2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  電子信息與通信工程畢業(yè)設(shè)計</p><p>  基于單片機及無線通信技術(shù)的盲人交通提示系統(tǒng)設(shè)計</p><p>  學(xué)生姓名: </p><p>  指導(dǎo)教師: (自己改) </p><p>  所在學(xué)院:(自己改)</p><p>  專 業(yè):(自己改)</

2、p><p><b>  摘 要</b></p><p>  系統(tǒng)以單片機89C51為核心,結(jié)合ISD1420芯片、NRF401芯片實現(xiàn)盲人交通燈系統(tǒng)設(shè)計. 本系統(tǒng)利用單片機中斷實現(xiàn)對緊急情況的控制,整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,功能全面,達到了人機交互控制交通燈的指標(biāo).</p><p>  關(guān)鍵詞:單片機; 82C51芯片;人機交互;交通燈</p>

3、<p><b>  引 言</b></p><p>  隨著經(jīng)濟的發(fā)展,日常交通越來越繁忙,在交通控制中,交通燈扮演著不可缺少的角色,在十字路口中,交通燈就更加重要了. 本文著重介紹盲人十字路口(東西南北方向)交通燈的設(shè)計和實現(xiàn).</p><p><b>  1單片機概述</b></p><p>  單片機微

4、型計算機是微型計算機的一個重要分支,也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機,特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制器。</p><p>  通常,單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成,內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件:中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此,單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合,便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>  單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展,目前單片

5、機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展,它們的CPU功能在增強,內(nèi)部資源在增多,引角的多功能化,以及低電壓底功耗。</p><p><b>  芯片簡介</b></p><p>  1.1 MSC-51芯片簡介</p><p>  MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>  8051是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品,我們以

6、這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。    8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說明:</p><p><b>  ·中央處理器:</b></p><p>  中央處理器(CPU)是

7、整個單片機的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>  ·數(shù)據(jù)存儲器(RAM)</p><p>  8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問,而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)

8、,所以,用戶能使用的RAM只有128個,可存放讀寫的數(shù)據(jù),運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>  程序存儲器(ROM):</p><p>  8051共有4096個8位掩膜ROM,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>  ·定時/計數(shù)器(ROM):</p><p>  8051有兩個16位的可編程定時

9、/計數(shù)器,以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>  ·并行輸入輸出(I/O)口:</p><p>  8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p><b>  ·全雙工串行口:</b></p><p>  8051內(nèi)置一個全雙工

10、串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b>  ·中斷系統(tǒng)</b></p><p>  8051具備較完善的中斷功能,有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷,可滿足不同的控制要求,并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>

11、  ·時鐘電路</b></p><p>  8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路,用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序,但8051單片機需外置振蕩電容。</p><p>  單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型,一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式,即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu),另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu),即普林斯頓(Princeton

12、)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>  下圖是MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。</p><p><b>  圖2</b></p><p>  MCS-51的引腳說明:</p><p>  MCS-51系列

13、單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時鐘線兩根,4組8位共32個I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用?,F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:</p><p>  MCS-51的引腳說明:</p><p>  MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙

14、列直接DIP結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時鐘線兩根,4組8位共32個I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用?,F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:如圖3</p><p><b>  圖3</b></p><p>  Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳,當(dāng)8051通電,時鐘電路開始工作,在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以

15、上的高電平,系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后,程序計數(shù)器PC指向0000H,P0-P3輸出口全部為高電平,堆棧指針寫入07H,其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后,系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而,初始復(fù)位不改變RAM(包括工作寄存器R0-R7)的狀態(tài),8051的初始態(tài)。</p><p>  8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位,也可以是手動復(fù)位,見下圖4。此外,RESET/Vpd還是一復(fù)用腳,

16、Vcc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p><b>  圖4</b></p><p>  Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時,ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時,ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號,這個信號可以用于識別單片機是否工作,也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點,

17、當(dāng)訪問外部程序存儲器,ALE會跳過一個脈沖。</p><p>  如果單片機是EPROM,在編程其間,將用于輸入編程脈沖。</p><p>  ·Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時,此腳輸出負(fù)脈沖選通信號,PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上,外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上,由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>  ·Pin31:E

18、A/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線,8051和8751單片機,內(nèi)置有4kB的程序存儲器,當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時,讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù),而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平,則不管地址大小,一律讀取外部程序存儲器指令。顯然,對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。</p><p>  在編程時,EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。</p><p>

19、;  1.2 8255芯片簡介</p><p>  8255可編程并行接口芯片簡介:</p><p>  8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口,即A口、B口和C口,對應(yīng)于引腳PA7~PA0、PB7~PB0和PC7~PC0。其內(nèi)部還有一個控制寄存器,即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C口作為控制或狀態(tài)信息的端口,它在方式字的控制下,可以分成4位的端口,每個端口包含一個

20、4位鎖存器。它們分別與端口A/B配合使用,可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。</p><p>  8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明:</p><p>  8255有兩種控制命令字;一個是方式選擇控制字;另一個是C口按位置位/復(fù)位控制字。其中C口按位置位/復(fù)位控制字方式使用較為繁難,說明也較冗長,故在此不作敘述。</p><p>  方式控制字格式說

21、明如表1:</p><p><b>  表1</b></p><p>  D7:設(shè)定工作方式標(biāo)志,1有效。</p><p>  D6、D5:A口方式選擇</p><p><b>  0 0 —方式0</b></p><p><b>  0 1 —方式1</b&

22、gt;</p><p><b>  1 ×—方式2</b></p><p>  D4:A口功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p>  D3:C口高4位功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p>  D2:B口方式選擇 (0=方式0,1=方式1)</p><p> 

23、 D1:B口功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p>  D0:C口低4位功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p>  8255可編程并行接口芯片工作方式說明:</p><p>  方式0:基本輸入/輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存,輸入不能鎖存。</p><p>  方式

24、1:選通輸入/輸出方式。這時A口或B口的8位外設(shè)線用作輸入或輸出,C口的4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。</p><p>  方式2 :雙向總線方式。只有A口具備雙向總線方式,8位外設(shè)線用作輸入或輸出,此時C口的5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。</p><p>  1.3 74LS373簡介</p><p>  74LS373 是一種帶三態(tài)

25、門的8D鎖存器,其管腳示意圖如下示:</p><p>  其中:1D-8D為8個輸入端。</p><p>  1Q-8Q為8個輸出端。</p><p>  LE為數(shù)據(jù)打入端:當(dāng)LE為“1”時,鎖存器輸出</p><p>  狀態(tài)同輸入狀態(tài);當(dāng)LE由“1”變“0”時,數(shù)據(jù)</p><p><b>  打入鎖存器

26、</b></p><p>  OE為輸出允許端:當(dāng)OE=0時,三態(tài)門打開;</p><p>  當(dāng)OE=1時,三態(tài)門關(guān)閉,輸出高阻。</p><p><b>  2 系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>  2.1交通管理的方案論證</p><p>  東西、南北兩干道交于一個十字路

27、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間。設(shè)東西道比南北道的車流量大,指示燈燃亮的方案如表2。</p><p><b>  表2</b></p><p>  表2說明: </p><p>

28、  (1)當(dāng)東西方向為紅燈,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。時間為60秒。</p><p> ?。?)黃燈閃爍5秒,警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p><p> ?。?)當(dāng)東西方向為綠燈,此道車輛通行;南北方向為紅燈,南北道車輛禁止通過,行人通行。時間為80秒。 東西方向車流大 通行時間長。</p>&l

29、t;p> ?。?)這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。</p><p><b>  2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>  選用設(shè)備8031(AT89S52)單片機一片選用設(shè)備:8031單片機一片,8255并行通用接口芯片一片,74LS07兩片,MAX692‘看門狗’一片,共陰極的七段數(shù)碼管兩個雙向晶閘管若干,

30、7805三端穩(wěn)壓電源一個,紅、黃、綠交通燈各兩個,開關(guān)鍵盤、連線若干。</p><p>  2.2.1 系統(tǒng)總框圖如下:</p><p><b>  圖6 </b></p><p>  2.2.2 交通燈硬件線路部分圖 </p><p>  3.1 語音電路的設(shè)計</p><p> 

31、 ISD1420芯片介紹</p><p>  ISD1400系列語音芯片是ISD(Information Storage Device)公司生產(chǎn)的。它包括時鐘振蕩器、128K可編程電擦除只讀存儲(EEPROM)、低噪前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差分功率放大器等電路。ISD1400系列語音芯片采用直接存儲模擬信號,自動待機省電,可編程電擦除只讀存儲和總線技術(shù),高保真、錄音數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于同

32、單片機接口。ISD1420是ISD1400系列中語音時長為20S的語音芯片。</p><p>  ISD1400系列語音芯片具有下列特點:</p><p> ?。?).采用直接模擬量存儲技術(shù)(DAST),重顯優(yōu)質(zhì)原音。</p><p> ?。?)零功率信息存儲,無需備用電池,存儲的信息可保留10年以上。</p><p> ?。?)易于使用,無

33、需編程,可隨意改變錄音內(nèi)容,錄放次數(shù)達10萬次以上。</p><p> ?。?)具有自動省電功能,錄音和回放后即刻進入等待模式,僅需0.5μA維持電流。</p><p> ?。?)可分段存儲多段信息。</p><p><b> ?。?)自帶時鐘源。</b></p><p> ?。?)高抗干擾性能。</p>

34、<p> ?。?)單+5V標(biāo)準(zhǔn)電源供電。</p><p> ?。?)可直接驅(qū)動8~16Ω喇叭工作,輸出不失真功率大于50 Mw.也可作激勵信號單端輸出,外接功率放大器,輸出功率為額定輸出功率的1/4,約為12mW左右。</p><p>  (10)采用總線技術(shù),適于同單片機接口。</p><p>  ISD1420錄音時間為20S,它最多可錄音160個語音

35、段,語音段最短時間可達到0.125S[12]。</p><p>  其管腳排列如圖7所示:</p><p>  圖7 ISD1420管腳圖</p><p><b>  主要管腳介紹如下:</b></p><p>  A0~A7——地址或操作模式控制端,當(dāng)A6和A7不全為高電平時,A0~A7為分段錄音信息地址線,不同的地

36、址對應(yīng)不同的錄音片段,A6和A7全為高電平時,A0~A5用于選擇操作模式。</p><p>  MIC——話筒輸入端,話筒輸入信號通過電容交流耦合至此引腳并傳給片上預(yù)放大器,片上自動增益控制(AGC)電路控制預(yù)放大器的增益在15~24dB之間。耦合電容值和該端內(nèi)阻(10kΩ)決定語音信號通頻帶下限頻率。</p><p>  ANA IN——模擬信號輸入端,對于話筒輸入,ANA IN引腳應(yīng)通

37、過外部電容與ANA OUT引腳連接,若為外部輸入信號,則要直接通過電容耦合到此端。耦合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率。 </p><p>  SP+、SP-——喇叭輸出端,該端可直接驅(qū)動16Ω喇叭。可采用雙端輸出驅(qū)動喇叭,也可采用單端輸出驅(qū)動喇叭,不過雙端輸出信號的功率是單端的四倍,單端輸出需要該腳與喇叭之間串接100μF的交流耦合電容,錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。</p><p&

38、gt;  RECLED——工作狀態(tài)指示端,在錄音或放音時該端輸出低電平,可驅(qū)動一個LED來指示狀態(tài)。</p><p>  PLAYL——電平觸發(fā)放音控制端,該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈3?,芯片進入放音狀態(tài)。</p><p>  REC——錄音觸發(fā)端,REC一旦變?yōu)榈碗娖?,芯片就進入錄音狀態(tài)。</p><p>  語音電路設(shè)計部分電路中包含了為語音系統(tǒng)供電的電源部分電路設(shè)計

39、。電源部分采用二極管整流電路,接在電源變壓器的次級輸出端,用四個二極管組成橋式整流電路。它們的后級為濾波電容,交流電整流后,要求將交流成分濾的越干凈越好,所以濾波電容選用大容量的電解電容[13]。</p><p><b>  電路如圖8所示</b></p><p>  圖8 ISD1420與單片機接口電路</p><p>  并且設(shè)有兩種語音

40、工作模式:自動和人工兩種播報方式。在通常情況下,語音處于自動播報狀態(tài),只要來車系統(tǒng)自動產(chǎn)生語音通知道口值守人員和來往行人;遇有特出情況,值守人員可以自行將開啟人工播報方式,用與語音板相連接的麥克風(fēng)對發(fā)布通知。</p><p>  實驗過程中發(fā)現(xiàn)的ISD1420芯片使用應(yīng)該注意的幾個問題:</p><p> ?。?)該芯片所有控制端、地址端必須可靠的接地或接高電平,不能懸空,否則會出現(xiàn)停播的

41、現(xiàn)象。</p><p> ?。?)為了充分發(fā)揮其優(yōu)質(zhì)高保真的特點,應(yīng)注意:AGC阻容盡量靠近芯片,且連線要盡量的短;電源地線寬度應(yīng)在0.88mm以上。</p><p> ?。?)芯片的SP+,SP-端一定不能直接接地,只能接喇叭或是懸空。</p><p>  3.2 NRF401電路設(shè)計</p><p>  NRF401 無線收發(fā)芯片采用FS

42、K 調(diào)制解調(diào)技術(shù),最高工作速率可以達到20 KbitPs ;發(fā)射功率可以調(diào)整,最大發(fā)射功率是+ 10 dBm。NRF401 的天線接口設(shè)計為差分天線,以便于使用低成本的PCB 天線。它要求非常少的外圍元件,無需聲表濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件, 只需要便宜且易于獲得的4 MHz晶體,收發(fā)天線合一。無需進行初始化和配置,不需要對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼,有2 個工作頻寬(433.92P434.33 MHz) ,工作電壓為2.7~5 V ,還具有

43、待機模式,可以更省電和高效。NRF401 無線收發(fā)芯片的結(jié)構(gòu)框圖如圖9所示。</p><p>  圖9 NRF401 結(jié)構(gòu)框圖</p><p>  NRF401 有3 種工作模式: 收模式(RX) 、發(fā)模式( TX) 和等待模式(Std1by) 。 工作模式可由3 個引腳設(shè)定,分別是TXEN、CS 和PWR-UP。因此通過單片機控制NRF401 的工作模式,使其處于接收、發(fā)射、等待任

44、一種狀態(tài),實現(xiàn)半雙工通信。 若PWR = 0 ,TXEN 和CS 任意,系統(tǒng)為待機狀態(tài)。若TXEN = 1 ,為發(fā)送狀態(tài); TXEN = 0 ,為接收狀態(tài)。CS 為信道的選通端,CS = 0 選通信道為433.92 MHz ;CS = l 選通信道為434.33 MHz。其主要特性如下:</p><p>  1) 工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段;</p><p>  2) 工作速率最高可達2

45、0 KbitPs ;</p><p>  3) FSK調(diào)制,抗干擾能力強;</p><p>  4) 采用PLL 頻率合成技術(shù),頻率穩(wěn)定性極好;</p><p>  5) 靈敏度高達- 105 dBm ;</p><p>  6) 功耗小, 接收狀態(tài)250 μA , 待機狀態(tài)僅為8μA ;</p><p>  7) 最

46、大發(fā)射功率達+ 10 dBm ;</p><p>  8) 低工作電壓(217 V) ,可滿足低功耗設(shè)備的要求;</p><p>  9) 具有多個頻道,可方便地切換工作頻率;</p><p>  10) 因采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計,使用無需申請許可證,開闊地的使用距離最遠可達1 000 m ;</p><p>  NRF401

47、接收機使用頻移鍵控( FSK) 調(diào)制方式,改善了噪聲環(huán)境下的系統(tǒng)性能。NRF401 另一個非常重要的特性是接收機的頻帶外阻抗很高(out -of - band blocking) ,這意味著它不需要外部聲表面波(SAW) 濾波器。此外NRF401 的解調(diào)器是DC 平衡的,因此可以使用任何一種協(xié)議,也可以使用各種‘0’、‘1’序列,因而無需浪費單片機寶貴的處理資源來進行曼徹斯特編碼。</p><p>  Nrf40

48、1的具體電路圖如圖7所示,1腳和20腳之間連接的是振蕩電路,采用4MHz的高穩(wěn)定性晶振;9腳是數(shù)據(jù)的輸入引腳,10腳是數(shù)據(jù)的輸出引腳,與主控板ARM的UARI輸入輸出接口相連;連接在奸-PWR端和vss之間的電阻R4可設(shè)置輸出功率,可以通過選擇不同的R4值來調(diào)整發(fā)射功率,發(fā)射功率越大,傳輸距離越遠,但芯片消耗電流也越大,所以在滿足距離要求的前提下,通過設(shè)置R4來選擇合適的發(fā)射功率,本文系統(tǒng)使用的R4=22ko,最大發(fā)射功率為 +1odB

49、m(具體內(nèi)容參考 3.2.3.2節(jié))。PLL回路濾波器是外接的單端2階濾波器,由CS,CS和R3構(gòu)成。VCOI引腳端和VCOZ引腳端之間外接高質(zhì)量片式電感,提高頻率的穩(wěn)定性。18腳和19腳用于控制發(fā)射和接收模式,均與主控板的GPIO相連。巧腳和16腳是環(huán)形天線的連接引腳;天線以差分方式連接到丘RF401,單端天線也可以通過一個差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nRF401。本文設(shè)計的電路采用PCB環(huán)形天線(如圖12所示),整個環(huán)形天線做在PCB上,

50、對于便攜設(shè)備接近效應(yīng)小,比傳統(tǒng)的鞭狀天線或單端天線節(jié)省了空間和生產(chǎn)成本,機構(gòu)上也更穩(wěn)</p><p><b>  固可靠。</b></p><p>  圖12 NRF401射頻模塊電路原理圖</p><p>  4.控制器的軟件設(shè)計</p><p><b>  4.1每秒鐘的設(shè)定</b><

51、/p><p>  延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間,另一種是采用軟延時的方法。</p><p>  5.2計數(shù)器硬件延時</p><p>  5.2.1 計數(shù)器初值計算</p><p>  定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值,這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的,并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢

52、出中斷請求。因此,我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為C和計數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計算通式:</p><p><b>  TC=M-C</b></p><p>  式中,M為計數(shù)器摸值,該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時M為213 ;在方式1時M的值為216;在方式2和3為28</p><p>  4.2.2 計算公式</

53、p><p>  T=(M-TC)T計數(shù)</p><p>  或TC=M-T/T計數(shù)</p><p>  T計數(shù)是單片機時鐘周期TCLK的12倍;TC為定時初值</p><p>  如單片機的主脈沖頻率為TCLK12MHZ ,經(jīng)過12分頻</p><p>  方式0   TMAX=213 *1微秒=8.192毫秒</p

54、><p>  方式1   TMAX=216?。蔽⒚耄?5.536毫秒</p><p>  顯然1秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間,所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題.</p><p>  5.2.3 1秒的方法</p><p>  我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使T0定時50毫秒.這樣每當(dāng)T0到50毫

55、秒時CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請求,進入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中,CPU先使軟件計數(shù)器減1,然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。</p><p>  4.2.4相應(yīng)程序代碼</p><p><b>  (1)主程序 </b></p><p>  定時器需定時50毫秒,故T0工作于方式1?!〕踔担?lt;

56、/p><p>  TC=M-T/ T計數(shù)?。?16?。?0ms/1us=15536=3CBOH</p><p><b>  ORG 1000H</b></p><p>  START: MOV TMOD, #01H ; 令T0為定時器方式1</p><p>  MOV TH0, #3CH ;裝入定時器

57、初值</p><p>  MOV TL0, #BOH  ;</p><p>  MOV IE,   #82H ;開T0中斷</p><p>  SEBT  TR0     ;啟動T0計數(shù)器</p><p>  MOV  RO,  #14H   ;軟件計數(shù)器賦初值</p><p>  LOOP: SJ

58、MP $        ??;等待中斷</p><p> ?。ǎ玻┲袛喾?wù)子程序</p><p>  ORG 000BH</p><p>  AJMP BRTO</p><p><b>  ORG  00BH</b></p><p>  BRTO:DJNZ R0,NEXT</p>

59、;<p>  AJMP TIME ; 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 </p><p>  DJNZ:MOV R0,#14H?。换謴?fù)R0值</p><p>  MOV TH0, #3CH ;重裝入定時器初值</p><p>  MOV TL0, #BOH  ;</p><p>  MOV IE

60、,   #82H </p><p><b>  RET1</b></p><p><b>  END</b></p><p><b>  4.3 軟件延時</b></p><p>  MCS-51的工作頻率為2-12MHZ,我們選用的8031單片機的工作頻率為6MHZ。機器周期

61、與主頻有關(guān),機器周期是主頻的12倍,所以一個機器周期的時間為12*(1/6M)=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù),這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時間。</p><p>  具體的延時程序分析:</p><p>  DELAY:MOV R4,#08H 延時1秒子程序</p><p>  DE2:LCALL DELAY1 </p>

62、<p>  DJNZ R4,DE2</p><p><b>  RET</b></p><p>  DELAY1:MOV R6,#0 延時125ms 子程序</p><p><b>  MOV R5,#0</b></p><p>  DE1: DJNZ R5,$</p

63、><p>  DJNZ R6,DE1</p><p><b>  RET</b></p><p>  MOV RN,#DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為2 機器周期數(shù)為1</p><p>  所以此指令的執(zhí)行時間為2ms </p><p>  DELAY1 為一個雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=6

64、5536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us </p><p>  DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時程序循環(huán)8次,所以125us*8= 1秒</p><p>  由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。</p><p>  4.4 時間及信號燈的顯示</p><p>  4.4.1 80

65、51并行口的擴展</p><p>  8051雖然有4個8位I/O端口,但真正能提供借用的只有P1口,因為P2和P0口通常用于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù),P3口也有它的第二功能。因此,8031通常需要擴展。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計時初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個I/O端口,顯然8031的端口是不夠,需要擴展。</p><p>  擴展的方法有兩種:(1)借用外部

66、RAM地址來擴展I/O端口;(2)采用I/O接口新片來擴充。我們用8255并行接口信片來擴展I/O端口。</p><p>  4.4.2顯示原理:</p><p>  當(dāng)定時器定時為1秒,時程序跳轉(zhuǎn)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(shù)器賦初值

67、 ,重新進入循環(huán)。 </p><p>  4.4.3 8255PA口輸出信號接信號燈:</p><p>  由于發(fā)光二極管為共陽極接法,輸出端口為低電平,對應(yīng)的二極管發(fā)光,所以可以用置位方法點亮紅,綠,黃發(fā)光二極管。</p><p>  4.4.4 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接:</p><p>  LED 燈的顯示原理:通過同名管腳

68、上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點量而顯示不同的字形如 SP,g,f,e,d,c,b,a 管角上加上7FH所以 SP上為0伏,不亮其余為TTL高電平,全亮則顯示為8</p><p><b>  采用共陰級連接:</b></p><p>  其中 PC0\PB0-a,</p><p>  PC1\PB1-b, </p><

69、;p>  PC2\PB2-c,</p><p>  PC3\PB3-d,</p><p>  PC4\PB4-e, </p><p>  PC5\PB5-f,</p><p><b>  PC6\PB6-g</b></p><p>  PC7\PB7 -SP接地</p>&

70、lt;p><b>  表 3 驅(qū)動代碼表</b></p><p>  4.4.5 8255與8051的連接:</p><p>  用8051的P0 口的 p0.7 連接8255的片選信號cs 我們用8031的地址采用全譯碼方式,當(dāng)p0.7 =0 時片選有效, 其他無效, p0.1 p0.1 用于選擇8255端口</p><p> 

71、 P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0</p><p>  A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0</p><p>  X X X X X 0 0 00H為8255 的PA口</p><p>  1 X X X X X

72、 0 1 01H 為8255的PB口</p><p>  1 X X X X X 1 0 02H 為8255的PC口</p><p>  1 X X X X X 1 1 03H 為8255的控制口</p><p>  由于8051是分時對8255和儲存器進行訪問所

73、以8051的P0口不會發(fā)生沖突</p><p><b>  5.5 程序設(shè)計</b></p><p>  5.5.1流程圖如圖所</p><p>  圖 13 程序流程圖</p><p>  4.5.2 程序源代碼</p><p>  ORG 0000H ;主程序的入口地址<

74、/p><p>  LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處</p><p>  ORG 0003H ;外部中斷0的中斷程序入口地址 </p><p>  ORG 000BH ;定時器0的中斷程序入口地址</p><p>  LJMP T0_INT ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程

75、序處</p><p>  ORG 0013H ;外部中斷1的中斷程序入口地址 </p><p>  MAIN : MOV SP,#50H</p><p>  MOV IE,#8EH ;CPU開中斷,允許T0中斷,T1中斷和外部中斷1中斷</p><p>  MOV TMOD,#51H ;設(shè)置T1為

76、計數(shù)方式,T0為定時方式,且都工作于模式1</p><p>  MOV TH1,#00H ;T1計數(shù)器清零</p><p>  MOV TL1,#00H</p><p>  SETB TR1 ;啟動T1計時器</p><p>  SETB EX1 ;允許INT1中斷</p><

77、p>  SETB IT1 ;選擇邊沿觸發(fā)方式</p><p>  MOV DPTR ,#0003H</p><p>  MOV A, #80H ;給8255賦初值,8255工作于方式0</p><p>  MOVX @DPTR, A</p><p>  //ST0:MOV P3 ,#0F0H</p>

78、;<p>  AGAIN: JB P3.1,N0 ;判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時間的初值,若P3.1為1 則跳轉(zhuǎn)</p><p>  MOV A,P1 </p><p>  JB P1.7,RED ;判斷P1.7是否為1,若為1則設(shè)定紅燈時間,否則設(shè)定綠燈時間 </p><p>  MOV R0,#00H

79、 ;R0清零</p><p>  MOV R0,A ;存入東西方向綠燈初始時間</p><p><b>  MOV R3,A</b></p><p>  LCALL DISP1</p><p>  LCALL DELAY</p><p>  AJMP AGAIN</p>

80、<p>  RED: MOV A,P1</p><p>  ANL A,#7FH ;P1.7置0</p><p>  MOV R7,#00H ;R7清零</p><p>  MOV R7,A ;存入東西方向紅燈初始時間</p><p><b>  MOV R3,A</b>

81、</p><p>  LCALL DISP1</p><p>  LCALL DELAY</p><p>  AJMP AGAIN</p><p>  ;-------------------------------------------</p><p>  N0: SETB TR0 ;啟動T

82、0計時器</p><p>  MOV 76H,R7 ;紅燈時間存入76H</p><p>  N00: MOV A,76H ;東西方向禁止,南北方向通行</p><p>  MOV R3,A </p><p>  MOV DPTR,#0000H ;置8255A口,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮&l

83、t;/p><p>  MOV A,#0DDH</p><p>  MOVX @DPTR, A</p><p>  N01: JB P2.0,B0</p><p>  N02: SETB P3.0</p><p>  CJNE R3,#00H,N01 ;比較R3中的值是否為0,不為0轉(zhuǎn)到當(dāng)前指令處執(zhí)行</p&

84、gt;<p>  ;------黃燈閃爍5秒程序------</p><p>  N1: SETB P3.0</p><p>  MOV R3,#05H</p><p>  MOV DPTR,#0000H ;置8255A口,東西,南北方向黃燈亮</p><p>  MOV A,#0D4H</p><p

85、>  MOVX @DPTR,A</p><p>  N11: MOV R4,#00H</p><p>  N12: CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>  N13: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口,南北方向黃燈滅</p><p>  MOV A,#0DDH<

86、/p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  N14: MOV R4,#00H</p><p>  CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>  CJNE R3,#00H,N1 ;閃爍時間達5秒則退出</p><p>  ;---------------------

87、---------------------------------------</p><p>  N2: MOV R7,#00H</p><p>  MOV A,R0 ;東西通行,南北禁止</p><p><b>  MOV R3,A</b></p><p>  MOV DPTR,#0000H ; 置8255

88、A口,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮</p><p>  MOV A,#0EBH</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  N21: JB P2.0,T03</p><p>  N22: CJNE R3,#00H,N21</p><p>  ;------黃燈閃爍5秒程序------&l

89、t;/p><p>  N3: MOV R3,#05H</p><p>  MOV DPTR,#0000H ;置8255A口,東西,南北方向黃燈亮</p><p>  MOV A,#0E2H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  N31: MOV R4,#00H</p>

90、<p>  CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>  N32: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口,南北方向黃燈滅</p><p>  MOV A,#0EBH</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  N33: MOV R4,#00H<

91、/p><p>  CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>  CJNE R3,#00H,N3 ;閃爍時間達5秒則退出</p><p><b>  SJMP N00</b></p><p>  ;------闖紅燈報警程序------</p><p>  B0:

92、 MOV R2,#03H ;報警持續(xù)時間3秒</p><p>  B01: MOV A,R3</p><p>  JZ N1 ;若倒計時完畢,不再報警</p><p>  CLR P3.0 ;報警 </p><p>  CJNE R2,#00H,B01 ;判斷3秒是否結(jié)束

93、</p><p><b>  SJMP N02</b></p><p>  ;------1秒延時子程序-------</p><p>  N7: RETI</p><p>  T0_INT:MOV TL0,#9AH ;給定時器T0送定時10ms的初值</p><p>  MO

94、V TH0,#0F1H </p><p><b>  INC R4</b></p><p><b>  INC R5</b></p><p>  CJNE R5,#0FAH,T01 ;判斷延時是否夠一秒,不夠則調(diào)用顯示子程序</p><p>  MOV R5,#00H ;R5清零

95、</p><p>  DEC R3 ;倒計時初值減一</p><p>  DEC R2 ;報警初值減一</p><p>  T01: ACALL DISP ;調(diào)用顯示子程序</p><p>  RETI ;中斷返回</p><p

96、>  ;------顯示子程序------</p><p>  DISP: JNB P2.4,T02</p><p>  DISP1: MOV B,#0AH</p><p>  MOV A,R3 ;R3中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>  DIV AB</b></p>

97、<p><b>  MOV 79H,A</b></p><p><b>  MOV 7AH,B</b></p><p>  DIS: MOV A,79H ;顯示十位</p><p>  MOV DPTR,#TAB</p><p>  MOVC A,@A+DPTR&

98、lt;/p><p>  MOV DPTR,#0002H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  MOV DPTR,#0001H</p><p>  MOV A,#0F7H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  LCALL DELAY</p

99、><p>  DS2: MOV A,7AH ;顯示個位</p><p>  MOV DPTR,#TAB </p><p>  MOVC A,@A+DPTR</p><p>  MOV DPTR,#0002H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  M

100、OV DPTR,#0001H</p><p>  MOV A,#0FBH</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p><b>  RET</b></p><p>  ;------東西方向車流量檢測程序------</p><p>  T03: MOV A,R3</p&

101、gt;<p>  SUBB A,#00H ;若綠燈倒計時完畢,不再檢測車流量</p><p>  JZ N3 </p><p>  JB P2.0,T03</p><p>  INC R7 </p><p>  CJNE R7,#64H,

102、E1 </p><p>  MOV R7,#00H ;中斷到100次則清零</p><p>  E1: SJMP N22</p><p>  ;------東西方向車流量顯示程序------</p><p>  T02: MOV B,#0AH</p><p>  MOV A,R7

103、 ;R7中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>  DIV AB</b></p><p><b>  MOV 79H,A</b></p><p><b>  MOV 7AH,B</b></p><p>  DIS3: MOV A,79H

104、 ;顯示十位</p><p>  MOV DPTR,#TAB</p><p>  MOVC A,@A+DPTR</p><p>  MOV DPTR,#0002H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  MOV DPTR,#0001H</p><p>  M

105、OV A,#0F7H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  LCALL DELAY</p><p>  DS4: MOV A,7AH ;顯示個位</p><p>  MOV DPTR,#TAB </p><p>  MOVC A,@A+DPTR</p>

106、<p>  MOV DPTR,#0002H</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p>  MOV DPTR,#0001H</p><p>  MOV A,#0FBH</p><p>  MOVX @DPTR,A</p><p><b>  LJMP N7</b><

107、;/p><p>  ;------延時4MS子程序----------</p><p>  DELAY: MOV R1,#0AH</p><p>  LOOP: MOV R6,#64H</p><p><b>  NOP</b></p><p>  LOOP1: DJNZ R6,LOOP1<

108、;/p><p>  DJNZ R1,LOOP</p><p>  RET </p><p>  ;------字符表------</p><p>  TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH </p><p><b>  END<

109、/b></p><p><b>  5 結(jié)論</b></p><p>  本系統(tǒng)就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引腳。系統(tǒng)統(tǒng)采用MSC-51系列單片機at80c51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器,實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8031芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能;紅綠燈循環(huán)點亮,倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示(交通

110、燈信號通過PA口輸出,顯示時間直接通過8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管);車(或人)輛闖紅燈報警;綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定,如果有需要可以設(shè)計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn) 。</p><p>  通過這次畢業(yè)設(shè)計,使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、

111、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程,以及在常用編程設(shè)計思路技巧(特別是匯編語言)的掌握方面都能向前邁了一大步,為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>  致謝</b></p><p>  在這次課程設(shè)計的完成過程中,我得到了許多人的幫助。</p><p>  首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助,這

112、是我能順利完成這次報告的主要原因,更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題,讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間,我不僅學(xué)到了許多新的知識,而且也開闊了視野,提高了自己的設(shè)計能力。</p><p>  其次,我要感謝幫助過我的同學(xué),他也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計上的難題。同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。</p><p>  最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和

113、同學(xué)</p><p><b>  參考文獻</b></p><p> ?。?)呂能元,孫育才,楊峰. MCS-51單片微型計算機原理·接口技術(shù)·應(yīng)用實例.第一版. 北(2)京科技出版社.1993年12月</p><p>  (3)童本敏.標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊TTL集成電路.第一版. 北京 電子工業(yè)出版社.1989年5月<

114、;/p><p>  (4)黃賢武.傳感器實際應(yīng)用電路設(shè)計. 成都電子科技大學(xué)出版社.1997年</p><p> ?。?)李廣軍 實用接口技術(shù) 電子科技大學(xué)出版社 1998.2 </p><p><b>  (6)網(wǎng)絡(luò)資源: </b></p><p> ?。?)張毅坤. 單片微型計算機原理及應(yīng)用,西安電子科技大學(xué)出版社 1

115、998</p><p> ?。?)余錫存 曹國華.單片機原理及接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.</p><p> ?。?)雷麗文 等.微機原理與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1997.2</p><p>  (10)黃智偉,朱衛(wèi)華通用無線數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計儀表技術(shù)</p><p>  2001年,第5期,45一4

116、6</p><p> ?。?1)李冬梅用89C51單片機實現(xiàn)5DLC方式通訊江西煤炭科技2001年,第4期,38一39</p><p> ?。?2)王蘭勛,張鎖良單片機串行通信中糾突發(fā)錯誤的軟件實現(xiàn)河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2001年,第21卷,第1期,85一89</p><p> ?。?3)馬寶甫一種混合糾錯算法及其單片機軟件實現(xiàn)山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報1997年,第16

117、卷,第3期,270一274</p><p> ?。?4)魄永安cRC一16編碼在單片機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的實現(xiàn)探測與控制學(xué)報2000年6月,第22卷,第2期,60一64</p><p> ?。?5)薛麗萍用單片機實現(xiàn)的磁卡讀卡機電子技術(shù)應(yīng)用1998年第5期68~70</p><p>  鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文參考文獻</p><p>  (16)王

118、瑞紅,劉俊波采用單片機編程實現(xiàn)(15,7)BCH碼的編譯碼煤礦自動化</p><p>  1998年,第2期,36一37</p><p> ?。?7)劉永強用FIFo芯片實現(xiàn)雙單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送淮海工學(xué)院學(xué)報2000年9月,第9卷,第3期,22一24</p><p> ?。?8)王蘭勛,張鎖良單片機串行通信中糾突發(fā)錯誤的軟件實現(xiàn)河北大學(xué)學(xué)報</p>

119、<p>  (自然科學(xué)版)2001年3月,第21卷,第1期,85一90</p><p>  (19)黃建國Pc機與單片機多機實時通信的設(shè)計與實現(xiàn)電子工程師2001年,第7期,24一26</p><p> ?。?0)滕強院,李紅,伍小潔用89C52單片機實現(xiàn)FSK調(diào)制解調(diào)</p><p>  電子技術(shù)2001年,第1期,30一33</p>&l

120、t;p> ?。?1)杜耀華,李治斌基于單片機的邏輯加密Ic卡讀寫器的設(shè)計電子工程師2002年,第2期,9一11</p><p> ?。?2)游道明,陳堅基于DEs的滾動加密算法在機車防盜系統(tǒng)中的單片機實現(xiàn)</p><p>  微型電腦應(yīng)用2001年,第17卷,第12期,33一36</p><p>  (23)張國云,彭仕玉加密型Ic卡與AT89c51單片機接口

121、程序設(shè)計電子與自動化2000年,第5期,32~34</p><p> ?。?4)李洪義,陳馬丁,荊西京,鄭增卯邏輯加密Ic卡與單片機接口軟硬件設(shè)計電子技術(shù)應(yīng)用1998年,第10期,18一19</p><p> ?。?5)王雷,王幸之單片機軟硬件監(jiān)視抗干擾技術(shù)電子與自動化</p><p>  2000年,第3期,49一51</p><p>  

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