第三章 交通灯单片机控制

　　3.1 硬件电路

　　3,1.1芯片选用：

　　选用设备8031单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07，MAX692“看门狗”一片，共阴极的七段数码管两个，双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。

　　3.1.2 硬件电路图：

　　3.1.3 系统工作原理：

　　1.开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统。

　　2.由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口传送信息，由8255的PA口显示红、绿、黄等的燃亮情况;由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。

　　3.8051通过设置各个信号等的燃亮时间，通过8031设置，绿、红时间分别为60秒，80秒循环由8051的P0口向8255的数据口输出。

　　4.通过8051单片机的P3.0位来控制系统的工作或设置初值，当牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。

　　5.红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后恢复正常。

　　6.增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。

　　7.绿灯时间倒计时完毕，重新循环。

　　3.2 软件设计

　　3.2.1每秒钟的设定：

　　利用MCS-51内部定时器材溢出中断来确定1秒的时间。

　　3.2.2 计数器初值计算：

　　定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的，他是以加法计数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC，即：

　　TC=M-C;式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关，在方式0时M为213;在方式1时M的值为216;在方式2和3时为28。

　　3.2.3 综合计算：

　　T=(M-TC)T1 或者 TC=M-T/T1 式中T1是单片机时钟周期的12倍;TC为定时初值。这种方法在使用后悔超过计数器的最大定时间，所以再采用定时器和软件相结合的办法。

　　3.2.4 设定一秒的方法：

　　我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒，这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求,进入他的中断服务子程序，在中断子程序中，CPU先使软件计数器减1，然后判断它是否为零，为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。

　　3.2.5 程序设计：

　　1.主程序：

　　定时器定时50毫秒，故T0工作于方式1，初值：

　　TC=M-T/T1=216-50ms/1us=3CBOH

　　ORG 1000H

　　START:MOV TMOD, #01H; 令T0为定时器方式1

　　MOV TH0， #3CH; 装入定时器初值

　　MOV TL0， #BOH;

　　MOV IE, #82H; 开T0中断

　　SEBT TR0; 启动T0计数器

　　MOV R0， #14H; 软件计数器赋初值

　　LOOP: SJMP S; 等待中断

　　2.中断服务子程序：

　　ORG 000BH

　　AJMP BRT0

　　ORG 00BH

　　BRT0：DJNZ R0，NEXT AJMP TIME; 跳转到时间及信号灯显示子程序

　　DJNZ:MOV R0，#14H; 恢复R0值

　　MOV TH0，#3CH; 重装入定时器初值

　　MOV TL0，#BOH;

　　MOV IE, #82H

　　RET1

　　END

　　3.3 软件延时

　　MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8051单片机的工作频率为6MHX，机器周期与主频由关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*(1/6M)=2us，我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。

　　3.4时间及信号灯显示

　　当定时器定时为1秒时，程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示信号灯时间，同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把所有的灯色的时间显示完后再重新给时间计数器赋初值，重新进入循环。由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所以可以用复位方法点亮红，绿，黄发光二极管。

　　3.5 程序

　　实现交通灯的交替控制及特殊情况(如急救车等)通过时 ，通过外中断实现：

　　North_South_Red BIT P1.0

　　North_South_Yellow BIT P1.1

　　North_South_Green BIT P1.2

　　East_West_Red BIT P1.3

　　East_West_Yellow BIT P1.4

　　East_West_Green BIT P1.5

　　Scd EQU 30H ;秒

　　ORG 0000H

　　JMP START

　　ORG 0003H

　　JMP INIT0

　　ORG 000BH

　　JMP TIME0

　　交通灯交替工作时，红绿黄交替点亮： 红灯亮33秒钟后绿灯亮27秒，然后闪烁3秒，最后黄灯点亮三秒 ，循环。

　　TIME0:

　　MOV TH0,#30H

　　MOV TL0,#0B0H

　　INC 31H

　　MOV A,31H

　　N: CJNE A,#20,EXIT ;判断是否到一秒

　　MOV 31H,#0

　　INC Scd

　　MOV A,Scd

　　CJNE A,#27,NEXT1 ;判断绿灯是否到27s

　　SETB F0

　　JMP EXIT

　　NEXT1: MOV A,Scd

　　CJNE A,#30,NEXT2 ;判断绿灯是否亮30s

　　CLR F0

　　MOV P1,#0EEH

　　JMP EXIT

　　NEXT2:

　　MOV A,Scd

　　CJNE A,#33,NEXT3

　　MOV P1,#0F3H ;初始化

　　NEXT3:

　　MOV A,Scd

　　CJNE A,#60,NEXT4

　　SETB 00H

　　JMP EXIT

　　NEXT4: MOV A,Scd

　　CJNE A,#63,NEXT5

　　CLR 00H

　　MOV P1,#0F5H

　　JMP EXIT

　　NEXT5: MOV A,Scd

　　CJNE A,#66,EXIT

　　MOV P1,#0DEH

　　MOV Scd,#0

　　EXIT: RETI

　　外中断：东西方向出现特殊情况 时南北红灯亮，东西绿灯亮，延时10s。

　　INIT0:

　　PUSH PSW

　　PUSH ACC

　　CLR EA

　　MOV R2,P1 ;保存数据

　　MOV P1,#0F6H

　　CALL DELLAY10S

　　MOV P1,R2 ;恢复

　　SETB EA

　　POP ACC

　　POP PSW

　　RETI

　　主程序：

　　START:

　　MOV Scd, #00H

　　MOV 31H, #00H

　　MOV P1, #0FFH

　　CLR 00H

　　CLR F0

　　MOV TMOD, #01H ;设定定时器1

　　MOV IE, #83H ;设定中断使能 定时器中断0、外部中断0和1

　　MOV SP, #60H

　　MOV TH0, #30H

　　MOV TL0, #0B0H

　　SETB TR0

　　LOOP:

　　JNB F0,N0

　　CPL East_West_Green ;绿灯闪三秒

　　CALL DELAY500MS

　　JMP N1

　　N0:

　　JNB 00H,N1

　　CPL North_South_Green ;绿灯闪三秒

　　CALL DELAY500MS

　　N1:

　　JMP LOOP第四章 总结

　　本系统实现了红、绿灯燃亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示。车辆闯红灯报警;绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。

　　通过此次课题的研究，让我更加深入的了解了单片机的一些功能，对于单片机在日常生活中的运用有了更深层次的了解。在研究时也发现了自身对于单片机的不理解之处，并查看相关书籍等资料解决了不懂的问题。结合实际工作中的实践，和这次的毕业论文撰写，了解了很多也学到了很多。同时，对以前所学的专业知识，有了进一步的加深和巩固。

参考文献

　　[1] 张国锋.单片机原理及应用[J].高等教育研究，200.9.8

　　[2] 张毅坤.单片微型计算机原理及运用，西安电子科技大学出版社，1998

　　[3] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004.5

　　[4] 胡乾斌.单片机原理与应用[M].华中科技大学出版社.2006

　　[5] 张毅刚.单片机原理及接口技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1990

　　[6] 雷丽文.微机原理与接口技术，北京:电子工业出版社，1997.2

　　[7] 余锡存 曹国华.单片机原理及接口技术，陕西:西安电子科技大学出版社，2000.7

致谢

　　通过这段时间的研究设计学习，我学到了很多以前不知道的知识，并且在学习中培养了一种做事情一丝不苟的态度和耐心，为以后的工作打下了坚实的基础。

　　在此我要向我们论文的指导老师表示衷心的感谢，可以让我通过这次机会系统学习了单片机的有关知识，并能具体结合实践生活完成交通灯的设计，他幽默，风趣，严谨的教学作风将是我学习的榜样。