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文檔簡介
1、<p> 揚(yáng)州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校</p><p> 畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p> 題目模擬交通燈 </p><p> 系別電子工程系 </p><p> 專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) </p><p> 班級
2、G09102 </p><p> 姓名</p><p> 學(xué)號</p><p> 指導(dǎo)教師</p><p> 日期2014年6月30號 </p><p><b> 設(shè)計任務(wù)書</b></p>
3、;<p><b> 設(shè)計題目:</b></p><p> 單片機(jī)的交通燈控制器</p><p><b> 設(shè)計要求:</b></p><p> 1.在十字路口的兩個方向上各設(shè)一組紅綠黃燈,顯示順序為: 其中一個方向是綠燈、黃燈、紅燈,另一個方向是紅燈、綠燈、黃燈。</p><p&g
4、t; 2.設(shè)置一組數(shù)碼管,以倒計時的方式顯示允許通過或禁止通行的時間,其中左轉(zhuǎn)燈、綠燈、黃燈、紅燈的持續(xù)時間分別是15S、30S、3S、48S。</p><p> 3.當(dāng)各條路上任意一條出現(xiàn)特殊情況,例如消防車、救護(hù)車或其他需要優(yōu)先放行的車輛時,各方向上均是紅燈亮,倒計時停止,且顯示數(shù)字在閃爍,當(dāng)特殊運行狀態(tài)結(jié)束后,控制器恢復(fù)原來狀態(tài),繼續(xù)正常運行。</p><p><b>
5、 設(shè)計進(jìn)度要求:</b></p><p> 第一周:查找資料,初步確定論文題目;</p><p> 第二周:與老師商討;</p><p> 第三周:確定論文題目;</p><p> 第四周:根據(jù)論文題目進(jìn)一步查找材料;</p><p> 第五周:完成開提報告及論文大綱交老師批閱;</p&
6、gt;<p> 第六周:依據(jù)論文大綱完成論文一稿交老師批閱;</p><p> 第七周:.完成相關(guān)論文簡介、答辯提綱等;</p><p><b> 第八周:定稿打印。</b></p><p> 指導(dǎo)教師(簽名): </p><p><b> 摘 要
7、</b></p><p> 近年來隨著科技的飛速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地深入發(fā)展,同時帶動傳統(tǒng)控制檢測的更新。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用,僅單片機(jī)方面的知識是不夠的,還應(yīng)該根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合,加以完善。</p><p> 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
8、來實現(xiàn)這井然秩序呢?靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用AT89C52系列單片機(jī)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AT89C52芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能;為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了MAX629“看門狗”芯片,避免了系統(tǒng)因為死機(jī)而停止工作的情況發(fā)生;顯示時間直接通過8255的PA、PB口輸出;交通燈信號通過PC口輸出;交通燈的點亮采用VT雙向
9、晶閘管來控制,直接采用220V交流電源驅(qū)動,系統(tǒng)實用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。 </p><p> 關(guān)鍵詞:單片機(jī),看門狗MAX629,交通燈,控制器</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要II</b></p><p> 1 交通燈的發(fā)展及應(yīng)用1&
10、lt;/p><p> 2 控制器系統(tǒng)設(shè)計2</p><p> 2.1交通管理的方案2</p><p> 2.2系統(tǒng)設(shè)計原理3</p><p> 3 芯片的選擇與簡介6</p><p> 3.1 AT89C52芯片簡介6</p><p> 3.2 8255芯片簡介9</p
11、><p> 3.3 數(shù)碼管11</p><p> 4 控制器的軟件設(shè)計12</p><p> 4.1計數(shù)器初值計算12</p><p> 4.2 軟件延時13</p><p> 4.3 AT89C52并行口的擴(kuò)展14</p><p><b> 5 程序設(shè)計16<
12、;/b></p><p> 5.1 流程圖16</p><p> 5.2 程序清單18</p><p> 6 看門狗硬件電路22</p><p> 6.1軟件看門狗22</p><p> 6.2硬件看門狗23</p><p> 7 系統(tǒng)的調(diào)試與運行方案25</
13、p><p> 7.1實驗步驟25</p><p> 7.2系統(tǒng)內(nèi)存分配和I/0接口26</p><p> 7.3 實驗程序原代碼27</p><p><b> 8 結(jié) 論30</b></p><p><b> 致 謝31</b></p><
14、;p><b> 參考文獻(xiàn)32</b></p><p> 1 交通燈的發(fā)展及應(yīng)用</p><p> 目前紅綠燈安裝在各個道口上,已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。</p><p> 1858年,在英國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)械扳手式信號燈,用以指揮馬車通行。這是世界上
15、最早的交通信號燈。1868年,英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上,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。</p><p> 1914年,電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。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5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”,綠燈亮表示“通
16、行”。</p><p> 1918年,又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈,一種是把壓力探測器安在地下,車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈;另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈,司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭,就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時,它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間,推遲汽車放行,以免發(fā)生交通事故。</p><p> 信號燈的出現(xiàn)
17、,使交通得以有效管制,對于疏導(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《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號,面對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)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號,面對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,面對黃燈的車輛不能越過停車線,但車輛已十分接近
18、停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。</p><p><b> 2 控制器系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p> 2.1交通管理的方案</p><p> A、B兩干道交于一個十字路口,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燈、綠燈的狀態(tài)即將切換,且黃燈燃亮?xí)r間為A、
19、B兩干道的公共停車時間。設(shè)A道比B道的車流量大,指示燈燃亮的方案如表2.1。</p><p> 表2.1 指示燈的狀態(tài)</p><p><b> 從表中可以看出:</b></p><p> (1)當(dāng)為黃燈時 A、B兩道同時為黃燈;以提示行人或車輛下一個燈色即將到來,時間 3秒。(2)當(dāng)A到為紅燈,A 道車輛禁止通行,A 道行人可通過;B道
20、為綠燈,B 道車輛通過,行人禁止通行。時間為60秒。</p><p> ?。?)當(dāng)A道綠燈,A 道車輛通行;B 道為紅燈,B 道車輛禁止通過,行人通行。時間為80秒。 A道車流大 通行時間長</p><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> (4)此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定</p>
21、;<p><b> 2.2系統(tǒng)設(shè)計原理</b></p><p> 選用AT89C52單片機(jī)一片選用設(shè)備:AT89C52單片機(jī)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,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> 系統(tǒng)總框圖如圖2
22、.1所示.</p><p> 圖2.1 交通燈控制系統(tǒng)總框圖</p><p> 交通燈控制線路圖2.2所示. </p><p> 圖2.2交通燈控制線路圖</p><p> (1)開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間,通過AT89C52單片機(jī)P1輸入到系統(tǒng)</p><p&g
23、t; (2)由AT89C52單片機(jī)的定時器每秒鐘通過P0口向8255的數(shù)據(jù)口送信息,由8255的PC 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況;由8255的PA、PB口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。</p><p> (3)AT89C52通過設(shè)置 各個信號等的燃亮?xí)r間、通過AT89C52設(shè)置,黃、綠、紅時間依次為3秒、60秒、3秒、80秒、3秒循環(huán)由AT89C52的 P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出。</p><
24、p> (4)通過AT89C52單片機(jī)的P3.0位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值,當(dāng).牌位0就對系統(tǒng)進(jìn)行初始化,為1系統(tǒng)就開始工作。</p><p> (5)8255PA口用于輸出時間的個位,PB口用于輸出時間的十位,由747S07驅(qū)動芯片驅(qū)動;.而PC口用于輸出各個燈的情況,它的末段連接雙向晶閘管采用220V交流電壓驅(qū)動。</p><p> (6)在交通控制程序中加入看門狗指令,當(dāng)
25、系統(tǒng)出現(xiàn)異??撮T狗將發(fā)出溢出中斷。通過專用端口輸入到MAX692看門狗芯片的WDI 引腳引起RESET復(fù)位信號復(fù)位系統(tǒng).</p><p> 3 芯片的選擇與簡介</p><p> 3.1 AT89C52芯片簡介</p><p> 3.1.1 AT89C52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 8051是AT89C52系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品,
26、AT89C52單片機(jī)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,見圖3.1,現(xiàn)在說明如下:</p><p><b> 圖3.1 總線結(jié)構(gòu)</b></p><p><b> (1)中央處理器</b></p><p&g
27、t; 中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)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(jìn)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> AT89C52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
28、能訪問,而不能用于存放用戶數(shù)據(jù),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> ?。?)存儲器(ROM)</p><p> AT89C52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> AT
29、89C52有兩個16位的可編程定時/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> AT89C52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> (6)全雙工串行口</b></p><p>
30、 AT89C52內(nèi)置一個全雙工串行通信口,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> (7)中斷系統(tǒng)</b></p><p> AT89C52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><
31、;p><b> (8)時鐘電路</b></p><p> AT89C52內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路,用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運行的脈沖時序,但AT89C52單片機(jī)需外置振蕩電容。</p><p> 單片機(jī)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(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的
32、結(jié)構(gòu),即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的AT89C52系列單片機(jī)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(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p> 3.1.2 AT89C52的引腳說明</p><p> AT89C52系列單片機(jī)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
33、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。引腳如圖3.2所示.</p><p><b> 圖3.2引腳圖</b></p><p> RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳,當(dāng)AT89C52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
34、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),AT89C52的初始態(tài)。</p><p> AT89C52的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位,也可以是手動復(fù)位,見圖3.3。此外,RESET/Vpd還是一復(fù)用腳,Vcc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟
35、失。</p><p> 圖3.3 復(fù)位電路 </p><p> 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(jī)是否工作,也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點,當(dāng)訪問外部程序存儲器,ALE會跳過一個脈
36、沖。</p><p> 如果單片機(jī)是EPROM,在編程其間,將用于輸入編程脈沖。</p><p> 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> EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線,AT89C52單片機(jī),內(nèi)置有4kB的程序存儲器,當(dāng)E
37、A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AT89C52,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> 3.2 8255芯片簡介</p><p> 8255可
38、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。<
39、;/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,需要時用戶可自行查找有關(guān)資料。</p><p> 方式控制字格式說明如表3.1:</p><p>
40、 表3.1 8255方式控制字</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 </p><p><b> 0 0 —方式0</b></p><p><b> 0 1 —方式1</b></p><p><b>
41、 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> D1:B口功能 (1=輸入,0=輸出)</p&g
42、t;<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
43、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><b> 3.3 數(shù)碼管</b></p><p> 采用共陰極的七段數(shù)碼管,如圖3.4所示.</p><
44、;p> 圖3.4 數(shù)碼管電路</p><p> VT為雙向晶閘管,當(dāng)門極為高電平時晶閘管導(dǎo)通,該支路指示燈亮;當(dāng)門極為低電平時晶閘管關(guān)斷,該支路指示燈滅。</p><p> 4 控制器的軟件設(shè)計</p><p> 延時方法可以有兩種一中是利用AT89C52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><
45、;p> 4.1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)生溢出中斷請求。</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毫秒時CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請求,進(jìn)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
46、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。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;/p><p> TC=M-T/T計數(shù)=216-50ms/1us=15536=3CBOH</p><p>&l
47、t;b> ORG 1000H</b></p><p> START: MOV TMOD, #01H ; 令T0為定時器方式1</p><p> MOV TH0, #3CH ;裝入定時器初值</p><p> MOV TL0, #0B0H ;</p><p> MOV IE,
48、#82H ;開T0中斷</p><p> SEBT TR0 ??;啟動T0計數(shù)器</p><p> MOV R0, #14H ;軟件計數(shù)器賦初值</p><p> OP: SJMP $ ??;等待中斷</p><p> (2)中斷服務(wù)子程序</p><p> ORG
49、 000BH</p><p> AJMP BRT0</p><p> ORG 00BH</p><p> BRT0:DJNZ R0,NEXT</p><p> AJMP TIME ; 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 </p><p> DJNZ:MOV R0,#14H??;恢復(fù)R0
50、值</p><p> MOV TH0, #3CH ;重裝入定時器初值</p><p> MOV TL0, #0B0H ;</p><p> MOV IE, #82H </p><p><b> RETI</b></p><p><b> END&l
51、t;/b></p><p><b> 4.2 軟件延時</b></p><p> AT89C52的工作頻率為2-12MHZ,我們選用的AT89C52單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān),機(jī)器周期是主頻的12倍,所以一個機(jī)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。&l
52、t;/p><p><b> 具體的延時程序:</b></p><p> DELAY:MOV R4,#08H 延時1秒子程序</p><p> DE2:LCALL DELAY1 </p><p> DJNZ R4,DE2</p><p><b> RET</b>&l
53、t;/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><p> DJNZ R6,DE1</p><p><b> RET</b>&
54、lt;/p><p> MOV RN,#DATA </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=65536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us ,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,由于單片機(jī)的運行速度很快其
55、它的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。</p><p> 4.3 AT89C52并行口的擴(kuò)展</p><p> AT89C52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,AT89C52通常需要擴(kuò)展。由于我們用外輸出時間時,時間的個位、十位、信號燈的顯示都要用到一個I/O端口,顯然AT89C52的端口是不夠
56、,需要擴(kuò)展。</p><p> 擴(kuò)展的方法有兩種:(1)借用外部RAM地址來擴(kuò)展I/O端口;(2)采用I/O接口來擴(kuò)充。本設(shè)計中采用8255并行接口信片來擴(kuò)展I/O端口。</p><p><b> 4.3.1顯示原理</b></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
57、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 ,重新進(jìn)入循環(huán)。 </p><p> 4.3.2 8255輸出信號的放大</p><p> 要使行人能看見信號燈的情況,必須把8255輸出的信號進(jìn)行放大,這里我們用VT為雙向晶閘管,當(dāng)門極為高電平時晶閘管導(dǎo)通,該支路指示燈亮;當(dāng)門極為低電平時關(guān)斷,該支路
58、指示燈滅。 </p><p> 4.3.3 8255輸出信號與信號燈的連接</p><p> LED 燈的顯示原理:通過同名管腳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 管腳上加上7FH所以 SP為0伏,不亮其余為TTL高電平,全亮則顯示為8,采用共陰級連接,見表4.1所示.</p><p> 表4.1 驅(qū)
59、動代碼表</p><p> 4.3.4 8255與AT89C52的連接</p><p> 用AT89C52的P0 口的 p0.7 連接8255的片選信號cs 我們用AT89C52的地址采用全譯碼方式,當(dāng)p0.7 =0 時片選有效, 其它無效, p0.1 p0.1 用于選擇8255端口</p><p> P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p
60、0.3 p0.2 P0.1 P0.0</p><p> A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0</p><p> 1 X X X X X 0 0 00H為8255 的PA口</p><p> 1 X X X X X 0 1 01H
61、 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AT89C52是分時對8255和儲存器進(jìn)行訪問所以AT89C52的P0
62、口不會發(fā)生沖突</p><p><b> 5 程序設(shè)計</b></p><p><b> 5.1 流程圖</b></p><p> R4 存放黃燈時間 3 03H (此時間可以動態(tài)設(shè)定)</p><p> R5 存放紅燈時間 60 3CH</p>&l
63、t;p> R6 存放綠燈時間 80 50H</p><p> PC0 顯示黃燈信號</p><p> PC1 顯示紅燈信號</p><p> PC2 顯示黃燈信號 </p><p> 8825 工作于方式0</p><p> 8255 PA、PB、 PC口輸出 PC 控制字
64、為10000000B (80H)</p><p> 主程序如圖5.1所示</p><p> 圖5.1 主程序流程圖</p><p> 圖5.2 程序流程圖</p><p><b> 5.2 程序清單</b></p><p><b> ORG 0000H</b>&
65、lt;/p><p><b> LJMP MAIN</b></p><p><b> ORG 0100H</b></p><p> MAIN:MOV R1,#03H 初始化8255</p><p> MOV A,#80H</p><p> MOVX @R
66、1,A</p><p> AGAIN:MOV P3,#80H 設(shè)置初值</p><p><b> MOV A,P3</b></p><p> JB ACC.7, NEXT0</p><p> AGAIN1:MOV P3,#40H</p><p><b> MOV A
67、,P3</b></p><p> JB ACC.6, RED</p><p> MOV P3,#0FH</p><p><b> MOV A,P3</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV R3,A</b><
68、/p><p> AJMP AGAIN1</p><p> RED:MOV P3,#0FH</p><p><b> MOV A,P3</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV R2,A</b></p><p&
69、gt; AJMP AGAIN</p><p> NEXT0:MOV R1,#03H </p><p> NEXT1:MOV DPTR,#TAB 顯示黃燈個位</p><p><b> MOV A,R1</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><
70、p> MOV R1,#00H</p><p> MOVX @R1, A</p><p> MOV R1,#O</p><p> MOV DPTR,#TAB 顯示黃燈十位</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR<
71、;/p><p> MOV R1,#01H</p><p> MOVX @R1,A</p><p> MOV DPTR,#0C62H 顯示黃燈信號</p><p> MOV A,#00H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> ACALL DELAY 延時1
72、秒</p><p> DJNZ R0,NEXT1</p><p><b> MOV A,R3</b></p><p> MOV R0,A </p><p> NEXT2:MOV DPTR,#TAB 顯示紅燈個位</p><p><b> MOV A,R0</b
73、></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV R1,#00H</p><p> MOVX @R1,A</p><p> MOV DPTR,#TAB 顯示紅燈十位</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p
74、> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV R1,#01H</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVX @R1,R0</p><p> MOV R1,#02H 顯示紅燈信號</p><p> MOV A,#02H<
75、/p><p> MOVX @R1,A</p><p> ACALL DELAY 延時1秒</p><p> DJNZ R0,NEXT2</p><p><b> MOV A,R2</b></p><p> MOV R0,A </p><p> NEXT
76、3:MOV DPTR,#TAB 顯示綠燈個位</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV R1,#00H</p><p> MOVX @R1,R0</p><p> MOV DPTR,#TAB 顯示綠
77、燈十位</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV R1,#01H</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVX @R1,R0</p>
78、<p> MOV R1,#02H 顯示綠燈信號</p><p> MOV A,#02H</p><p> MOVX @R1,A</p><p> ACALL DELAY 延時1秒</p><p> DJNZ R0,NEXT3</p><p> AJMP NEXT0</p&g
79、t;<p> DELAY:MOV R4,#08H 延時1秒子程序</p><p> DE2:LCALL DELAY1 </p><p> DJNZ R4,DE2</p><p><b> RET</b></p><p> DELAY1:MOV R6,#0 </p><
80、p><b> MOV R5,#0</b></p><p> DE1:DJNZ R5,$</p><p> DJNZ R6,DE1</p><p><b> RET</b></p><p> TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6F
81、H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H</p><p><b> END</b></p><p> 6 看門狗硬件電路 </p><p> 由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差,尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合,常會出現(xiàn)單片機(jī)因為受外界干擾而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象,造成系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗
82、干擾性的一種重要途徑。</p><p> 一個完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是一個軟、硬件的結(jié)合體,在系統(tǒng)正常工作時,會受到各種外界干擾因素的影響。這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯,重者將嚴(yán)重影響程序的運行。因此單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)一定要考慮系統(tǒng)可靠性的設(shè)計,以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下的正常運行,而“看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設(shè)計的重要一環(huán)。在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件或硬件方式在
83、一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其它CPU的運行情況。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其它CPU的觸發(fā)信號,則系統(tǒng)會強(qiáng)制復(fù)位,以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)中,看門狗的設(shè)計一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。</p><p><b> 6.1軟件看門狗</b></p><p> 軟件看門狗是利用單片機(jī)片內(nèi)閑置的定時器/計數(shù)器單元作為看門狗,
84、在單片機(jī)程序中適當(dāng)?shù)牟迦氡O(jiān)控指令,當(dāng)程序出現(xiàn)異?;蜻M(jìn)入死循環(huán)時,利用軟件將程序計數(shù)器PC賦予初始值,強(qiáng)制性的使程序重新開始運行。</p><p> 使用軟件看門狗的具體實現(xiàn)方法如下。</p><p> 首先在初始化程序中設(shè)置好定時器/計數(shù)器的方式控制寄存器(TMOD) 和定時 時間的初值,并開中斷。</p><p> 根據(jù)定時器的定時時間,在主
85、程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時器的指令,既插入監(jiān)控指令,兩條指令間的時間間隔應(yīng)該小于定時時間,否則看門狗將發(fā)生錯誤動作。</p><p> 在定時器的中斷服務(wù)程序中設(shè)置一條無條件轉(zhuǎn)移指令,將程序計數(shù)器PC轉(zhuǎn)移到初始化程序的入口。</p><p> 軟件看門狗的最大特點是無須外加硬件電路,經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)然,如果片內(nèi)的定時器/計數(shù)器被占用,就需要尋求其它的設(shè)計方式了。</p>
86、<p> 6.2硬件看門狗 </p><p> 專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路,它實際上是一個特殊的定時器,當(dāng)定時時間到時,發(fā)出溢出脈沖。從實現(xiàn)角度上看,該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù),硬件電路連接好后,在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令,保證程序正常運行時看門狗不溢出。而當(dāng)程序運行異常時,看門狗超時發(fā)出溢出脈沖,通過單片機(jī)的RESET引腳使單
87、片機(jī)復(fù)位。這種方式中,看門狗能否可靠有效地工作,與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。目前常用的集成看門狗電路很多,如MAX705~708、MAX813L、X5043/5045等。</p><p> 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗??撮T狗電路是指看門狗的硬件電路包含在單片機(jī)內(nèi)部,如Microchip的16C5x系列,MOTOROLA的68C05系列,51內(nèi)核中比較典型的有Atmel公司的AT89C55
88、WD、AT89S8252,Winbond公司的W77E58,SST公司的SST89C58以及Philips公司87系列的多種型號的單片機(jī)等。</p><p> 對于沒有看門狗定時器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時,可以采用外部看門狗定時器。外部看門狗電路既可以用專用看門狗芯片,也可由普通芯片實現(xiàn)。</p><p> 這里,以專用芯片MAX692作為外部看門狗的電路。</p>
89、;<p> MAX692是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片,具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。其封裝和引腳說明如圖6.1所示。</p><p> VOUT VBATT</p><p> VCC RESET</p><p> GND
90、 WDI</p><p> PFI /PFD</p><p> 圖 6.1 MAX692封裝和引腳</p><p> VOUT:電源輸出引腳。</p><p> VCC:接電源引腳,電源供電3.0~5.5V。</p><p><b&g
91、t; GND:接地。</b></p><p> PFI:電池故障輸入。</p><p> /PFO:電池故障輸出。</p><p> WDI:監(jiān)視器輸入引腳。</p><p> /RESET:復(fù)位輸出引腳,低電平有效。</p><p> VBATT:后備電池輸入端。</p><
92、;p> MAX692在本文的單片機(jī)系統(tǒng)中的具體使用方法和電路原理圖。</p><p> MAX692電路原理圖如圖6.2所示.其中WDI是看門狗監(jiān)測輸入腳,接到CPU的一個專用I/O口或一個總線上。/RESET是復(fù)位信號輸出腳,接到CPU的復(fù)位輸入腳。</p><p> MAX692的WDI定時周期是1.6s,復(fù)位脈沖寬度是200ms。如果WDI保持高或低超過看門狗定時周期(1
93、.6s),/RESET端將發(fā)生200ms的負(fù)脈沖使CPU復(fù)位</p><p> 圖 6.2 MAX692電路原理圖</p><p> 7 系統(tǒng)的調(diào)試與運行方案</p><p> 系統(tǒng)的調(diào)試與運行采用TDN86/51教學(xué)實驗系統(tǒng)</p><p><b> 系統(tǒng)簡介:</b></p><p>
94、 開啟計算機(jī)及實驗平臺,進(jìn)入TDN的子目錄,鍵入MD51,選擇 1 1-COM1口 進(jìn)入系統(tǒng)集成軟件 </p><p><b> 功能介紹:</b></p><p> F1-EDIT 編輯 可以對源程序進(jìn)行編輯</p><p> F2-MASM 匯編源程序 </p><p> F3-LINK
95、 連接成可執(zhí)行文件.HEX</p><p> F5-LOAD 將可執(zhí)行文件載入實驗系統(tǒng)</p><p> F6-SAVE 保存 </p><p> F8-EXIT 推出系統(tǒng)</p><p><b> 7.1實驗步驟</b></p><p> 1. 按照系統(tǒng)硬件連線圖連好&
96、lt;/p><p> 說明:由于此實驗平臺只提供了一個顯示燈接口所以我們只用 了8255的 PA口,只用了一個顯示燈 和3個LED燈 ,AT89C52的P1口的低4位用于給系統(tǒng)賦初值 P1.7用于控制系統(tǒng)工作或初始化.P1.6用于控制是對紅燈、綠燈進(jìn)行初始化。</p><p> 2. 把編好的程序進(jìn)行匯編對輸入單片機(jī)AT89C52仿真器和對8255進(jìn)行初始化。</p><
97、;p> 3.通過平臺上的開關(guān)來設(shè)定紅、綠等的初值。</p><p> 4.先使K7撥為0,觀察LED燈和8段數(shù)碼管的顯示情況,撥K6為0設(shè)置 撥K3、K2、K1、K0為0101即紅燈時間為5秒,撥K6為1設(shè)置 撥K3、K2、K1、K0為1001即綠燈時間為9秒,觀察觀察LED燈和8段數(shù)碼管的顯示與設(shè)置的時間和LED的顏色是否一致</p><p> 5.不一致反復(fù)調(diào)試程序認(rèn)識檢查
98、線路連接是否正確,直到與預(yù)定目的一致。</p><p> 7.2系統(tǒng)內(nèi)存分配和I/0接口</p><p> 1.程序空間(64k)</p><p> 表7.1 程序空間分配表</p><p><b> 2.I/O接口分配</b></p><p> 用戶程序區(qū)8255的端口地址如下表:&l
99、t;/p><p> 表7.2 8255的端口地址</p><p> 7.3 實驗程序原代碼</p><p> 從8255的PB口輸入開關(guān)量</p><p><b> ORG 0000H</b></p><p><b> LJMP MAIN</b></p>
100、<p><b> ORG 0100H</b></p><p> MAIN: MOV DPTR,#0C63H</p><p> MOV A,#82H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> AGAIN:MOV DPTR,#0C61H</p><p> L
101、CALL 0F4E3H</p><p> MOV C,ACC.7</p><p><b> JC NEXT0</b></p><p> AGAIN1:MOV DPTR,#0C61H</p><p> LCALL 0F4E3H</p><p> MOV C, ACC.6</p&g
102、t;<p><b> JC RED</b></p><p> MOV DPTR,#0C61H</p><p> LCALL 0F4E3H</p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV R3,A</b></p><p>
103、AJMP AGAIN1</p><p> RED:MOV DPTR,#0C61H</p><p> LCALL 0F4E3H</p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV R2,A</b></p><p> AJMP AGAIN</p>&l
104、t;p> NEXT0:MOV R0,#03H </p><p> NEXT1:MOV DPTR,#TAB</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV DPTR,#0C60H</p><p
105、> LCALL 0F4E0H</p><p> MOV DPTR,#0C62H </p><p> MOV A,#00H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> ACALL DELAY</p><p> DJNZ R0,NEXT1</p><p><
106、;b> MOV A,R2</b></p><p> MOV R0,A </p><p> NEXT2:MOV DPTR,#TAB</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV D
107、PTR,#0C60H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> MOV DPTR,#0C62H</p><p> MOV A,#02H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> ACALL DELAY</p><p> DJNZ R0,NEXT
108、2</p><p> MOV A,R3 </p><p> MOV R0,A </p><p> NEXT3:MOV DPTR,#TAB</p><p><b> MOV A,R0</b></p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p>
109、 MOV DPTR,#0C60H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> MOV DPTR,#0C62H</p><p> MOV A,#04H</p><p> LCALL 0F4E0H</p><p> ACALL DELAY</p><p> DJNZ R
110、0,NEXT3</p><p> AJMP NEXT0</p><p> DELAY:MOV R4,#08H </p><p> DE2:LCALL DELAY1</p><p> DJNZ R4,DE2</p><p><b> RET</b></p><p&g
111、t; DELAY1:MOV R6,#0 </p><p><b> MOV R5,#0</b></p><p> DE1:DJNZ R5,$</p><p> DJNZ R6,DE1</p><p><b> RET</b></p><p> TAB: DB
112、 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H</p><p><b> END</b></p><p><b> 8 結(jié) 論</b></p><p> 本系統(tǒng)就是充分利用了AT89C52和8255芯片的I/O引角。系統(tǒng)采用AT89C5
113、2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AT89C52芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能;為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了MAX629“看門狗”芯片,避免了系統(tǒng)因為死機(jī)而停止工作的情況發(fā)生;顯示時間直接通過8255的PA、PB輸出;交通燈信號通過平常PC口輸出;交通燈的點亮采用VT雙向晶閘管來控制,直接采用220V交流電源驅(qū)動,系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強(qiáng)、操作簡單、程序設(shè)計簡便。系統(tǒng)不足之處不
114、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(kuò)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(jī)的基本原理、單片機(jī)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>
115、<p><b> 致 謝</b></p><p> 本課題在選題及研究過程中得到 老師的悉心指導(dǎo)。任老師多次詢問研究進(jìn)程,并為我指點迷津,幫助我開拓研究思路,精心點撥、熱忱鼓勵。任老師一絲不茍的作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度,踏踏實實的精神,不僅授我以文,而且教我做人,雖歷時四載,卻給以終生受益無窮之道。對任老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。</p><
116、;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(jī)的基本原理、單片機(jī)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)。我在指導(dǎo)老師任老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下,獲得了豐富的理論知識,極大地提高了實踐能力,并對當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解,這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)方面的知識有極大的幫助。在此,我
117、忠心感謝 老師的指導(dǎo)和支持。在未來的工作和學(xué)習(xí)中,我將以更好的成績來回報老師。</p><p> 在此,我還要感謝在一起愉快的度過四年學(xué)校生活的電子系全體老師和同門,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個一個的困難和疑惑,直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際,我的心情無法平靜,從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還
118、要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母,謝謝你們!</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M]. 北京:清華大學(xué)出版,1996</p><p> [2]余錫存 曹國華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7</p><p>
119、[3]雷麗文 等.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1997.2</p><p> [4]蔣萬君 .在論循環(huán)時序電路的簡便設(shè)計[J] .機(jī)電一體化,2005 第5期</p><p> [5] 沈紅偉.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例與分析.北京航空航天大學(xué)出版社.2003年1月</p><p> [6] 萬光毅,嚴(yán)義.單片機(jī)實驗與實踐教程.北京航空航天大學(xué)
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