模擬交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明

....24/28工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目模擬交通燈系別電氣系設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：模擬交通燈設(shè)計(jì)要求：1.在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅綠黃燈,顯示順序?yàn)椋浩渲幸粋€(gè)方向是綠燈、黃燈、紅燈,另一個(gè)方向是紅燈、綠燈、黃燈。2.設(shè)置一組數(shù)碼管,以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通過(guò)或禁止通行的時(shí)間,其中左轉(zhuǎn)燈、綠燈、黃燈、紅燈的持續(xù)時(shí)間分別是15S、30S、3S、48S。3.當(dāng)各條路上任意一條出現(xiàn)特殊情況,例如消防車(chē)、救護(hù)車(chē)或其他需要優(yōu)先放行的車(chē)輛時(shí),各方向上均是紅燈亮,倒計(jì)時(shí)停止,且顯示數(shù)字在閃爍,當(dāng)特殊運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后,控制器恢復(fù)原來(lái)狀態(tài),繼續(xù)正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周第二周指導(dǎo)教師（簽名）：摘要設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心部件的模擬交通燈，利用74LS244作為斷碼驅(qū)動(dòng)器，74LS07作為位碼驅(qū)動(dòng)，LED七斷數(shù)碼管作為計(jì)時(shí)顯示用，用發(fā)光二極管指示交通的通行，用按鍵進(jìn)行緊急事件的發(fā)生，使兩個(gè)方向都亮紅燈，綠燈亮通行，紅燈亮停止通行。本設(shè)計(jì)利用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，使定時(shí)器工作于方式一定時(shí)50ms，配合軟件計(jì)數(shù)器，調(diào)用中斷程序使定時(shí)器定時(shí)20此，達(dá)到定時(shí)1S的目的，同時(shí)調(diào)用顯示程序，顯示到計(jì)時(shí)的時(shí)間，用單片機(jī)Intel89S51作為核心部件,8路74ls244總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片和6路驅(qū)動(dòng)74ls07位選碼作為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時(shí)間直接通過(guò)89S51的P0、P1口輸出；交通燈信號(hào)通過(guò)P3口輸出；按件通過(guò)p3口輸入，本交通燈系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，軟件功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，交通燈，位碼，段碼，顯示目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要II1單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用11.1單片機(jī)的發(fā)展11.2單片機(jī)的應(yīng)用12總體方案設(shè)計(jì)32.1系統(tǒng)框圖32.2計(jì)時(shí)控制方案32.3顯示控制方案32.4鍵盤(pán)控制方案43硬件設(shè)計(jì)53.189S51單片機(jī)的簡(jiǎn)介53.289S51單片機(jī)的引腳63.389S51單片機(jī)復(fù)位方式73.474LS244的功能73.574LS07的功能83.6鍵盤(pán)接口工作原理93.7七段LED顯示工作原理103.8電路原理114軟件設(shè)計(jì)134.1定時(shí)１秒的方法134.2定時(shí)器初值計(jì)算134.3主程序模塊134.4中斷服務(wù)程序模塊154.5顯示程序模塊165系統(tǒng)調(diào)試186結(jié)論20致21參考文獻(xiàn)22附錄A231單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用1.1單片機(jī)的發(fā)展單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種非常活躍和頗具有生命力的機(jī)種。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于工業(yè)控制領(lǐng)域，因此又稱(chēng)為微控器。1971年微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)即單片機(jī)，但最早的單片機(jī)是1位的，處理能力有限。單片機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段：第一階段（1974—76年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因?yàn)槭芄に囅拗疲瑔纹瑱C(jī)采用單片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。例如美國(guó)仙童公司生產(chǎn)的F8單片機(jī)，實(shí)際上只包括了8位CPU，64個(gè)字節(jié)的RAM和2個(gè)并行接口第二階段（1976—78年）：低性能單片機(jī)階段。以Intel公司生產(chǎn)的MCS——48系列單片機(jī)為代表，該系列單片機(jī)片集成有8位CPU，8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并行I/O接口，RAM和ROM等，但是最大的缺點(diǎn)就是無(wú)串行接口，中斷處理比較簡(jiǎn)單而且片RAM和ROM容量較小，且尋址圍不大與4KB。第三階段（1978—83）高性能單片階段這個(gè)階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行接口。多級(jí)中斷系統(tǒng)，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片ROM，RAM容量加大，且尋址圍可達(dá)64KB，有的片還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。第四階段（1983年至今）8位單片機(jī)鞏固發(fā)展以與16位單片機(jī)，32位單片機(jī)推出階段。此階段的主要特征是：一方面發(fā)展16位單片機(jī)，32位單片機(jī)與專(zhuān)用型單片機(jī)；另一方面不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，增加片器件，以滿(mǎn)足不同的客戶(hù)要求。1.2單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用很廣，分別在以下領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)自動(dòng)化：在自動(dòng)化技術(shù)中，無(wú)論是過(guò)程控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)還是測(cè)控技術(shù)，都離不開(kāi)單片機(jī)。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用，在這種機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)（例如機(jī)器人技術(shù)、數(shù)控技術(shù)）中，單片機(jī)將發(fā)揮非常重要的作用特別是近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化也發(fā)展到了一個(gè)新的高度，出現(xiàn)了無(wú)人工廠、機(jī)器人作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化工廠等，不僅將人從繁重、重復(fù)和危險(xiǎn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)解放出來(lái)，還大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。儀器儀表：目前對(duì)儀器儀表的自動(dòng)化和智能化要求越來(lái)越高。在自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器中，單片機(jī)應(yīng)用十分普與。單片機(jī)的使用有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小體積，易于攜帶和使用，加速儀器儀表向數(shù)字化、智能化和多功能化方向發(fā)展。消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品：該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域。目前家電產(chǎn)品的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是不斷提高其智能化程度。例如，電子游戲、照相機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC卡、汽車(chē)電子設(shè)備等。在這些設(shè)備中使用了單片機(jī)后，其功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制信方面：較高檔的單片機(jī)都具有通信接口，因而為單片機(jī)在通信設(shè)備中的應(yīng)用創(chuàng)造了很好的條件。例如，在微波通信、短波通信、載波通信、光纖通信、程控交換等通信設(shè)備和儀器中都能找到單片機(jī)的應(yīng)用。武器裝備：在現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)單、魚(yú)雷制導(dǎo)、智能武器設(shè)備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)在其中發(fā)揮重要作用。終端與外部設(shè)備控制：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端，以與計(jì)算機(jī)外部設(shè)備如打印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、繪圖機(jī)、機(jī)、復(fù)印機(jī)等，在這些設(shè)備中都使用了單片機(jī)。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)日新月異更新，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入。2總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)框圖交通燈控制的總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)框圖2.2計(jì)時(shí)控制方案利用MCS-51部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)到計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，切能夠使讀者在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用、中斷與程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高，2.3顯示控制方案顯示分為靜態(tài)示和動(dòng)態(tài)顯示靜態(tài)顯示由于占用較多的接口，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中常采用串行擴(kuò)展來(lái)完成。該方案占用接口資源多，顯示亮度由保證，但硬件開(kāi)銷(xiāo)大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，實(shí)用于并行接口資源較少以與對(duì)顯示沒(méi)有要求的場(chǎng)合。LED動(dòng)態(tài)顯示硬件連接簡(jiǎn)單，但動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式需占用CPU較多的時(shí)間，在該系統(tǒng)中由于單片機(jī)除了掃描89S51芯片外沒(méi)有太多的實(shí)時(shí)測(cè)控任務(wù)，故選用動(dòng)態(tài)掃描方式。2.4鍵盤(pán)控制方案鍵盤(pán)分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)，獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠但每個(gè)按鍵必須占用一跟I/O接口線(xiàn)，I/O接口線(xiàn)浪費(fèi)較大，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息，可將按鍵直接在一根I/O接口線(xiàn)上，故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用。而行列式鍵盤(pán)每條行線(xiàn)與列線(xiàn)在交叉處不直接相通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接，當(dāng)按鍵較多時(shí)可采用行列式鍵盤(pán)以節(jié)省I/O接口。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)按鍵，所以這里選用獨(dú)立式鍵盤(pán)。3硬件設(shè)計(jì)3.189S51單片機(jī)的簡(jiǎn)介89S51是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89S51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元與數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：圖3.1單片機(jī)部結(jié)構(gòu)示意圖1、中央處理器

中央處理器(CPU)是整個(gè)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(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)

89S51部有128個(gè)8位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。3、程序存儲(chǔ)器(ROM)89S51共有4KB掩膜ROM，最大可擴(kuò)展64K字節(jié)，用于存放用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89S51有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5、并行輸入輸出(I/O)口：89S51共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。6、中斷系統(tǒng)89S51具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。3.289S51單片機(jī)的引腳89S51單片機(jī)部總線(xiàn)是單總線(xiàn)結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)是公用的.89S51有40條引腳,與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的.這40條引腳可分為I/O接口線(xiàn)、電源線(xiàn)、控制線(xiàn)、外接晶體線(xiàn)4部分.89S51單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu),如圖3.2所示.圖3.289S51引腳分配圖89S51單機(jī)的電源線(xiàn)有以下兩種：（1）VCC：+5V電源線(xiàn)。電源線(xiàn)（2）GND：接地線(xiàn)。89S51單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種:（1）XTAL1：片振蕩器反相放大器的輸入端和部時(shí)鐘工作的輸入端。采用部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。（2）XTAL2：片振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳?？刂凭€(xiàn)89S51單片機(jī)的控制線(xiàn)有以下幾種：（1）RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線(xiàn)。（3）PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線(xiàn)。（4）EA/Vpp：片外ROM允許訪(fǎng)問(wèn)端/編程電源端。3.389S51單片機(jī)復(fù)位方式單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位.復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以與其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)重新開(kāi)始工作.89S51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時(shí),只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期,單片機(jī)即復(fù)位.復(fù)位后,PC程序計(jì)數(shù)器的容為0000H,片RAM中容不變.復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路3種,如圖3.3所示.a.上電復(fù)位電路b.手動(dòng)復(fù)位電路c.自動(dòng)復(fù)位電路圖3.3單片機(jī)復(fù)位電路3.474LS244的功能74LS244是原碼三態(tài)輸出的8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，其管腳分布圖如圖3.4所示，G為控制端，又稱(chēng)為使能端其工作原理如下：當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為低電平時(shí)，Y輸出也為低電平。當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為高電平時(shí)，Y輸出為高電平。當(dāng)G=1時(shí)，A不論輸入高電平還是低電平Y(jié)為高阻狀態(tài)功能表如表3.1所示：表3.174LS244的功能表圖3.474LS244管腳圖3.574LS07的功能74LS07是六緩沖的數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，它是有6個(gè)集電極開(kāi)路的非門(mén)所組成，管腳分布如圖3.5所示，其工作原理如下，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入為高電平時(shí)輸出也為高電平，當(dāng)輸入為低電平時(shí)輸出也為低電平，其邏輯表達(dá)式為：Y=A圖3.574LS07管腳圖3.6鍵盤(pán)接口工作原理在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備，通過(guò)它將數(shù)據(jù)、存地址、命令與指令等輸入到系統(tǒng)中，來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。3.6.1按鍵開(kāi)關(guān)的去除抖動(dòng)功能目前, MCS—51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上的按鍵常采用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵,它在斷開(kāi)、閉合時(shí)輸入電壓波形如圖3.6所示.可以看出機(jī)械觸點(diǎn)在閉合與斷開(kāi)瞬間均有抖動(dòng)過(guò)程,時(shí)間長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān),一般為5~10ms。由于抖動(dòng)，會(huì)造成被查詢(xún)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)無(wú)法準(zhǔn)確讀出。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開(kāi)關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動(dòng)，CPU多次采集到底電平信號(hào)，會(huì)被誤認(rèn)為按鍵被多次按下，就會(huì)多次進(jìn)行鍵輸入操作，這是不允許的。為了保證CPU對(duì)鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時(shí)作一次鍵輸入處理，必須消除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動(dòng)影響。圖3.6按鍵過(guò)程3.6.2獨(dú)立式鍵盤(pán)的接口電路獨(dú)立式鍵盤(pán)的接口電路：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時(shí)，可將每個(gè)按鍵直接接在一根I/O接口線(xiàn)上，這種連接方式的鍵盤(pán)稱(chēng)為獨(dú)立式鍵盤(pán)。如圖3.7所示，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線(xiàn)，每根I/O接口線(xiàn)的工作狀態(tài)不會(huì)影響到其他I/O接口線(xiàn)。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O線(xiàn)，I/O接口線(xiàn)浪費(fèi)較大。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)，I/O接口線(xiàn)有確定的高電平。當(dāng)I/O接口部有上拉電阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻。圖3.7獨(dú)立式鍵盤(pán)電路3.7七段LED顯示工作原理LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的MCS-51單片機(jī)輸出設(shè)備。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常采用七段LED數(shù)碼管作為顯示器，這重顯示器具有耗電低、配置靈活、線(xiàn)路簡(jiǎn)單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此應(yīng)用比較廣泛。LED數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。(1)共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱(chēng)為共陰極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當(dāng)某段輸入高電平該段便發(fā)光，如圖3.8a所示。(2)共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，稱(chēng)為共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當(dāng)某段輸入低電平該段便發(fā)光，如圖3.8b所示。a.共陰極b.共陽(yáng)極圖3.8七段LED顯示器（3）LED動(dòng)態(tài)顯示接口：LED動(dòng)態(tài)顯示就是利用單片機(jī)依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對(duì)應(yīng)于該位數(shù)碼管的位選控制信號(hào)，一位一位輪流點(diǎn)亮各七段數(shù)碼管。對(duì)每位數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，如此循環(huán)。利用人眼的“視覺(jué)暫留”效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。在動(dòng)態(tài)顯示方式中，同一時(shí)刻，只有一位LED數(shù)碼管在顯示，其他各位是關(guān)閉的。在段選碼和位選碼每送出一次后，應(yīng)保持1ms左右，這個(gè)時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。不能太小，因而發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太小，發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清。但也不能太大，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時(shí)間越長(zhǎng)，占用CPU時(shí)間也越多。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O接口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。用MCS-51單片機(jī)構(gòu)建七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)時(shí)，4位數(shù)碼管均采用共陰極LED，p0接口作為段選碼輸出口，8路驅(qū)動(dòng)采用74LS244總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)過(guò)8路驅(qū)動(dòng)電路后接至數(shù)碼管的各段，字形驅(qū)動(dòng)輸出0時(shí)發(fā)光。P2接口作為位選碼輸出口，4路驅(qū)動(dòng)采用74LS07（OC門(mén)驅(qū)動(dòng)器），當(dāng)C接口線(xiàn)輸出1時(shí)，選通相應(yīng)位的數(shù)碼管工作。3.8電路原理電路的核心是89S51單片機(jī)，其部帶有4KB的FlashROM,無(wú)須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；電腦沒(méi)有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的128B片RAM已能滿(mǎn)足要求，也不必?cái)U(kuò)展片外RAM，系統(tǒng)配備4位LED顯示和2個(gè)單接口鍵盤(pán)，采用P0接口外接8路反相三態(tài)緩沖器74LS244作LED動(dòng)態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動(dòng)信號(hào),用P1接口的P1.0-P1.3外接一片集電極開(kāi)路反相門(mén)電路74LS07做為4位LED的位選信號(hào)驅(qū)動(dòng)口，LED共陰極端與74LS07的輸出端相連；按鍵接口，由P2.0,P2.1來(lái)完成。P3口接交通指示燈，整個(gè)系統(tǒng)采用查表的方發(fā)，將交通燈的顯示情況和數(shù)碼管的計(jì)時(shí)情況，分別以代碼的形式送到指示燈和LED數(shù)碼管，啟動(dòng)定時(shí)器，同時(shí)調(diào)用顯示程序，和查詢(xún)按鍵。利用軟件計(jì)數(shù)器的方法計(jì)時(shí)一秒，利用中斷的方法使計(jì)時(shí)時(shí)間循環(huán)，當(dāng)按下應(yīng)急按鍵時(shí)停止定時(shí)器，送一個(gè)代碼使兩個(gè)方向都亮紅燈，按下一個(gè)按鍵時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，恢復(fù)循環(huán)。如圖3.9所示圖3.9電路原理圖4軟件設(shè)計(jì)4.1定時(shí)１秒的方法定時(shí)方法我們采用軟硬件結(jié)合的方法，在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器使定時(shí)器0工作于方式1定時(shí)50毫秒，這樣每當(dāng)T0到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)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(jì)數(shù)器減1，然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到。4.2定時(shí)器初值計(jì)算定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送初值，將這個(gè)值送到TH和TL中。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此工作于方式1,定時(shí)器為16位計(jì)數(shù)器其定時(shí)時(shí)間由下式計(jì)算：定時(shí)時(shí)間=（216－X）×振蕩周期×12（或）X=216－定時(shí)時(shí)間／振蕩周期×12式中x為T(mén)0的初始值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為１２ＭＨＺ，經(jīng)過(guò)１２分頻方式0定時(shí)時(shí)間＝213×1微秒＝8.192毫秒方式1定時(shí)時(shí)間＝216×1微秒＝65.536毫秒秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題，定時(shí)器需定時(shí)50毫秒，故Ｔ0工作于方式1，定時(shí)20次，就可定時(shí)一秒。4.3主程序模塊主程序初始化和按鍵控制，首先將時(shí)間、中斷、次數(shù)、和顯示分別進(jìn)行初始化，然后啟動(dòng)定時(shí)器對(duì)時(shí)間進(jìn)行判斷，將時(shí)間送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，調(diào)用顯示程序，同時(shí)掃描按鍵程序，用無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令返回,再調(diào)用顯示程序，如此周而復(fù)始的循環(huán)，如圖4.1所示圖4.1主程序流程圖主程序：初值：X=216－定時(shí)時(shí)間／振蕩周期×12＝216－50ms/1us=15536=3CB0H，TH0=3CH，TL0=0B0H。ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVTMOD,#01H;令Ｔ0為定時(shí)器方式１MOVTH0,#3CH；裝入定時(shí)器初值MOVTL0,#0B0HSETBEA；開(kāi)Ｔ0中斷SETBTF0SEBTTＲ0；啟動(dòng)Ｔ0計(jì)數(shù)器MOVR0,#20H；軟件計(jì)數(shù)器賦初值LJMP$；等待中斷4.4中斷服務(wù)程序模塊進(jìn)入中斷程序后，先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，判斷一秒鐘到了嗎？如果沒(méi)有到將定時(shí)器重裝初值恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序，如果一秒鐘到了，將軟件計(jì)數(shù)器重初值；判斷指示燈循環(huán)顯示完了嗎？如果沒(méi)完，將保地址重新送入程序計(jì)數(shù)器中，然后再查表下一地址，顯示下一組指示燈狀態(tài)和顯示時(shí)間，保存下一組程序數(shù)據(jù)地址，將定時(shí)器重裝初值，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序，如果完了，查表首地址，查時(shí)間地址，保存下一地址，將定時(shí)器重裝初值，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序。同時(shí)一秒到了應(yīng)先判斷個(gè)位是否為0，如果個(gè)位是0，判斷十位是不是0，如果十位也是0，判斷交通燈是否安黃、綠、紅的順序循環(huán)完必，如果沒(méi)循環(huán)完應(yīng)查下一組數(shù)據(jù)繼續(xù)循環(huán)，如果循環(huán)完必，應(yīng)查表首地址，周而復(fù)始的循環(huán)，如果十位不是0，應(yīng)將十位先減1，個(gè)位送9，然后返回，再進(jìn)行中斷定時(shí)一秒，然后再判斷，如果個(gè)位不是0，應(yīng)將個(gè)位減1，將定時(shí)器重裝初值，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。重新周而復(fù)始的循環(huán)，如圖4.2所示。圖4.2中斷程序流程圖4.5顯示程序模塊顯示程序采用動(dòng)態(tài)顯示，由位碼控制那一個(gè)數(shù)碼管顯示，由段碼控制數(shù)碼管顯示什么數(shù)值，根據(jù)中斷程序顯示時(shí)間來(lái)查表顯示數(shù)值，從第一位到第四位逐個(gè)點(diǎn)亮，同時(shí)每顯示一位判斷一次四位顯示完了嗎？沒(méi)有顯示完進(jìn)行顯示下一位，顯示完了從頭開(kāi)始再循環(huán)。如圖4.3所示圖4.3顯示程序流程圖DESPLAY:MOVR2,#01H；將位碼送R2MOVR0,#30；將段碼送R0NEXT3:MOVA,R0MOVDPTR,#TAB2MOVCA,A+DPTRMOVP0,A；將段碼送R0MOVP1,R2；將位碼送R2LCALLDELAY1；調(diào)用延時(shí)程序MOVA,R2ACC.3,U2；顯示完轉(zhuǎn)U2RLA；未顯示完，將未碼左移MOVR2,A；將位碼重送、R2中INCR0；指向31HLJMPNEXT3U2:RET；顯示返回5系統(tǒng)調(diào)試完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。不過(guò)，作為一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，其運(yùn)行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試也是絕對(duì)不可能分開(kāi)的。程序的調(diào)式應(yīng)一個(gè)模塊一個(gè)模塊地進(jìn)行，單獨(dú)調(diào)試各功能子程序，檢驗(yàn)程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各個(gè)子程序連接起來(lái)總調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)與恢復(fù)。調(diào)試的基本步驟如下：將所要調(diào)試的程序輸入道偉福6000中，然后進(jìn)行編譯，根據(jù)系統(tǒng)的提示查找原因?qū)⒊鲥e(cuò)的地方調(diào)整正確，例如：有的時(shí)標(biāo)號(hào)未定義，有的時(shí)少標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等。最后以ASM擴(kuò)展名保存。將在偉福中調(diào)試好的程序方入keil，將單片機(jī)實(shí)驗(yàn)相與計(jì)算機(jī)連接，然后在keil中進(jìn)行編譯程序，運(yùn)行程序，根據(jù)單片機(jī)所顯示的結(jié)果分析程序，修改程序直到程序正常。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題：（1）指示燈顯示不正常，經(jīng)分析原因在與燈的表格列的不對(duì)，指示燈輸出低電瓶時(shí)亮，結(jié)果程序中都是以高電瓶輸出,經(jīng)修改后正常（2）數(shù)碼管從15到計(jì)時(shí)，當(dāng)減到11時(shí)直接變成了9，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)10，經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)程序的分析也沒(méi)能夠找到問(wèn)題，后經(jīng)老師的講解分析最后發(fā)現(xiàn)是程序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，在計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，必須先判斷個(gè)位是否為0，如果個(gè)位是0，判斷十位是不是0，如果十位也是0，判斷交通燈是否安黃、綠、紅的順序循環(huán)完必，如果沒(méi)循環(huán)完應(yīng)查下一組數(shù)據(jù)繼續(xù)循環(huán)，如果循環(huán)完必，應(yīng)查表首地址，周而復(fù)始的循環(huán)，如果十位不是0，應(yīng)將十位先減1，個(gè)位送9，然后返回，再進(jìn)行中斷定時(shí)一秒，然后再判斷，如果個(gè)位不是0，應(yīng)將個(gè)位減1，而不能先減1再判斷，而我開(kāi)始設(shè)計(jì)的正好與此相反，我先減1后進(jìn)行判斷，然后又減1所以就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，經(jīng)改正數(shù)碼管能夠按設(shè)定的數(shù)據(jù)變化。（3）緊急事件發(fā)生時(shí)，按下急停按鍵時(shí)兩個(gè)方向都亮紅燈，而數(shù)碼管不會(huì)閃爍，經(jīng)老師幫助當(dāng)按鍵按下時(shí)，在按鍵服務(wù)程序中向數(shù)據(jù)緩沖器中送入#16H即可。6結(jié)論依據(jù)本論文設(shè)計(jì)以89S51單片機(jī)為核心的交通燈，經(jīng)過(guò)近4個(gè)月的設(shè)計(jì)，最后按設(shè)計(jì)要求終于在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上試驗(yàn)成功，選擇不同的單片機(jī)，可以組成具有較強(qiáng)抗干擾能力和運(yùn)行可靠性的產(chǎn)品，其抗干擾能力雖然不如PLC，但PLC價(jià)格較貴，用單片機(jī)運(yùn)行效果仍然令人滿(mǎn)意，同時(shí)證明了本方案的正確性。這種交通燈比較適合應(yīng)用于中小型城市的十字路口，如果將本方案加上定時(shí)器和傳感器比較適合應(yīng)用于大種型城市，它能根據(jù)時(shí)間的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)交通燈的時(shí)間，或根據(jù)車(chē)流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短，效果會(huì)更佳。致本課題在選題與研究過(guò)程中得到周老師的悉心指導(dǎo)。周老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。周老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)周老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)程，以與在常用編程設(shè)計(jì)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)老師周老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極提高了實(shí)踐能力，并對(duì)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(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)方面的知識(shí)有極大的幫助。在此，我忠心感周老師的指導(dǎo)和支持。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回報(bào)老師。在此，我還要感在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生生活的電氣系全體老師和同門(mén)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)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(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的意!最后我還要感培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，你們!參考文獻(xiàn)黑體3號(hào)字居中，段前、段后0.5行黑體3號(hào)字居中，段前、段后0.5行[2]傅承義.地球物理學(xué)基礎(chǔ)..科學(xué),1985,447[3]華羅庚,王元.論一致分布與近似分析..中國(guó)科學(xué),1973（4）：339~357[4]筑生.微分半動(dòng)力系統(tǒng)的不變集研究.[學(xué)位論文]..數(shù)學(xué)系統(tǒng)學(xué)研究所，1983…………附錄AORG0000HLJMPSTARTORG000BHLJMPCTC0ORG0030HSTART：MOVTMOD，#01H；定時(shí)器T0初始化MOVTH0，#3CH；定時(shí)器T0初始化MOVTL0，#0B0；定時(shí)器T0初始化MOVR3，#20；定時(shí)器次數(shù)初始化MOVR5，#03；循環(huán)次數(shù)初始化MOV30H，#16H；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化MOV31H，#16H；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化MOV32H，#16H；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化MOV33H，#16H；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化SETBEA；總允許中斷SETBET0；T0允許中斷SETBTR0；啟動(dòng)T0MOVDPTR，#TAB；置表格TAB起始值CLRAMOVCA，A+DPTRMOVP3，A；查表將結(jié)果送P3口INCDPTRCLRAMOVCA，A+DPTRMOVR4，A；查表下一地址，結(jié)果送寄存器R4MOV30H，A；將結(jié)果送30HINCDPTRCLRAMOVCA,A+DPTRMOVR6,A；查表下一地址，將結(jié)果送R6 MOV31H,A；將結(jié)果送31HINCDPTRCLRAMOVCA,A+DPTRMOVR7,A；查表下一地址，將結(jié)果送R7 MOV32H,A；將結(jié)果送32HINCDPTRCLRAMOVCA,A+DPTRMOVR2,A；查表下一地址，將結(jié)果送R7 MOV33H,A；將結(jié)果送32HINCDPTRMOV50H,DPH；將下一地址送50H和51HMOV51H，DPLLOOP：LCALLDISPLAY；調(diào)用顯示程序P1.0,LOOP1；K1鍵未按下，轉(zhuǎn)LOOP1LCALLDELAY1；延時(shí)10ms消除抖動(dòng)P1.0,LOOP1；K1鍵未按下，轉(zhuǎn)LOOP1LOOP2JNBP1.0,LOOP2；K1鍵按下，順序執(zhí)行K1鍵功能MOVA,P0MOVP0,#11H；送11H到P0口，使兩個(gè)方向的燈都亮紅燈CLRTR0；定時(shí)器停止計(jì)數(shù)MOV30H,#16HMOV31H,#16HMOV32H,#16HMOV33H,#16HANJIAN:P1.1,LOOP；K2鍵未按下，轉(zhuǎn)LOOPLCALLDELAY；延時(shí)10ms消除抖動(dòng)P1.1,LOOP；K2鍵未按下，轉(zhuǎn)LOOPL2:JNBP1.1,L2；K2鍵按下，順序執(zhí)行K2鍵功能SETBTR0；重新啟動(dòng)定時(shí)器MOVP0,A；將狀態(tài)送P0口LJMPLOOPCTCO:PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHPSWDJNZ:R3,NEXT2；定時(shí)器一秒未到轉(zhuǎn)NEXT2MOVR3,#20；定時(shí)一秒到，送20到R3MOVA，R4CJNEA，#0FF,L15；（主干道）判斷個(gè)位，個(gè)位不等0，轉(zhuǎn)L15MOVA，R6；個(gè)位等0順續(xù)執(zhí)行CJNEA，#0FFH,L16；判斷十位，十位不等0，轉(zhuǎn)L16LJMPL17；十位等0，轉(zhuǎn)L17L16：DECR6；十位減1MOVR4，#09；個(gè)位送9LJMPL8L15：DJNZR4,L8；個(gè)位不為0時(shí)，個(gè)位減1L17；DJNZR5,LL1；未循環(huán)完，轉(zhuǎn)LL1MOVR5,#05；循環(huán)寄存器重裝初值MOVDPTR,#TAB1；將TAB1首地址送DPTRLJMPLL2L8：MOVA，R7CJNEA，#0FFH，L11；（直干道）判斷個(gè)位，個(gè)位不等0，轉(zhuǎn)L11MOVA，R2；個(gè)位等0順續(xù)執(zhí)行CJNEA，#0FFH，L18；判斷十位，十位不等0，轉(zhuǎn)L18LJMPL18L12：DECR2；十位減1MOVR7，#09；個(gè)位送9LJMPNEXT1L11：DJNZR7,NEXT1；個(gè)位不為0時(shí)，個(gè)位減1L18：DJNZR5,LL1；未循環(huán)完，轉(zhuǎn)LL1MOVR5,#05；循環(huán)寄存器重裝初值MOVDPTR,#TAB1；將TAB1首地址送DPTRLJMPLL2LL1:MOVDPL,50H；重保存地址送DPTRMOVDPH,51HLL2:CLRAMOVCA,A+DPTRMOVP3,A；查表將結(jié)果送P3口INCDPTRCLRAMOVCA,A+DPTRMOVR4,A；查表下一地址，結(jié)果送寄存器R4MOV30H，A；將結(jié)果送30HINCDP