大連理工大學網絡教育學院《單片機原理及應用》大作業專業：電氣工程及其自動化0 2 22總體設計思路、基本原理和框圖 2 22.2基本原理 22.3總體設計框圖 32.4交通燈自動控制的設計程序流程框圖 33交通燈自動控制電路硬件設計 33.1單片機的結構 3 43.3設計顯示部分 43.4交通路口模型 43.5總電路圖 5 64交通燈自動控制電路軟件設計 64.1單片機中斷系統基本結構 64.2每秒鐘的設定 84.3計數器初值計算 85系統仿真 96總結與體會 1作為一種交通規則的指示，交通燈它起著及其重要的作用。從最初的單車道到現在的四車道八車道等，交通指示的自動控制也越來越完善。它不再僅僅擁有交通指示的作用，還有其它特殊情況的處理，比如對闖紅燈的肇事者進行的監督，緊急救護車的通過時保持道路暢通，等等都需要非常的處理，這也是對交通燈功能的新要求。而且，也從最初的只有紅，黃，綠三種燈的指示到現在的倒計時電子顯示，讓人們從單一的信號判別到時間的準確明了有了進一步認知。這都表明交通燈的研究還具有它實2總體設計思路、基本原理和框圖振蕩器和時鐘電路：這部分電路主要由80C51單片機和一些電容、品振組成。設計控制部分：主要由80C51單片機的外部中斷電路組成。主體電路：交通燈自動控制模塊。這部分電路主要由80C51單片機的1/0端口、本設計先是從普通三色燈的指示開始進行設計，用P1口作為輸出。程序的初始化是東西南北方向的紅燈全亮。然后南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，60秒后東西方向黃燈閃亮5秒后南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。重復執行。倒計時用到定時器2晶振模塊晶振模塊定時模塊三色燈控制模塊外部中斷2.4交通燈自動控制的設計程序流程框圖南北紅燈亮，東西綠燈亮下南北綠燈亮，東西紅燈亮560秒倒計時顯示5南北黃燈閃亮5秒3交通燈自動控制電路硬件設計3.1單片機的結構31/0口，如并行口1/0、串行口1/0和轉換A/D等。就其組成而言，一塊單片機就是一臺計算機。其典型結構如圖所示。由于它具有體積小、功能強和價格便宜等優點，因3.2主要元器件選擇發光二極管的主要技術參數有額定電壓和額定工作電流。LED3.1所示，圖中限流電阻Ri是限制線路電流的，阻值的大小由I=U/R計算得到。例如發光二極管的額定電壓為2V,額定工作電流為20mA,計算Ri=(5-2)3.3設計顯示部分發光二極管是采用砷化鎵、鎵鋁砷和磷化鎵等材料制成，其內部結構為具有單向導電性。發光二極管在制作時，使用的材料不同，那么就可以發出不同顏色4圖1交通路口模型3.5總電路圖總電路功能介紹：設計主要研究二車道的交通燈自動控制。本次設計的內容包括四個方面，一是普通三色燈的指示；二是兩位一體數碼管的倒計時顯示：三是對一此交通中的意外情況進行的處理。最后就是對交通燈的模擬設計。當定時器定時為1秒，時程序跳轉到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間,同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計數器賦初值,重新進入循環。4交通燈自動控制電路軟件設計4.1單片機中斷系統基本結構中斷是一項重要的計算機技術，是處理正常工作與緊急狀態的好辦法，是實現人機實時交互的重要途徑，在單片機應用系統中，中斷技術得到了廣泛應用。下面詳細介紹單片機中斷系統基本結構、與中斷相關的特殊寄存器的設置及中斷應用系統編程工作，響應中斷請求，轉向中斷服務，中斷服務完成后，返回原程序繼續執行當前任8051系列單片機中斷系統結構如圖3.7所示。能讓CPU產生中斷的信號源叫中斷6發方式，在每個機器周期的S5P2采樣引腳信號，如有效則由硬件將它的中斷請求標志IE置1,請求中斷。當CPU響應中斷時，由硬件復位。TO、T1:定時/計數器中斷，當定時/計數器產生溢出時，置位中斷請求標志TF請置1,發送完一個字符TI置1。值得注意的是，RI、TI在響應中斷后，必須由用指令中斷響應CPU在執行程序的過程中，在每個機器周期的S5P2對中斷標志位按中斷優先級進指令(RETI指令或訪問IE、IP的指令除外)執行完畢兩種情況，則響應中斷。如果當應中斷。中斷響應時間可以從中斷信號被查詢開始算起，中斷響應時間在以下三種情②正在執行的當前指令不是在最后一個機器周期，只有指令執行完后才響應中斷。需再執行一條指令才可以中斷響應，因此附加等待響應時間不會超過5個機器周期。中斷入口單片機響應中斷后，將轉向特定的入口進行中斷服務，單片機的中斷入口地址如表4.1所示。IE0(外部中斷0)TFO(定時器0溢出中斷)IE1(外部中斷1)TF1(定時器1溢出中斷)7RI+TI(串行口中斷)從表中可以看出，兩相鄰中斷源的入口地址間隔為8個單元。這意味著如果要把中斷源對應的中斷服務程序從入口地址開始存放，則程序的長度不能超過8個字節，否則會影響到下一個中斷源的入口地址的使用。而通常的情況下，中斷服務程序的長度不止8個字節，因此，常見的處理方法是：在入口地址處存放一條無條件轉移指令，通過這條轉移指令轉向對應的中斷服務程序入口，中斷服務程序以RETI為結束。中斷請求的撤銷CPU響應中斷請求，在中斷返回(RETI)之前，該中斷請求應被撤除，否則會引發中斷請求標志IE;對于電平觸發方式的外部中斷請求，中斷標志的撤銷是自動的，由于造成中斷請求的低電平繼續存在，所以在響應中斷后再次會產生中斷請求，為此響0003H,INT1中斷入口地址是000BH,下面介紹單片機外部中斷的設置與應用。4.2每秒鐘的設定延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時4.3計數器初值計算定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到TH和TL中的。我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為C和計數初值設定為TC可得到如下計算通式：8由交通燈自動控制程序一開始可以看到，四個紅燈很快閃亮，然后就是相應的二極管點亮情況。緊接著就是數碼管的六十秒倒計時顯示，二極管的點亮到倒計時之間時間很短暫，所以視覺可以是同時發生的。同樣按中斷控制鍵看到不同的結果。仿真結果如下所示。結果如下所示。船世交通燈運行仿真圖丑黃燈閃亮時的仿真圖9用也用也肉d招d26總結與體會在此次設計過程中，通過查找大量相關資料，并且在動手設計和制作之前，我積極向電氣智能化集成技術人員學習交流，通過合作，群策群力，在此次設計和制作過程中，不僅提升了我個人的專業素養和理論知識以及實踐經歷，更激發了我對電氣工然而，本次設計本不是一帆風順的，由于我是專科畢業層次的學生，專業技術水平有限，在原理圖的制作設計過程中，我深深地感受并深刻體會到了理論知識及實踐最終，本次設計按要求已基本完成，自我感覺還是存在很多設計缺陷，然而奈何個人專業能力有限，只能止步于此，慚愧![1]張迎新