1、基于MCS-51系列單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)畢業(yè)論文 基于MCS-51系列單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)內(nèi) 容 摘 要 近年來(lái)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)日新月異更新。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(lái)使用,僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的,還應(yīng)該根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對(duì)應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,加以完善。 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(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢?靠的是交通信號(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)AT89S5

2、1為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。本文介紹的交通控制系統(tǒng)除了具有一般的紅綠燈顯示功能外,還具有時(shí)間顯示功能,以及倒計(jì)時(shí)功能,以方便人們出行,此系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)。設(shè)計(jì)中首先運(yùn)用KeilC51對(duì)編寫(xiě)的程序進(jìn)行調(diào)試,并利用Proteus7軟件對(duì)交通燈控制器進(jìn)行了仿真,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行所要求的功能。該設(shè)計(jì)方法對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有代表性。 關(guān)鍵詞:單片機(jī)交通燈控制器定時(shí)Based on MCS-51 series microcontroller traffic light control system design and implementationAbstract With the

3、rapid development of science and technology in recent years, the application of the microcontroller is constantly deepening, while driven by the traditional control to detect the rapid update.In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is oft

4、en a core component to use only SCM knowledge is not enough, you should also be improved according to the structure of the specific hardware and software combination for the application object characteristicsCrossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling Dealers lane, methodical. Rely on to achie

5、ve this orderly order? Rely on automatic command system of traffic lights. Traffic signal control. The system uses the MSC-51 series microcontroller AT89S51-centric devices to design a traffic light controller. This article describes the traffic control system in addition to general traffic light di

6、splay also has a time display function, countdown function to facilitate the travel of people, this system practical, simple operation, and scalability. First use of KeilC51 design debugging of programs written in, and use Proteus7 software simulation of the traffic light controller to achieve the r

7、equired functions of the system is running. The design method to study single-chip design and development representative.Keywords: Single-chip microcomputerTraffic lightsControllerTiming目 錄序言1一、緒 論2(一)開(kāi)發(fā)交通燈控制系統(tǒng)的目的和意義2(二)選題背景2(三)國(guó)內(nèi)外交通控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀31.交通控制存在的問(wèn)題32.交通控制系統(tǒng)的發(fā)展方向43.PLC交通燈系統(tǒng)與單片機(jī)交通燈系統(tǒng)的比較4二、交通燈系統(tǒng)方

8、案論證6(一)設(shè)計(jì)任務(wù)6(二)方案選擇6三、交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9(一)系統(tǒng)構(gòu)成9(二)芯片選擇101.AT89S51芯片102.LED數(shù)碼管顯示123.交通燈控制線路圖13四、交通燈系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14(一)顯示數(shù)字模塊14(二)延時(shí)模塊15(三)中斷模塊16(四)循環(huán)模塊17五、交通燈系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)21(一)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)21(二)實(shí)驗(yàn)步驟22(三)仿真調(diào)試22六、設(shè)計(jì)總結(jié)26致謝27參考文獻(xiàn)28附錄29序言 由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,在單片機(jī)家族的眾多成員中,MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能,成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比,迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng),成為

9、國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前,可用于MCS-51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)的硬件越來(lái)越多,語(yǔ)氣配套的各類開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善。因此,可以極方便的利用現(xiàn)有資源,開(kāi)發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。 今天,紅綠燈安裝在各個(gè)路口上,已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)了。 1914年,電氣啟動(dòng)的交通燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種交通燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成,安裝在紐約市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”。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(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種

10、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地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行道的行人優(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(guò)停車線,如果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1。 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代,交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與單片機(jī)密切相關(guān)。因此,一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng),將給道路擁擠、違章控制等交通管理方面帶來(lái)技術(shù)革新。隨著大規(guī)模集成電路和單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用,交通燈智能控制是現(xiàn)代

11、交通管理發(fā)展的一個(gè)主流方向。 中國(guó)車輛數(shù)量不斷增加,交通控制在未來(lái)的交通管理中起著越來(lái)越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無(wú)論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益,而且更加節(jié)約資源,使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制,帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。 一、緒 論(一)開(kāi)發(fā)交通燈控制系統(tǒng)的目的和意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人們對(duì)私家車、公交車的需求越來(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,汽車業(yè)關(guān)稅大大降低,使很多人都能負(fù)擔(dān)得起,買私家車不再是夢(mèng)想。但是,私家車、公交車的大增無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力。放眼現(xiàn)在

12、的中國(guó),如廣州、北京、上海等大都市,無(wú)不受到交通堵塞的困擾。中國(guó)要發(fā)展,交通事業(yè)決不能停步不前。有及于此,我國(guó)交通管制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以人性化、智能化為目的,作出相應(yīng)的改善。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn),對(duì)單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈模型作了較詳盡的介紹。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(lái)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。兼于此,特用單片機(jī)設(shè)計(jì)此電路。

13、 交通信號(hào)燈是城市交通有序、安全、快速運(yùn)行的重要保障,而保障交通信號(hào)燈正常工作就成了保障交通有序、安全、快速運(yùn)行的關(guān)鍵。為此,采用MCS-51系列單片機(jī)AT89S51為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制電路,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)8051芯片的PI口設(shè)置紅綠燈燃亮的時(shí)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,三種顏色燈交替點(diǎn)亮以及緊急情況下的中斷處理功能。(二)選題背景 由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增,大中型城市的城市交通,正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),從而導(dǎo)致交通問(wèn)題日益嚴(yán)重,其主要表現(xiàn)如下:交通事故頻發(fā),對(duì)人類生命安全造成極大威脅;交通擁堵嚴(yán)重,導(dǎo)致出行時(shí)間增加,能源消耗加大;

14、空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn)題。在這種背景下,結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況,開(kāi)發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。 對(duì)交叉口實(shí)行科學(xué)的管理與控制是交通控制工程的重要研究課題,是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口的通行能力的重要措施,是解決城市交通問(wèn)題的有效途徑。所以,改變和完善我國(guó)現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。 交通燈信號(hào)燈的出現(xiàn)是人類歷史上的一次重大改革,使人類的聚居生活,產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。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。如何采用合適的控制方法,最大限度利

15、用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r,越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)行智能化管理,已成為目前廣泛采用的方法。 在今天,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(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。 1858年,在英國(guó)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(guó)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(chǎng)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

16、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。 1914年,電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成,安裝在紐約市C5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”,綠燈亮表示“通行”。而中國(guó)最早的馬路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制。(三)國(guó)內(nèi)外交通控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 當(dāng)前世界各國(guó)廣泛使用的最具代表性卻有實(shí)施的城市交通控制系統(tǒng)有英國(guó)的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系統(tǒng)。 在信號(hào)機(jī)的發(fā)展歷程中,自適應(yīng)理論一直受到各研究機(jī)構(gòu)的歡迎,比如上面所述的SCOOT

17、S和SCATS系統(tǒng)。最近幾年,國(guó)內(nèi)外仍偏向于引進(jìn)自適應(yīng)理論來(lái)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行研制,特別是美國(guó)有十幾個(gè)大學(xué)或研制機(jī)構(gòu)正在研制自適應(yīng)交通信號(hào)控制系統(tǒng),具有代表性的有美國(guó)亞利桑那大學(xué)研制的PHODES。 我國(guó)交通領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚,基本上從新中國(guó)建國(guó)以后,隨著各方面的條件的成熟以及社會(huì)發(fā)展的要求,才建立及健全交通控制系統(tǒng)的,主要引用國(guó)外的交通控制系統(tǒng)。各級(jí)交通管理部門通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新,在中國(guó)部分大中城市里,摒棄就有的控制方式,一些先進(jìn)的控制技術(shù)得到應(yīng)用。雖然在整體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還有不少差距,但部分領(lǐng)域技術(shù)水平已經(jīng)處于世界先進(jìn)位置。目前,我國(guó)交通控制系統(tǒng)已不單單是對(duì)交叉口信號(hào)燈進(jìn)

18、行控制,而是集交叉口信號(hào)的控制盒干線控制以及現(xiàn)代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通燈,實(shí)現(xiàn)區(qū)域信號(hào)控制盒城市高速公路集成控制。1 交通控制存在的問(wèn)題 目前,城市交通控制還存在如下問(wèn)題: (1)隨著城市機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)速度加快的同時(shí),城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大,我國(guó)城市普遍存在道路密度,道路面積率偏低的問(wèn)題,這是我國(guó)城市尤其是大城市道路交通出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)重要原因。我國(guó)城市道路的密度只有6.8km每平方千米,而在20世紀(jì)80年代,世界發(fā)達(dá)國(guó)家就已到達(dá)20km每平方千米。20世紀(jì)90年代,我國(guó)部分城市道路面積率,北京為5.9%,上海為6.4%,而國(guó)外東京為13.8%,巴黎為25%,普遍高于我國(guó)。近幾年,

19、國(guó)家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度,但仍趕不上車輛的增長(zhǎng)速度,且與世界其他國(guó)家相比,差距仍很大。 (2)出租車以及公交的發(fā)展運(yùn)營(yíng)情況并不盡如人意,雖然車輛和線路長(zhǎng)度增長(zhǎng),但運(yùn)營(yíng)速度成了瓶頸,新增的運(yùn)力被運(yùn)輸效率低下所抵消。 (3)交通管理方面水平還欠發(fā)展,隨著交通需求越來(lái)越旺盛,而我國(guó)城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。在車輛、道路和交通管理系統(tǒng),城市交通信號(hào)控制系統(tǒng),城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)、信息采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距。近幾年,雖然有部分城市研究和引進(jìn)一些國(guó)外先進(jìn)的交通信號(hào)管理系統(tǒng),但是由于交通管理設(shè)施不足等原因,我國(guó)交通事故率居高不下。城市車流行駛

20、速度逐年下降,目前不少城市交通運(yùn)量年年增長(zhǎng),但運(yùn)輸速度普遍下降,這都源于交通通行不佳。 針對(duì)我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,應(yīng)采取如下對(duì)策:借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性,提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃,建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道,實(shí)行公交優(yōu)先政策,建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等。2 交通控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 綜合分析國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的城市交通控制系統(tǒng),結(jié)合我國(guó)城市道路及交通的實(shí)際情況,同時(shí)也對(duì)今后城市交通與道路建設(shè)的發(fā)展的前瞻性考量,我國(guó)道路智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)展模式應(yīng)具有如下功能: (1)多模式化。首先從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能

21、交通系統(tǒng)的長(zhǎng)處,在控制范圍內(nèi)各個(gè)區(qū)域采用靈活可轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)交通流的區(qū)域變化而改變。此外,充分根據(jù)不同地區(qū)實(shí)時(shí)交通情況,對(duì)路口能力最大、延遲時(shí)間最短等作為遴選不同系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)。 (2)智能化。隨著信息技術(shù)的高度發(fā)展,作為道路交通控制系統(tǒng)所承擔(dān)的工作不僅僅是對(duì)交通流的引導(dǎo),更承擔(dān)了諸如為車輛提供道路交通信息的職能,利用對(duì)車輛的CPS誘導(dǎo),使道路通行更加順暢。 (3)最優(yōu)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的發(fā)展,模型算法的求解和交通模型的建立就有可能獲得最優(yōu)解并建立最佳模型。當(dāng)我們建立整個(gè)交通路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)交通分配模型和整體優(yōu)化模型并求最優(yōu)解,從而達(dá)到對(duì)路口的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某個(gè)地

22、域范圍內(nèi)對(duì)交通流進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制就成為可行。 (4)規(guī)整化。任何控制系統(tǒng)都是立足于具體的道路和交通條件,所以采用道路的方法和疏導(dǎo)交通流的方法對(duì)控制系統(tǒng)會(huì)有很大的參考作用。我國(guó)在建立完整的道路交通控制系統(tǒng)之前,必須針對(duì)道路狀況和交通流做出若干種交通疏導(dǎo)預(yù)案和道路使用預(yù)案,從而使交通和道路更加規(guī)整。 (5)通用性和模塊化。根據(jù)計(jì)算科學(xué)的發(fā)展,我國(guó)在制定和實(shí)施智能交通控制系統(tǒng)時(shí)必須在硬件設(shè)計(jì)和軟件編程上采用通用化和模塊化,有利于將來(lái)的逐步升級(jí)和換代。3 PLC交通燈系統(tǒng)與單片機(jī)交通燈系統(tǒng)的比較交通控制系統(tǒng)有許多方案:PLC交通控制系統(tǒng)、單片機(jī)交通控制系統(tǒng)等。(1)PLC具有以下特點(diǎn) PLC (Pro

23、grammable Logic Controller)可編程邏輯控制器,是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。采用梯形圖、助記符、功能圖等編程語(yǔ)言,完成邏輯運(yùn)算、順序控制、記數(shù)、定時(shí)、計(jì)算及模擬量處理等功能。具有光電隔離的輸入輸出端子,可代替大量的定時(shí)器、記數(shù)器、繼電器,具有極高的可靠性。通過(guò)各種擴(kuò)展模塊,可增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù),增加模擬量功能如可直接接熱電偶等,增加通信功能及特殊通信協(xié)議等,具有較高的使用靈活性。PLC包括操作系統(tǒng)及強(qiáng)電的光電隔離的輸入/輸出,方便應(yīng)用并具有極高的可靠性與抗干擾能力、擴(kuò)展能力及使用方便性。但是相對(duì)于它強(qiáng)大的功能而言,價(jià)格也是十分昂貴的。(2)單片機(jī)具有以下特點(diǎn) 單片計(jì)算機(jī)是將電子計(jì)

24、算機(jī)的基本環(huán)節(jié),如:CPU,存儲(chǔ)器,總線,輸入輸出接口等,采用集成電路技術(shù)集成在一片硅基片上。由于單片計(jì)算機(jī)體積很小僅手指般大小,功能強(qiáng)控制功能強(qiáng)大、指令簡(jiǎn)單等,它還具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、電磁輻射小、更新?lián)Q代速度慢等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛用于電子設(shè)備中作控制器之用。 城市交通是一個(gè)高度綜合而又復(fù)雜的問(wèn)題,必須從政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、收費(fèi)價(jià)格、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各個(gè)方面同時(shí)入手解決。單片機(jī)具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、電磁輻射小等優(yōu)點(diǎn),但是它的價(jià)格相對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)就便宜的多。因此,本文中采用單片機(jī)作為交通燈控制系統(tǒng)。 二、交通燈系統(tǒng)方案論證(一)設(shè)計(jì)任務(wù) 東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口,各干道有一組

25、紅、左轉(zhuǎn)綠、綠三個(gè)指示燈指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮表示禁止通行,綠燈亮表示允許通行。紅燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為60秒,綠燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為40秒,左轉(zhuǎn)綠燈的計(jì)時(shí)時(shí)間為20秒。本系統(tǒng)利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí),控制十字路口的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅,并且用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。把設(shè)計(jì)任務(wù)細(xì)化為四個(gè)狀態(tài),其對(duì)應(yīng)狀態(tài),如圖2-1所示: 圖2-1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 整個(gè)交通燈設(shè)計(jì)任務(wù)由四個(gè)狀態(tài)組成,可以用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。(二)方案選擇 方案一:采用分模塊設(shè)計(jì)思想,程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基本思想是一個(gè)計(jì)數(shù)器,選用一個(gè)單片機(jī),其內(nèi)部為一個(gè)十六位計(jì)數(shù)器,模塊化后,通過(guò)設(shè)置和程序清除來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,由于每一個(gè)模塊的計(jì)數(shù)都不相同,各個(gè)模塊是以

26、預(yù)置數(shù)和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)共同來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以要考慮增加一個(gè)置數(shù)模塊。置數(shù)模塊的主要功能為:對(duì)不同的狀態(tài)輸入要產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)的下一個(gè)狀態(tài)的預(yù)置數(shù),如表2.1中東西道和南北道,分別為主干道的置數(shù)選擇和次干道的置數(shù)選擇。以主干道為例,簡(jiǎn)述其設(shè)計(jì)思想。如前分析,已經(jīng)確定該系統(tǒng)有四個(gè)狀態(tài),而置數(shù)子模塊要將下一狀態(tài)的預(yù)置數(shù)準(zhǔn)備好,所以很容易得到主干道的置數(shù)表,如表2-1所示:表2-1 置數(shù)表狀態(tài)主干道預(yù)置數(shù)次干道預(yù)置數(shù)006040012020(左轉(zhuǎn))1040601120(左轉(zhuǎn))20 通過(guò)表2-1得出可以利用程序循環(huán)的方法設(shè)計(jì)該模塊,主要思想是通過(guò)數(shù)據(jù)判斷指令和跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn),由主控制器計(jì)時(shí)和中斷產(chǎn)生的四個(gè)狀態(tài)去譯碼,

27、從而得到不同的輸出,也就是預(yù)置數(shù)。由上分析得出可以用一個(gè)計(jì)數(shù)器和跳轉(zhuǎn)指令去完成預(yù)置數(shù),而紅綠燈的顯示也是一樣,由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表,如表2-2所示:表2-2 紅綠燈變化表狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00紅燈綠燈01紅燈左轉(zhuǎn)綠燈10綠燈紅燈11左轉(zhuǎn)綠燈紅燈 通過(guò)表2-2可以得出用組合電路能實(shí)現(xiàn)該功能。使用數(shù)據(jù)選擇器的思想,在本系統(tǒng)中,直接通過(guò)門電路的譯碼。接下來(lái)就是計(jì)數(shù)模塊,它主要的功能為:要從預(yù)置數(shù)開(kāi)始遞減計(jì)數(shù),一個(gè)狀態(tài)結(jié)束,通過(guò)判斷,通知主控制模塊,使之進(jìn)入下一模塊。還有一個(gè)必須考慮到的就是預(yù)置數(shù)必須在下一個(gè)狀態(tài)來(lái)之前準(zhǔn)備好,而紅綠燈的狀態(tài)變化,必須和計(jì)數(shù)狀態(tài)同步,于是引起預(yù)置數(shù)

28、變化的程序要超前于系統(tǒng)本身的狀態(tài)變化。所以,系統(tǒng)中的兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),在上一狀態(tài)結(jié)束時(shí)設(shè)置預(yù)置數(shù),而控制紅綠燈的是隨著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化,體現(xiàn)在要有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。方案二:方案二設(shè)計(jì)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換表,如表2-3所示:表2-3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)主干道燈顯示次干道燈顯示00紅燈綠燈01紅燈黃燈10綠燈紅燈11黃燈紅燈本方案分三步: (1)要建立三路信號(hào)燈的控制系統(tǒng),本設(shè)計(jì)采用7408芯片通過(guò)組合邏輯控制三路燈的顯示關(guān)系。 (2)建立顯示控制系統(tǒng),本設(shè)計(jì)采用74190芯片倒計(jì)時(shí)控制,每個(gè)方向用兩片來(lái)相連實(shí)現(xiàn)。另外使用74153芯片,因?yàn)樵O(shè)置的時(shí)間末位均為5,所以只要用一片74153 對(duì)高位置

29、位,將低位的初值預(yù)置鎖定為5,而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。 (3)建立反饋和細(xì)節(jié)連接部分,本部分主要解決顯示和燈控的同步問(wèn)題。本系統(tǒng)采用倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)減為0,如當(dāng)系統(tǒng)減為0時(shí)通過(guò)兩個(gè)D觸發(fā)器得到兩個(gè)變量,也就是前面分析中的狀態(tài),通過(guò)它的變化可以得到不同的邏輯關(guān)系來(lái)驅(qū)動(dòng)74153控制哪組燈亮(對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2.3所示),另外它還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數(shù)環(huán)節(jié)。 綜上所述,方案一采用了分模塊設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)上顯得較簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)純樸,便于測(cè)試。方案二采用的是一般設(shè)計(jì),首先將許多邏輯關(guān)系簡(jiǎn)化到極點(diǎn),而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。相比之下方案一有較強(qiáng)的可讀性和較強(qiáng)的可修改性。因此,交通燈控制

30、系統(tǒng)最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該使用方案一所述的分模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō),采取分模塊設(shè)計(jì)的產(chǎn)品無(wú)論從維修上還是升級(jí)上考慮都有好處。 三、交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(一)系統(tǒng)構(gòu)成 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)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)簡(jiǎn)稱單片機(jī),特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制器。 在MCS-51系列單片機(jī)中,有兩個(gè)子系列:51子系列和52子系列。每個(gè)子系列有諾干中型號(hào)。51系列有8051、8751和8031三個(gè)型號(hào),后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個(gè)型號(hào);52系列有5021、8752、8032三個(gè)型號(hào),改進(jìn)后的型號(hào)是80c52/87c52、80c32。改進(jìn)

31、后的型號(hào)更加省電。52系列比對(duì)應(yīng)的51系列增加了定時(shí)器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機(jī)之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司,于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機(jī)。現(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機(jī)的公司對(duì)其進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89S51等2。 單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成。它把運(yùn)算器、控制器、少量的存儲(chǔ)器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。 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:

32、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,便可以構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3代的發(fā)展,目前正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。它的CPU功能在增強(qiáng),內(nèi)部資源在增多,引腳越來(lái)越多功能化。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域,幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的控制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng),錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療

33、器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此,單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師3。 本系統(tǒng)的主要元件包括:電路板,AT89S51單片機(jī),7SEG-MPX2-CC數(shù)碼管, 按鈕,二極管,LED燈,電阻,排阻,揚(yáng)聲器,交通燈。交通燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖,如圖3-1所示:圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各部分工作: 1程序設(shè)置初始時(shí)間,通過(guò)AT89S51單片機(jī)內(nèi)部相應(yīng)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2由AT89S51單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過(guò)P3.0口輸出顯示紅燈、綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈的點(diǎn)亮?xí)r間情況;由AT89S51的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6口顯示每個(gè)

34、燈的點(diǎn)亮情況。 3AT89S51通過(guò)程序設(shè)置各個(gè)信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間,通過(guò)程序設(shè)置紅燈、綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈的時(shí)間依次為60秒、40秒、20秒循環(huán),由AT89S51的 P0口輸出。 4AT89S51本身集成了看門狗指令,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常,看門狗將發(fā)出溢出中斷。通過(guò)專用端口輸出,引起RESET復(fù)位信號(hào)復(fù)位系統(tǒng)4。(二)芯片選擇選用的AT89S51用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總的控制,其主要功能列舉如下: (1)、為一般控制應(yīng)用的8位單片機(jī); (2)、晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器(傳統(tǒng)最高工作頻率可至33MHz); (3)、內(nèi)部程式存儲(chǔ)器(ROM)為4KB; (4)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)為128B; (5)、外部程序存儲(chǔ)器可

35、擴(kuò)充至64KB; (6)、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64KB; (7)、32條雙向輸入輸出線,且每條均可以單獨(dú)做I/O的控制; (8)、5個(gè)中斷向量源; (9)、2組獨(dú)立的16位定時(shí)器; (10)、1個(gè)全雙工串行通信端口; (11)、8751及8752單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能; (12)、單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令5。 圖3-2 AT89S51引腳圖主電源引腳(2根) VCC:AT89S51電源正端輸入,接+5V。 GND:接地線。外接晶振引腳(2根) XTAL1:片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2:片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳(4根) RST:復(fù)位引腳,引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。

36、 EA/Vpp:程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通,接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令,如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 ALE/PROG:地址鎖存允許信號(hào)。 PSEN:外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。可編程輸入/輸出引腳(32根) AT89S51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口,分別位P0、P1、P2、P3口,每個(gè)口有8位(8根引腳),共32根。 P0口(P0.0P0.7):端口0是一個(gè)8位寬的開(kāi)路電極(Open Drain)雙向輸出入端口,共有8個(gè)位,P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此類推。其他三個(gè)I/O端口(P1、P2、P3)則不具有此電路組態(tài),而是內(nèi)部有一提升電路,P0在當(dāng)作I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)L

37、S的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)(即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器),P0就以多工方式提供地址總線(A0A7)及數(shù)據(jù)總線(D0D7)。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0A7,再配合端口2所送出的A8A15合成一組完整的16位地址總線,而定位地址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。 P1口(P1.0P1.7):端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS的 TTL負(fù)載,同樣地,若將端口1的輸出設(shè)為高電平,便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話,P1.0又當(dāng)作定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳,而P1.1可以有T2EX功能,可以做外部中斷輸入的

38、觸發(fā)引腳。 P2口(P2.0P2.7):端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載,若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí),此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)作一般I/O端口使用外,若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),也提供地址總線的高字節(jié)A8A15,這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)作I/O來(lái)使用了。 P3口(P3.0P3.7):端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載,同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能,包括串行通信、外部中斷控制、定時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。 考慮到成本問(wèn)題,顯示電路采用

39、常用的74LS164驅(qū)動(dòng)LED比較實(shí)用(74LS164是TTL八位串行入/并行輸出移位寄存器)。串入并出移位寄存器,在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿采樣數(shù)據(jù)。使用的時(shí)候用一個(gè)I/O口做數(shù)據(jù)線串行輸入再用一個(gè)口做時(shí)鐘來(lái)拉高拉低控制采樣數(shù)據(jù)即可7。 LED(Light Emitting Diode),中文名發(fā)光二極管,從模擬電子技術(shù)的角度解釋,它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個(gè)支架上,一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體,在這邊主要是電

40、子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會(huì)被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色,是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元排列組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。較LCD顯示器相比, LED在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面,都更具優(yōu)勢(shì)8。 LED數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種,其工作特點(diǎn)是:共陰,輸出高電平數(shù)碼管為亮,而共陽(yáng)則應(yīng)輸出低電平使數(shù)碼管亮

41、。共陽(yáng)需要把公共端接高電位,用低電平控制;共陰的則是把公共端接低電位,用高電平控制。當(dāng)然,LED的電流通常較小,一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將"b"和"c"段接上正電源,其它端接地或懸空,那么"b"和"c"段發(fā)光,此時(shí),數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正電源,其它引腳懸空,此時(shí)數(shù)碼管將顯示“2”。其它字符的顯示原理類同。 LED顯示圖,如圖3-3所示: 圖3-3

42、 LED顯示圖交通燈控制線路圖,如圖3-4所示:圖3-4 交通燈控制線路圖四、交通燈系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)(一)顯示數(shù)字模塊 顯示數(shù)字模塊包括發(fā)光二極管模塊和LED倒計(jì)時(shí)顯示子模塊。程序中開(kāi)始是先定義發(fā)光二極管的I/O口,接著設(shè)定各個(gè)狀態(tài)量發(fā)光二極管的狀態(tài)數(shù)組。第三,運(yùn)行main主函數(shù),調(diào)用主函數(shù)里的while循環(huán),while循環(huán)語(yǔ)句再通過(guò)display函數(shù)來(lái)顯示各個(gè)狀態(tài)下各個(gè)發(fā)光二極管的狀態(tài)。其流程圖如圖4-1所示:圖4-1 數(shù)字顯示模塊流程圖核心代碼如下:voidDisplayvoidP0tableTime_EW%10;/東西通行時(shí)間顯示EW_LED20;Delay2;EW_LED21;P0tabl

43、eTime_EW/10;EW_LED10;Delay2;EW_LED11;P0tableTime_SN%10;/南北通行時(shí)間顯示SN_LED20;Delay2;SN_LED21;P0tableTime_SN/10;SN_LED10;Delay2;SN_LED11;P0tableEW1%10;Time_Show_LED10;Delay2;Time_Show_LED11;P0tableEW1/10;Time_Show_LED20;Delay2;Time_Show_LED21;(二)延時(shí)模塊 在遇到緊急事件時(shí),通過(guò)按鈕緊急情況們可以發(fā)出蜂鳴聲,同時(shí)通過(guò)按鈕時(shí)間加時(shí)間減來(lái)改變紅綠燈秒數(shù)。 圖4-2 緊

44、急情況,時(shí)間加時(shí)間減的按鈕的電路圖 相應(yīng)代碼如下:voidDelayuchar auchari;ia;whilei-;void delay60s /進(jìn)行緊急事件處理,數(shù)碼管顯示00,蜂鳴器發(fā)聲.unsigned char h,i,j,k; forh15;h0;h- fori20;i0;i- forj100;j0;j- fork5;k0;k- P20x11; /南北、東西方向紅燈均亮 Speaker!Speaker; P00x3f;/數(shù)碼管顯示00 P10xf0; (三)中斷模塊 定時(shí)中斷子程序是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn),負(fù)責(zé)完成數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新和各個(gè)狀態(tài)的處理切換。中斷子程序包括數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新程序和

45、各狀態(tài)處理程序。中斷時(shí)指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序,處理某件事情的時(shí)候,外部發(fā)生了某一件事情,請(qǐng)求CPU馬上處理,CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作,轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事情,處理完了以后,再返回到原來(lái)被中斷的地方,繼續(xù)原來(lái)的工作。中斷系統(tǒng)一般應(yīng)有的功能:(1)實(shí)現(xiàn)中斷及返回 當(dāng)某一個(gè)中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)時(shí),若允許響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求 ,CPU必須在現(xiàn)有的指令執(zhí)行完以后,把斷點(diǎn)處的PC值(即下一條應(yīng)執(zhí)行的指令地址)壓入堆棧保存起來(lái),稱為保護(hù)斷點(diǎn),這是由硬件自動(dòng)完成的。(2)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 響應(yīng)中斷請(qǐng)求后,將有關(guān)的寄存器內(nèi)容和標(biāo)志位壓入堆棧保存起來(lái),這稱為保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。(3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 執(zhí)行中斷服務(wù)程序后,恢復(fù)原保留的寄存器

46、的內(nèi)容和標(biāo)志位的狀態(tài),稱為恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),并執(zhí)行返回指令。 圖4-3 中斷模塊流程圖相應(yīng)的代碼如下:voidEXINT1voidinterrupt 2 uchar i;TR00;/關(guān)閉T0中斷 fori0;i10;i+ /緊急情況時(shí),蜂鳴器響一段時(shí)間 / Display; delay60s;TR01;(四)循環(huán)模塊 八個(gè)狀態(tài)循環(huán)運(yùn)行,先是東西紅燈60秒,南北綠燈40秒,接著有5秒的黃燈,再有東西方向20秒的綠燈左轉(zhuǎn),然后是南北紅燈60秒,東西40秒,接著有5秒的黃燈,再有南北方向20秒的左轉(zhuǎn)綠燈,一直這么循環(huán)著,相應(yīng)代碼如下:圖4-4 循環(huán)模塊狀態(tài)圖while1 /*S0狀態(tài)*/ Flag_EW_Y

47、ellow0; /EW關(guān)黃燈顯示信號(hào)Time_EWEW;Time_SNSN;whileTime_SN5 P2S0; /SN通行,EW紅燈Display;/*S1狀態(tài)*/whileTime_SN0 Flag_SN_Yellow1; /SN開(kāi)黃燈信號(hào)位燈Display;/*S2狀態(tài)*/Flag_SN_Yellow0; /SN關(guān)黃燈顯示信號(hào)Time_SN19;whileTime_SN5P2S1;/SN左拐綠燈亮Display;/*S3狀態(tài)*/whileTime_SN0 Flag_SN_Yellow1;/SN開(kāi)黃燈信號(hào)位Display;/*賦值*/EWEW1;SNSN1; /*S4狀態(tài)*/Flag_S

48、N_Yellow0; /SN關(guān)黃燈顯示信號(hào)Time_EWSN;Time_SNEW;whileTime_EW5 P2S2; /EW通行,SN紅燈 Display;/*S5狀態(tài)*/whileTime_EW0 Flag_EW_Yellow1;/EW開(kāi)黃燈信號(hào)位 Display;/*S6狀態(tài)*/Flag_EW_Yellow0; /EW關(guān)黃燈顯示信號(hào)Time_EW19;whileTime_EW5P2S3;/東西左拐綠燈亮,南北紅燈亮 Display;/*S7狀態(tài)*/whileTime_EW0 Flag_EW_Yellow1; /EN開(kāi)黃燈信號(hào)位Display;/*賦值*/EWEW1;SNSN1;五、交通

49、燈系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)(一)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 我們采用的是Keil Software生產(chǎn)的C51編譯器。運(yùn)行在Windows 7操作平臺(tái)12。 開(kāi)啟計(jì)算機(jī)進(jìn)入Keil C51編譯器介面,如圖5-1所示:圖5-1 Keil C51編譯器介面(二)實(shí)驗(yàn)步驟 1.編寫(xiě)程序代碼 程序代碼分為4個(gè)模塊:中斷模塊,循環(huán)模塊,延時(shí)模塊,顯示數(shù)字模塊。 2.調(diào)試出現(xiàn)的問(wèn)題及解決問(wèn)題 打開(kāi)Keil軟件,新建工程; 選擇芯片; 新建文檔,把編寫(xiě)好代碼寫(xiě)入文檔并保存了ASM文件; 把保存的文檔加載到Source Group; 編譯程序; 調(diào)試程序; 運(yùn)行程序的結(jié)果。(三)仿真調(diào)試 所用的軟件Proteus ISIS是英國(guó)Labcen

50、ter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上,可以仿真、分析SPICE各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點(diǎn)是: 1.實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能;有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 2.支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 3.提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能,同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài),因此在該軟件仿真系統(tǒng)中,也必須具有這些功能;同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如Keil C5等軟件。 4.具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之,該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強(qiáng)大。 單片機(jī)控制交通燈程序初