我國還處于起步階段，但its作為跨世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和交通系統(tǒng)建設(shè)必然選擇的重要性已得到國家相關(guān)部門的高度重視。1998年1月交通部正式批復(fù)成立交通智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究中心(itsc)。為加強(qiáng)該中心在交通智能交通系統(tǒng)的開發(fā)及試驗(yàn)?zāi)芰?，投資1400萬元建設(shè)交通智能運(yùn)輸系統(tǒng)中心試驗(yàn)室，將為今后國家制定道路交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和政策提供科學(xué)依據(jù)，現(xiàn)已完成了“交通智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”。1998年2月，在國家科委的領(lǐng)導(dǎo)下，交通智能交通系統(tǒng)工程研究中心還與歐盟合作成立了中歐its信

6、息服務(wù)中心(sticnisc/its)，并于同年7月正式向國際社會(huì)提供基于internet的信息咨詢和技術(shù)服務(wù)。1.3 智能交通在東亞地區(qū)的發(fā)展情況韓國的智能交通系統(tǒng)示范工程選在光州市，該工程預(yù)計(jì)耗資100億韓元(1250萬美元)，選取了交通感應(yīng)信號(hào)系統(tǒng)、公交車乘客信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)線路引導(dǎo)系統(tǒng)、自動(dòng)化管理系統(tǒng)、即時(shí)播報(bào)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、停車預(yù)報(bào)系統(tǒng)、運(yùn)行中測(cè)重系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)中心建立9項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)和檢測(cè)智能交通系統(tǒng)技術(shù)和效益，并以此驗(yàn)證智能交通在韓國的適用性。香港早在1977年就在九龍?jiān)O(shè)置了一套電腦化區(qū)域交通控制系統(tǒng)，現(xiàn)在全港約有320組交通燈由電腦控制，有利于車輛盡快通過交叉口的時(shí)間。公

7、路上所有車輛都配有無線對(duì)講機(jī)，隨時(shí)向公司報(bào)告行車情況并接受公司的行車指示。第二章 單片機(jī)概述單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)又稱計(jì)算機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：從中央處理器、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，便可以稱為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3代的發(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。單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)延伸到社會(huì)生活的方方面面，它取代了

8、以前利用發(fā)雜的數(shù)字組合及模擬電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。有電器的地方就有單片機(jī)，而且在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，商業(yè)營銷領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，智能儀器儀表領(lǐng)域，集成智能傳感器的測(cè)控領(lǐng)域，汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)等方面起到了不可想象的作用！第三章 芯片簡介3.1 at89c51芯片簡介1、 主要元器件介紹 單片機(jī)主控電路的主要元件是at89c51， at89c51是一個(gè)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技能生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指

9、令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89c51提供了高性價(jià)比的處理方案。 at89c51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，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)全雙工串行通信口，at89c51可以按照常規(guī)要領(lǐng)執(zhí)行 編程，也可以在線編程。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)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 2、管腳說明：vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被

10、定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash執(zhí)行 校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為

11、輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器執(zhí)行 存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它運(yùn)用 內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器執(zhí)行 讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89c51

12、的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷0） p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入） p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 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)。 st：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。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在

13、平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要留心的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（000

14、0h-ffffh），不管能不能有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。留心加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 74hc244芯片簡介74hc244芯片是一個(gè)八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長的時(shí)間(比如鍵盤)，簡單輸入接口擴(kuò)展通常使用的典型芯片為74hc244，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74hc244芯片的引腳排列如圖3-1所示。圖3-1 74hc244芯片的引腳排列74hc

15、244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以1c和2g作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)i/o和2/oe都為低電平時(shí)，輸出端y和輸入端a狀態(tài)相同；當(dāng)i/o和2/oe都為高電平時(shí)，輸擴(kuò)展閱讀：74hc244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以1c和2g作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)1c和2g都為低電平時(shí)，輸出端y和輸入端a態(tài)相同；當(dāng)1g和2g都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。3.3 led晶體管分析簡單的led顯示器有l(wèi)ed狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、7段led顯示器（俗稱數(shù)碼管）和16段led顯示器。發(fā)光二極管用于顯示系統(tǒng)的兩種狀態(tài)；數(shù)碼管用于顯示數(shù)字；led16段顯示器用于字符顯示。這里用

16、7段數(shù)碼管。7段數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同組合可用來顯示數(shù)字09，字符af、h、l、p、r、u、y等及減號(hào)“-”與小數(shù)點(diǎn)“.”其外形結(jié)構(gòu)及動(dòng)靜態(tài)顯示共陰陽接法如圖3-2所示:圖3-2 數(shù)碼管圖及動(dòng)靜態(tài)顯示共陰陽接法圖第四章 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用msc-51系列單片機(jī)來設(shè)計(jì)交通燈控制器，能根據(jù)實(shí)際車流量設(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；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。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。（

17、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（可設(shè)定）。（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。（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80秒（可設(shè)定）。東西方向車流大通行時(shí)間長。本設(shè)計(jì)在東、西、南、北四個(gè)方向各有紅黃綠三個(gè)燈，在東西方向有兩個(gè)數(shù)碼管，在南北方向也有兩個(gè)數(shù)碼管。實(shí)際交通通路圖4-1如下：西北東南圖4-1實(shí)際交通通路第五章 交通信號(hào)燈硬件設(shè)計(jì)5.1交通信號(hào)燈硬件設(shè)計(jì)說明本系統(tǒng)選用msc-51系列的at89c51單片機(jī)作為控制器，選擇兩個(gè)四聯(lián)的共陰

18、極數(shù)碼管組成8位顯示模塊，由于at89c51單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，所以信號(hào)燈控制器由兩片74hc244實(shí)現(xiàn)總線的驅(qū)動(dòng)，一個(gè)74hc244完成位控的控制和驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)74hc244完成數(shù)碼管的7段輸出，在輸出口上個(gè)串聯(lián)一個(gè)100歐姆的電阻和7段數(shù)碼管限流。通過p2用做輸出顯示控制口。p0口通過電阻和數(shù)碼管控制led數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)交通倒計(jì)時(shí)的記錄，p3.0p3.5則實(shí)地點(diǎn)亮紅綠黃燈的控制，p1口當(dāng)做普通輸入口直接控制人行道紅綠燈規(guī)律變化。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位之后，默認(rèn)處于倒計(jì)時(shí)模式，啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器每隔150us溢出一次，根據(jù)定時(shí)器溢出次數(shù)來計(jì)時(shí)，到1秒時(shí)將時(shí)間的計(jì)數(shù)器減一，當(dāng)“設(shè)置鍵”按下，存放倒計(jì)時(shí)初值

19、的空間由0變?yōu)?，切換到設(shè)置模式。可以使用“遞增鍵”“遞減鍵”對(duì)計(jì)時(shí)初值進(jìn)行修改。按下“確認(rèn)鍵”時(shí)，回到計(jì)時(shí)模式開始以新的初始值進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為0時(shí)，存放時(shí)間的空間里的內(nèi)容由1變?yōu)?，處于閃爍狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，根據(jù)按鍵的情況有分別切換到計(jì)時(shí)和設(shè)置狀態(tài)。5.2電源電路電源電路具體模擬電路圖5-1所示：圖5-1電源模擬電路5.3 總體硬件設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈采用發(fā)光二極管共陰極接法，當(dāng)輸入高電平時(shí)二極被點(diǎn)亮。圖為對(duì)應(yīng)的交通信號(hào)燈的電路圖為圖：圖5-3 交通信號(hào)燈的紅綠燈電路圖其中d1,d4,d6為東西方向紅綠燈，d2,d3,d5也為東西方向紅綠燈，d8,d10,d12為南北方向紅綠燈，d7,d9

20、,d11為南北方向紅綠燈。5.4 交通信號(hào)控制碼交通燈控制電路的核心元件采用單片機(jī)at89c51,其內(nèi)部帶有4kb的rom，無須擴(kuò)展存儲(chǔ)器。信號(hào)燈的控制由單片機(jī)的p1.0p1.5控制，6個(gè)信號(hào)燈以共陰極方式連接，當(dāng)p1口輸出為高電平時(shí)信號(hào)燈點(diǎn)亮，為實(shí)現(xiàn)上述控制要求，p1口共輸出四種控制碼如表5-1所示:表5-1 p1口輸出控制碼列表b道綠燈b道黃燈b道紅燈a道綠燈a道黃燈a道紅燈控制碼狀態(tài)說明p1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.0000011000cha道放行b道禁止000010100aha道警告b道禁止0010000121ha道禁止b道放行0001000111ha道

21、禁止b道警告5.5倒計(jì)時(shí)顯示設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能則需要使用定時(shí)器來計(jì)時(shí)，通過設(shè)置定時(shí)器的初始值來控制溢出中斷時(shí)間的時(shí)間間隔，再利用一個(gè)變量記錄定時(shí)器的溢出的次數(shù)，達(dá)到定時(shí)1秒的功能。當(dāng)即使每到1秒后，東西、南北信號(hào)燈個(gè)狀態(tài)的暫存剩余時(shí)間的變量減1。但暫存變量的時(shí)間減到0時(shí)，切換至下一個(gè)狀態(tài)，如此循環(huán)重復(fù)執(zhí)行。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描，用4個(gè)數(shù)碼管分別顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)，將暫存各狀態(tài)剩余時(shí)間的數(shù)字從變量中提取出“個(gè)位”和“十位”，用動(dòng)態(tài)掃描的方式在數(shù)碼管中顯示。整個(gè)程序依據(jù)定時(shí)器的溢出數(shù)來計(jì)時(shí)，每計(jì)時(shí)1秒則相應(yīng)狀態(tài)的時(shí)間減1，一直減到0時(shí)觸發(fā)下一個(gè)狀態(tài)的開始。其具體顯示狀態(tài)如圖5-4所示：圖5-4

22、動(dòng)態(tài)掃描led顯示5.6復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使cpu初始化操作，主要是使cpu與其他功能部件都處在一個(gè)確定初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。復(fù)位后pc=0000h，是單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ale和psen信號(hào)，即ale=0和psen=1，復(fù)位期間不會(huì)有任何取指令操作。在rst引腳持續(xù)加上兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的高電平，單片機(jī)即發(fā)生復(fù)位。例如，若時(shí)鐘頻率為12mhz，每個(gè)機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖5-5所示：圖5-5 復(fù)位電路該電路除具備上電復(fù)位功能外，若

23、要復(fù)位，則只需按圖中的reset鍵，此時(shí)，電源vcc經(jīng)電阻r1、r2分壓，在rst端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。復(fù)位后內(nèi)部各專用寄存器狀態(tài)如表5-2所示，其中“”表示無效位。表5-2 專用寄存器狀態(tài)顯示表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)pc0000htmod00hacc00htcon00hb00htl000hpsw00hth000hsp07htl100hdptr0000hth100hp0p3ffhscon00hip000000bsbuf不定ie000000bpcon00000b5.7 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下的時(shí)序可以保證單片機(jī)各部件的同步工作。根據(jù)產(chǎn)生

24、的方式不同分為內(nèi)部和外部兩種時(shí)鐘電路，本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部時(shí)鐘，電路圖如5-6所示：圖5-6 內(nèi)部時(shí)鐘電路圖89c51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為芯片引腳xtal2。而在芯片外部，xtal1和xtal2之間由用戶自行跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。ale引腳上出現(xiàn)的信號(hào)時(shí)周期性的，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次出現(xiàn)高電平，ale信號(hào)每出現(xiàn)一次cpu就進(jìn)行一次取址操作，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)不同，因此取址指令操作也隨指令不同而有小的區(qū)別。5.8鍵盤設(shè)計(jì)由于鍵盤數(shù)量不多，選擇獨(dú)立式按鍵與p1口連接作為四個(gè)按鍵的輸入，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根

25、i/o口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他i/o口線的工作狀態(tài)。當(dāng)逐位查詢每根口線的輸入狀態(tài)時(shí)，如某一根口線輸入低電平，則可確認(rèn)該口線所對(duì)應(yīng)的鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。用四個(gè)鍵s1、s2、s3、s4以及兩個(gè)用來提示鍵盤狀態(tài)的led電路圖如圖5-7所示：圖5-7 按鍵電路圖四個(gè)按鍵的功能依次是：s1（設(shè)定鍵）：在倒計(jì)時(shí)模式時(shí)，按下此鍵后倒計(jì)時(shí)停止倒計(jì)時(shí)，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)；如果已經(jīng)處于設(shè)置狀態(tài)則此鍵無效。s2（減一鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞減鍵，初始值的數(shù)字減1。s3（增一鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞增鍵，初始值的數(shù)字增1。s4（確認(rèn)鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，按下此鍵后，單片機(jī)按照新的初始

26、值進(jìn)行倒計(jì)時(shí)及顯示倒計(jì)時(shí)的數(shù)字。如果已經(jīng)處于計(jì)時(shí)狀態(tài)則此鍵無效。在實(shí)現(xiàn)鍵盤的掃描和運(yùn)行模式的切換時(shí)，主程序在初始化一些變量和寄存器之后，需要不斷循環(huán)地讀取鍵盤的狀態(tài)和動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，根據(jù)鍵盤的鍵值實(shí)現(xiàn)設(shè)置狀態(tài)、計(jì)時(shí)的切換。第六章 交通信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用匯編語言，以其較好的可讀性和可移植性很好的完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。程序設(shè)計(jì)上使用定時(shí)器0中斷開控制交通燈的正常工作。定時(shí)器1中斷控制特殊車輛的通行時(shí)間；外部中斷int1用于緊急情況、流量控制和恢復(fù)等，外部中斷int0用于特種車輛通行處理。系統(tǒng)采用兩個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位來記錄交通燈的循環(huán)狀態(tài)。程序流程圖如下： a道禁止b道警告延時(shí)顯示置顯

27、示初始值延時(shí)顯示a道警告b道禁止延時(shí)5sa道禁止b道放行a到放行b道禁止延時(shí)時(shí)顯示開始初始化顯示初始值設(shè)置中斷響應(yīng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)a道放行b道禁行延時(shí)10s恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回延時(shí)1ms返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0？r2 十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼r1個(gè) 位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開始顯示秒數(shù)減1秒數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制y返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0？r2 十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼r1個(gè) 位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開始顯示秒數(shù)減1秒數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制y延時(shí)1ms返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0？r2 十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼r1個(gè) 位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開始顯示秒數(shù)減1秒

28、數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制yn延時(shí)1ms顯示十位數(shù)圖6-1 程序流程圖紅綠燈的8位led動(dòng)態(tài)顯示子程序如下：顯示子程序入口延時(shí)1ms取代顯示數(shù)據(jù)查表換成相應(yīng)端選碼p0口右移一位，顯示下一位動(dòng)態(tài)顯示初始化顯緩指針加189c51初始化程序設(shè)計(jì)p2口位選碼8位顯示完嗎？返回圖6-2 程序流程圖總結(jié)經(jīng)過這一個(gè)多的查資料、設(shè)計(jì)與思考，畢業(yè)論文已基本完成。剛開始時(shí)頭腦一片空白，沒有一點(diǎn)思路，不知道從何插手，由于以前都是學(xué)一些書本上的死的知識(shí)，根本不會(huì)靈活應(yīng)用，而且也沒做過什么太接近現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)，所以那時(shí)一直很茫然，在網(wǎng)上查資料也不知道從何查起，原來學(xué)的東西跟實(shí)際操作有很大的脫節(jié)，開始時(shí)有過放棄的念頭，后來輔導(dǎo)老師告訴我們?cè)?/p>

29、么查資料，針對(duì)課題向哪個(gè)方向考慮，我們頭腦中才有了個(gè)清晰的思路。后來開始做了，也往圖書館跑了好多次，但書面上的資料很少，很多都是從網(wǎng)上查的。開始那時(shí)查到的資料都是一些簡單的材料堆砌，沒有一個(gè)核心，后來經(jīng)過我們小組的商量，我們大浪淘沙從其中挑選了一些很有價(jià)值的材料，再加上我們自己的一些思路，論文很快有了輪廓。然后就是根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)再針對(duì)性的找資料，而且把一些學(xué)過的一些知識(shí)也很好的糅合在論文中。整個(gè)過程中也遇到很多困難，不是芯片不合適就是接口不知怎么接，但在班集體這個(gè)知識(shí)的討論的小集體里困難一個(gè)個(gè)都迎刃而解。整個(gè)過程讓我明白了一句話“辦法總比困難多”。通過畢業(yè)論文我對(duì)原來學(xué)過的知識(shí)有了更深的理解，原

30、來想著在大學(xué)里學(xué)不到很多東西，直到做完畢業(yè)，才知道是自己不會(huì)聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用！當(dāng)設(shè)計(jì)接近尾聲的時(shí)候回顧設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，才發(fā)現(xiàn)有好多東西都需要更深一步的學(xué)習(xí)。原來聽說自己的專業(yè)是個(gè)熱門專業(yè)，同時(shí)也是當(dāng)下市場(chǎng)分析中最受歡迎的一個(gè)，而且他的就業(yè)面相當(dāng)寬，但自己對(duì)它了解的不是很多，做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候才知道自己掌握的東西有多么少?，F(xiàn)在已面臨畢業(yè)，這次設(shè)計(jì)對(duì)以后我的學(xué)習(xí)態(tài)度，以及面以后走上工作崗位后的生活也有很大的影響。致 謝本設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，經(jīng)過資料的搜集、整理加工，最終基本完成。并對(duì)課題有了較深的理解。在這里首先感謝輔導(dǎo)老師郭老師對(duì)我的精心輔導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是各門課程綜合應(yīng)用的一次鍛煉，通過知識(shí)的回顧，結(jié)合

31、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了知識(shí)應(yīng)用水平和科學(xué)思維方法，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到了郭英軍老師耐心指導(dǎo)，學(xué)到了一定的設(shè)計(jì)方法，從而使我能夠比較順利地完成設(shè)計(jì)。我想以后的生活中我會(huì)充分應(yīng)用老師所提供給我的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。經(jīng)過多天的不懈努力終于完成了。直到最后設(shè)計(jì)完成的時(shí)候才知道老師的良苦用心。參考文獻(xiàn)1 高澤溪，高成. 直接數(shù)字頻率合成器(dds)及其性能分析. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002, 1871912 白居憲. 低噪聲頻率合成. 西安：西安交通大學(xué)出版社，1995，2242303 褚振勇,翁木云. fpga設(shè)計(jì)及應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2

32、003，2192634 房小翠，王金鳳. 單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社，2002，79865皮紅梅，李英順. 單片機(jī)開發(fā)中的定時(shí)方法. 沈陽：石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002，1711926何利民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991，21337 李珍. 單片機(jī)原理與控制技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社，2002，1491588 范立南. 單片微機(jī)接口與控制技術(shù). 沈陽：遼寧大學(xué)出版社，1996，69779 張友德. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1992，738110 李華. mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京：北

33、京航空航天大學(xué)出版社，1993，233111 何希慶，高偉. mcs-51單片機(jī)原理、實(shí)驗(yàn)、實(shí)例. 山東：山東大學(xué)出版社，1989，12413612 張毅剛，彭喜元，姜守達(dá). 新編mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003，15316813 胡漢才. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社，1996，667814 廖煥霖. protel 99電路板設(shè)計(jì)者必讀. 北京：冶金工業(yè)出版, 2000，108128 15 張義和. protel pcb 99設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧. 北京：科學(xué)出版社，2000，16李云,楊玉峰,梅順良.its系統(tǒng)中g(shù)prs智能移動(dòng)終端的設(shè)計(jì).電訊

34、技術(shù),2006.044(004):9617余發(fā)山. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù). 中國礦業(yè)大學(xué)出版社. 200318楊凌霄. 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. 中國礦業(yè)大學(xué)出版社. 200419張凱,馬忠梅編著.mcs-51單片機(jī)綜合系統(tǒng)及設(shè)計(jì)開發(fā).北京:科學(xué)出版社,199620何立民編著.單片機(jī)高級(jí)教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000 附錄a: 軟件程序編程主程序：org 2000hmov dptr,#7f00h; mov a,#0bh ;pa、pc口均為輸出 movx dptr,a;main: setb ea ;開中斷 setb ex0; mov 50h, #1fh ;設(shè)置時(shí)間顯示初值; mov

35、p1, 0ch ;a道放行b道禁止 mov r7, #19h ;延時(shí)秒數(shù)main1: lcall disp ;調(diào)1秒延時(shí)、及顯示子程序 djnz r7, main1; mov p1, #0ah ;a道警告b道禁行 mov r7, 05h ;延時(shí)秒數(shù)main2: lcall disp; djnz r7, main2; mov 50h, #1fh ;設(shè)時(shí)間顯示初值mov p1, #21h ;a道禁行b道放行mov r7, #19h ;延時(shí)秒數(shù)main3: lcall disp;dinz r7, main3;mov p1, #11h ;a道禁行b道警告mov r7, #05h ;延時(shí)秒數(shù)main4:

36、 lcall disp;djnz r7, main4;ajmp main ;循環(huán)= 計(jì)數(shù)器軟件延時(shí)=延時(shí)顯示子程序：org 2000h;disp: mov r6, #01h ; 設(shè)置顯示位寄存器初值（右邊一位）mov tmod, #01h ; 定時(shí)計(jì)數(shù)器t0設(shè)置為定時(shí)方式的模式1mov r5, #0ah ; 定時(shí)其操作循環(huán)10次del1: mov th0, #3ch ; 定時(shí)器100ms計(jì)數(shù)器的初值mov tl0, #b0h ;setb tr0 ;啟動(dòng)定時(shí)器del2: dec 50h ;顯示秒數(shù)減1mov b, #0ah;divb ;拆分秒數(shù)add a, #2bh;movc a, a+pc ;

37、查表個(gè)位數(shù)的字型碼mov r1, a ;個(gè)位數(shù)字型碼送r1mov a, b;add a, #25h;movc a, a+pc ; 查表十位數(shù)的字型碼mov r2, a ; 十位數(shù)字型碼送r2mov a, r6 ;位控碼mov dptr, #7f03h;movx dptr, a;mov a, r1 ;送個(gè)位數(shù)顯示mov dptr, #7f01h;movx dptr, a;lcall delay ;延時(shí)1msmov a, r6;rl a ;位控左移mov r6, a;mov dptr, #7f03h;movx dptr, a;mov a, r2 ;送十位數(shù)顯示mov dptr, #7f01h;movx dptr, a;lcall delay ;延時(shí)1msjnb tf0, $ ;檢測(cè)100ms循環(huán)控制clr tf0;djnz r5, del1 ; 100ms循環(huán)控制ret