毕业设计（论文）-基于单片机的交通灯分时控制系统设计.doc

扬州工业职业技术学院2010 2011学年第 一 学期毕业设计课题名称： 基于单片机的交通灯分时控制系统设计设计时间： 2010年9月2010年12月 系 部： 电子信息工程系 班 级： 0801应用电子 姓 名： 指导教师： 总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计正文 第 一 部 分任务 书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子系指导老师严法高职 称讲 师学生姓名杨志龙班 级0801应用电子学 号0805160144设计题目基于单片机的交通灯分时控制系统设计设计内容目标和论文要求毕业设计内容和目标：十字路口的交通灯控制系统工作受开关控制，按下起动开关则系统工作，按下停止开关则系统停止工作。系统具有时间段控制功能：（1）为交通控制一般时段，（2）为交通控制高峰时段，（3）其余时段为其它时段。控制规律：一般时段东西红灯亮50S，绿灯亮27S黄灯闪烁3S运行，左转灯亮17S黄灯闪烁3S。高峰时段东西红灯亮65S，绿灯亮42S黄灯闪烁3S运行，左转灯亮17S黄灯闪烁3S。其它时间段东西红灯亮40S，绿灯亮22S黄灯闪烁3S运行，左转灯亮12S黄灯闪烁3S。毕业设计论文要求：1、提出选题的初步设想和研究目的2、收集、整理与理论和实际有关的、完整的、准确的信息资料3、熟悉单片机的结构与原理和基本编程方法，具备编程解决实际问题的能力。4、完成整个系统的结构设计，调试。教研室审核系部审核第 二 部 分 开题报告 扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系10届毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名杨志龙专业应用电子技术班级0801应用电子学号0805160144题 目 基于单片机的交通灯分时控制系统设计指导教师严法高职称讲师学 位 硕士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】十字路口的交通灯控制系统上电自动运行，运行规律为：1首先为交通控制一般时段。直行时间显示数码管显示50。此时南北段绿灯亮、东西段红灯亮30s，南北段人行道绿灯亮，东西段人行道红灯亮，同时南北段和东西段方向的数码管分别从30s和50s开始倒计时。227秒后，南北方向的黄灯闪烁3秒钟，此时东西方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。330秒后，南北方向左拐灯亮，东西方向红灯亮，东西和南北人行道全部红灯亮，同时南北段和东西段方向的数码管分别从19开始倒计时。447秒钟后，南北方向的黄灯闪烁3秒，此时东西方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。550秒后，东西段绿灯亮、南北段红灯亮30秒，东西段人行道绿灯亮，南北段人行道红灯亮，同时南北段和东西段方向的数码管分别从50和30开始倒计时。61分17秒后，东西方向的黄灯闪烁3秒钟，此时南北方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。71分20秒后，东西方向左拐灯亮，南北方向红灯亮，东西和南北人行道全部红灯亮，同时南北段和东西段方向的数码管分别从19秒开始倒计时。81分37秒钟后，东西方向的黄灯闪烁3秒，此时南北方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。9按下“控制高峰时段”、“其它时段规律时段”按钮时直行显示分别为65和40。其它过程与一般模式下相似，通行时间有所区别。【前言】当前，随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。为了方便人、车、路三者关系的协调，大量的交通灯的系统控制趋向，小功率、多样化、多值化方向发展。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，将其应用于交通灯的系统控制中将极大的提高交通灯的实用性、操作性、扩展功能强。【方案的比较与评价】方案一：组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台，它的应用领域一般用于于工业自动化领域。以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度，又保证了系统软件的成熟性和可靠性，而且便于修改和维护。但成本过高，有局限性。方案二：本系统采用MCS-51系列单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过P1口输出，显示时间通过P0口输出至双位数码管）。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。 综上：通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，所以我们采用第二种方案。【预期的效果及指标】1、 完成收集整理文献相关资料。2、 设计绘制硬件控制电路。3、 完成控制程序设计。4、 对照任务要求反复调试实现控制功能。【进度安排】2010 年 9 月21日 - 2010 年 9 月 30日 选题、调研、收集资料2010 年10月 8日 - 2010 年10月15 日 论证、开题2010 年10月16日 - 2010 年11月30日 设计（写作初稿）2010 年12月01 日 - 2010 年 12 月 15 日 修改、定稿、打印【参考文献】1张毅坤.单片微型计算机原理及应用M.西安电子科技大学出版社.1998. 2余锡存.单片机原理及接口技术M.陕西:西安电子科技大学出版社.2000.3吴金戌.8051单片机实践与应用M.清华大学出版社.2001.4李华，孙晓民.MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京航空航天大学.1993. 5林全新.苏丽娟.单片机原理与接口技术M.北京人民邮政出版社.2002. 6张毅刚.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨工业大学出版社.2004. 7秀菊.单片微机与测控技术M.东南大学出版社.1996. 8付小光.单片机原理与使用技术M. 清华大学出版社.2004. 9周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京航空航天大学出版社.2002.【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明）系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文基于单片机的交通灯分时控制系统设计杨志龙0801应用电子摘 要当今微型计算机技术的发展形成两大技术分支：一是以微处理器MPU为核心组成的通用微机系统；另一分支是发展面向对象的用于实时测控领域的微控制器MCU，亦称单片机。当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调， 多值化方向发展随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。关键词交通灯，控制系统，数字化The Design of Time-sharing Control Traffic Lights Based On SCM Yang ZhiLong0801 Applied ElectronicAbstract： Nowadays the development of the technology of the microcomputer forms two great technological branches: First , regard microprocessor MPU as the microsystem in common use that the core makes up ; Another branch is to develop the little controller MCU facing the used in observing and controlling the field in real timing of the target . At present, a large number of signal circuit is toward digital, low-power, diversification, convenience of passengers, vehicles and the way the relationship between the co-ordination of multi-valued with the development of social and economic development, urban transport problems are becoming increasingly a cause for concern . These cities have high-speed construction of urban roads, high-speed road construction in the early stages of completion, they have effectively improved the traffic situation. Urban traffic control system is used for urban traffic data monitoring, traffic signal control and traffic management computer system, it is the modern urban traffic control system command and the most important component of.Keywords: Traffic light, Control system, Digital. 目 录第一章 前 言11.1课题的背景及意义11.1.1本文的主要研究内容11.1.2 具体设计要求2第二章 单片机系统简介42.1 单片机发展简史42.2 单片机的特点及应用52.3 MCS-51 单片机系统简介62.3.1 MCS-51 单片机的结构和原理62.3.2 MCS-51 单片机的中断系统9第三章 硬件电路详细设计113.1交通灯控制113.1.1 芯片的选择113.1.2 红绿灯规则的状态图223.2 交通灯显示的理论分析233.2.1 倒计时显示的理论分析243.2.2 状态灯显示的理论分析24第四章 软件详细设计254.1 程序框图254.2交通灯程序26第五章 系统调式33致 谢37参考文献38扬州工业职业技术学院毕业设计第一章 前 言1.1课题的背景及意义当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2号，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.1.1本文的主要研究内容本系统采用MCS-51系列单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过P1口输出，显示时间通过P0口输出至双位数码管）。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。 传统的交能信号灯控制电路一般由数字电路构成，电路复杂、体积大、成本高。采用单片机控制交能信号，不仅可以简化电路结构、降低成本、减小体积，而且，根据主、支干道车流量发生变化的实际情况，通过拨盘开关可以很方便地进行主、支干道通车时间的设定。有一条主干道和一条次干道的城市交叉路口，每边（共4边）都设置红、绿、黄色信号灯，红灯亮表示禁止通行；绿灯亮表示可以通过；在绿灯亮转变为红灯亮之前，先要求黄灯亮几秒钟，以便让交叉路口停车线以外的车辆停止运行，而交叉路口停车线以内的车辆快速通过交叉路口。每一边的红、绿、黄色信号灯亮的顺序是红绿黄红绿黄。主干道红灯亮时，对应次干道的绿灯亮、黄灯亮；主干道绿灯亮、黄灯亮时，对应次干道的红灯亮。这样就要求主干道红灯亮的时间，应等于次干道绿灯亮与黄灯亮的时间之和；同理，次干道红灯亮的时间，应等于主干道绿灯亮与黄灯亮的时间之和。有的时候，红、绿、黄色信号灯亮的时间，要求采用倒计时的方式，用十进制数字显示出来。1.1.2 具体设计要求系统分三种工作模式：为交通控制一般时段、高峰时段、其它时段规律，并且通过三个按钮“一般”、“ 高峰”、“其它”可相互转化。一般模式： 直行时间显示数码管显示50。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）30s，南北段人行道通行（绿灯），东西段人行道禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管分别从30s和50s开始倒计时，至最后3s时南北段绿灯变成黄灯闪烁；此后南北段左拐（左拐灯亮）通行、东西段禁止（红灯）20s，南北段、东西段人行道都禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后3s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁；再后东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）30s，东西段人行道通行（绿灯），南北段人行道禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管分别从30s和50s开始倒计时，至最后3s时东西段绿灯变成黄灯闪烁；最后东西段左拐（左拐灯亮）通行、南北段禁止（红灯）20s，东西段、南北段人行道都禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后3s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。高峰模式：高峰指示灯亮，南北段、东西段的通行时间改为65s，其中左拐的时间为20s，其它与一般模式类似。其他模式：其它模式黄灯亮，南北段、东西段的通行时间改为40s，其中左拐的时间为15s，其它与一般模式类似。第二章 单片机系统简介2.1 单片机发展简史单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器、实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。 单片机发展简史 如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段 ：第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS 48为代表。MCS 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS 51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多通信功能的串行通信接口。 CPU外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS 51系列的广范应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道 A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。2.2 单片机的特点及应用随着现代科技的发展，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高，已能将所有主要部件都集成在一块芯片上，由于单片机这种特殊的结构形式，使其具有很多的优点和特点，因而广泛应用于各个领域。 体积小，功耗低，价格便宜，重量轻，易于产品化。 控制功能强，运行速度快，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制问题，满足工业控制要求，并有很强的位处理和接口逻辑操作等多种功能。 抗干扰能力强，适用温度范围宽。由于许多功能部件集成在芯片内部，受外界影响小，故可靠性高。 虽然单片机内存储器的容量不可能很大，但存储器和I/O接口都易于扩展。 可以方便的实现多机和分布式控制。单片机的应用具有面广量大的特点，目前它广泛的应用于国民经济各个领域，对技术改造和产品的更新起着重要作用。主要表现在以下几个方面： 单片机在智能化仪器、仪表中的应用：由于单片机有计算机的功能，它不仅能完成测量，还既有数据处理、温度控制等功能，易于实现仪器、仪表的数字化和智能化。 单片机在机电一体化中的应用：机电一体化是机械工业发展的方向。单片机作为机电产品中的控制器，由于其具有体积小、质量轻、可靠性高、功能强、安装方便等优点，大大优化了机电产品的功能，提高了产品的自动化、智能化程度。它广泛应用于数控机床、医疗设备、汽车设备等。 单片机在实时控制中的应用：单片机可以用于各种不太复杂的实时控制系统中，如一般性的温度控制、液面控制、电镀顺序控制等。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥单片机的数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态。 单片机在家用电器中的应用：单片具有体积小、重量轻、价格便宜等特点，所以家电产品中配上微电脑后，使其身价百倍，功能更强，使用方便，灵活，深得用户欢迎。 单片机在计算机外围设备中的应用：单片机广泛应用于打印机、绘图机等多种计算机的外围设备，特别是用于智能终端，可大大减轻主机负担，提高系统的运行速度。 单片机在多机系统中的应用：单片机在多机系统中的应用是将来单片机发展的主要模式，它可以提高单片机的可靠性，使系统运行速度更快。 单片机在通信中的应用：单片机广泛应用于移动通信领域，使移动电话的功能更强大，操作更方便。2.3 MCS-51 单片机系统简介2.3.1 MCS-51 单片机的结构和原理图2-1 MCS-51单片机内部结构方框MCS-51系列单片机的最典型的产品有内部无ROM的8031、内部具有4KB字节掩膜ROM的8051及内部具有4KB字节EPROM的8751，这三种型号的单片机除内部程序存贮器ROM不同外其它内部资源相同。（1）MCS-51单片机的典型芯片是8051，其主要包含以下功能部件：1) 1个8位CPU；2) 4KB字节的片内程序存储器（ROM）；3) 128字节内部RAM数据存贮器；4) 2个16位的定时器/计数器；5) 4个8位并行口P0、P1、P2和P36) 1个全双工的异步串行口；7) 5个中断源、2个中断优先级的中断控制器；8) 时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz12MHz的时钟频率9) 21个专用寄存器（SFR）（2）MCS-51引脚及功能：1）电源及时钟引脚包括电源引脚Vcc、GND及时钟引脚XTAL1、XTAL2。电源引脚接人单片机的工作电源：Vcc(40脚)：接+5V电源；Vss(20脚)：接低电平。时钟引脚(18、19脚)外接晶体时与片内的反相放大器构成一个振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。XTAL1(19脚)：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端。当采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。XTAL2(18脚)：接外部晶体的另一端，在单片机内部接至反相放大器的输出端。若采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。图2-2 MCS-51引脚图 图2-3逻辑符号2）输入输出引脚P0.0P0.7(3932):P0是一个8位双向I/O接口。在访问外部存储器或进行I/O接口扩展时，它分别作为低8位地址总线和双向数据总线。P1.0P1.7(18):P1口是一个8位准双向I/O接口。P2.0P2.7(2128):P2是一个8位准双向I/O接口。在访问外部存储器时，它作为高8位地址总线。P3.0P3.7(1017): P3口除作为普通的8位准双向I/O接口外，还具有第二功能。3）控制引脚RST/VPD（9脚）：RST即Reset（复位）信号输入端。振荡器工作时，由该引脚输入脉宽2个以上机器周期的高电平时复位单片微机。当外部在RST与Vcc之间接一个电容（约10F）和在RST与Vcc之间接一个电阻（约8.2k）时，就可实现加电复位功能。VPD为备用电源输入端，即当VCC 掉电时，由此引脚提供备用电源，以保持内部RAM的信息。ALE/PGOG（30脚）：ALE，允许地址锁存信号输出。当访问外部存储器时，ALE 信 号的负跳变将P0口上的低8位地址送入锁存器。在非访问外部存储器间，ALE仍以1/16振荡频率固定不变的速率输出，因此它能作外部时钟或定时信号用。当访问外部数据存储器时，将以1/12振荡频率输出。PROG为编程脉冲输入端，即当选用8751单片微机时 ，对片内程序存储器进行编程时，由此引脚输入编程脉冲。 PSEN（29脚）：程序储存使能端。内部程序存储器读取，不动作；外部程序存储器读取（ROM），在每个机器周期会动作两次；外部程序存储器读取（RAM），两个/PSEN脉冲被跳国不会输出；外接ROM时，与ROM的/OE脚连接。EA/VPP（31脚）接高电平时，CPU读取内部程序存储器（ROM），如8051/8/052；扩充外部ROM，当读取内部程序存储器超过0FFF（8051）时，自动读取外部ROM。接低电平时，CPU读取外部程序存储器（ROM），如8031/8032；8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。2.3.2 MCS-51 单片机的中断系统（1）中断技术的概念中断技术通俗地讲，就是被打断。在计算机正在执行某一段程序的过程中，由于计算机系统内部或者外部的某种原因，有必要尽快暂时终止正在执行的程序，而转去执行相应的处理程序（中断服务子程序），待处理程序执行完，立即返回到原来被停止执行程序的间断点（简称断点）去继续执行。这种在程序执行过程中由于某些随机原因被临时中间“打断”的情况就称为中断，对中断过程的分析、研究以及中断实现方法称为中断技术。（2）中断技术的应用中断技术的应用主要在以下几个方面：分时操作，有了中断技术，CPU就可以和多台外设并行工作，分时进行CPU和各台外设之间的信息交换；实时处理，当计算机用于实时控制时，要求它进行现场处理的同时性是随机的。中断技术能实现这种要求，而条件传送是做不到的；故障处理，计算机运行源程序过程中，可能会出现一些故障，如电源掉电、存储出错、运算溢出等。有了中断技术，当计算机出现运行故障时，CPU就可以利用中断技术自动地去处理故障（执行故障处理程序），而不必停机进行人工检查。（3）中断源中断源也称为中断请求源，通常中断请求有以下几种：外设的中断请求；如果CPU启动了外设(如键盘、打印机、工业控制设备等)，当外设准备就绪时，就要向CPU提出中断请求，要求CPU为它服务；时钟的中断请求；在工业控制中，经常要求定时控制，就可以利用计算机的定时系统，先由CPU发出命令，让定时电路开始计时待定时时间到，定时系统就会向CPU发出中断请求，要求CPU处理相应的中断处理程序；计算机系统故障引起的中断；当计算机系统出现如电源掉电、计算溢出等故障时，就会发出中断请求，CPU将自动转去执行故障处理程序；人为设置的中断；在对一个新编的程序调试时，为了检查中间结果，或寻找错误。（4）中断标志MCS-51单片机中断系统提供了5个中断源。其中，2个是外部中断源，由 (P3.2)和(P3.3)输入；2个是片内的定时器计数器T0和T1溢出中断请求TF0和TF1；另外一个为片内串行口的发送（接受）中断请求TI（RI）。这些中断源的中断请求信号分别由特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存：TCON中的中断标志位，TCON为定时器/计数器T0和T1的控制寄存器，同时也锁存T0和T1的溢出中断标志及外部中断和的中断标志。另外,当MCS-51单片机处于复位状态时，TCON被清“0”；SCON中的中断标志位，SCON 为串行口控制寄存器，其低2位锁存串行口的发送中断和接收中断标志TI和RI。TI: 串行口发送中断请求标志。RI: 串行口接受中断请求标志。串行口的中断请求标志是由TI和RI相或以后产生的。在单片机复位后SCON清0。第三章 硬件电路详细设计3.1 交通灯控制3.1.1 芯片的选择AT89C52 ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机片内含8K byTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 byTES 。的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052 产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU ）和FLASH由存储单元，功能强大AT89C52单片适用于许多较为复杂控制应用场合。主要性能参数：（1）与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容（2）8字节可重擦写FLASH闪速存储器（3）1000 次擦写周期（4）全静态操作：0HZ-24MHZ（5）三级加密程序存储器（6）256X8字节内部RAM（7）32个可编程I/0口线（8）3个16 位定时计数器（9）8个中断源（10）可编程串行UART通道（11）低功耗空闲和掉电模式图3-1 AT89C52内部框图功能特性： AT89C52 提供以下标准功能：8字节FLASH闪速存储器，256字竹内部RAM , 32个I/O口线，3个16 位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89c52可降至OHz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电上作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位.功能引脚说明： Vcc:电源电压GND:地P0：P0口是一组8位漏极开路型双向1/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时每位能吸收电流的方式驱动8个TTL 逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部 上拉电阻。在FLASH由编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字 节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：PI 是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL。与AT89C51不同之处是，Pl.0 和P1.1还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（Pl.0/T2 ）和输入（P1.1/T2EX) , FLASH编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。PI.O 和PI.l 的第二功能P2口：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电路。对端口P2写“l，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（llt）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOvxDPTR 指令）时，P2送出高8 位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器、如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL) .P3口除了作为一般的I/0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表：表3-1 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口P3.1TXD（串行输出口P3.2INTO（外中断0P3.3INTO（外中断l)P3.4TO （定时计数器0 )P3.5Tl （定时计数器l )P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活,此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN：程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH ) , EA端必须保持低电平(接地）需注怠的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端）, CPU则执行内部程序存储器中的指令。flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP 。XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL1：振荡器反相放大器的输出端。特殊功能寄存器：在AT89C52片内存储器中，80H-FFH共128个单元为特殊功能寄存器（SFE ) , SFR的地址空间映象如表2所示。并非所有的地址都被定义，从80H-FFH共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数位将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据1写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2 定时/计数器2的控制和状态位位于T2CON （参见表3-2) ，寄存器对（RCA02H、RCAP2L）是定时器2在16 位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。表3-2 定时/计数器2控制寄存器T2CONT2CON地址=OC8H 复位值 = 0000 0000B可寻地址TF2EXF2RCKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL276543210符号功能TF2定时器2溢出标志。定时器2溢出时，又由硬件置位，必须由软件 清0，当RCLK=1或TCLK=1时，定时器2溢出，不对TF2置位。EXF2定时器2外部标志。当EXEN21，且当T2EX引脚上出现负跳变而出现捕获或重装载时，EXF2置位，申请中断此时如果允许定时器2中断，CPU响应中断，执行定时器2中断服务程序，EXF2必须由软件清除。当定时器2工作在向上或向下计数工作方式时（DCEN=1) , ExF2不能激活中断。RCK接收时钟允许。RCLK=1时用定时器2溢出脉冲作为串行口（工作于工作方式1或3时）的接收时钟，RCLK=0，用定时器l的溢出脉冲作为接收时钟 。TCLK发送时钟允许。TCLK=1时，用定时器2溢出脉冲作为串行口（工作于工作方式1或3时）的发送时钟，RCLK=0 用定时器l的溢出脉冲作为发送脉冲。EXEN2定时器2外部允许标志。当EXEN2=1时，如果定时器2未用于作串行口的波特率发生器，在T2EX端出现负跳变脉冲时，激活定时器2 捕获或重装载EXEN2=0，T2EX端的外部信号无效TR2定时器2启动/停止控制位。TR2=l时，启动定时器2 。C/T2定时器2定时方式或计数方式控制位。C/T20，选择定时方式。C/T21时，选择对外部事件计数方式（下降沿触发）。CP/RL2捕获/重装载选择。CP/RL2=l时，如EXEN2=l且T2EN双端出现负跳变脉冲时发生捕获操作。CP/RL2=0时，若定时器2溢出或EXEN2l条件下，T2EN双端出现负跳变脉冲，都会出现自动重装载操作。当RCLK=1或TCLK=1时，该位无效，在定时器2溢出时强制其自动重装载。引脚号功能特性Pl.0T2 （定时计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出Pl.1TZEx 定时计数2捕获/重装载触发和方向控制）中断寄存器： AT89C52有6个中断源，2个中断优先级，1E寄存器控制各中断位，1P寄存器中6个中断源的每一个可定为2个优先级。数据存储器AT89C52有256个字节的内部RAM , 80HFFH高128个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字竹的RAM和殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H（即P2口）地址单元。MOV 0A0H ，#data间接寻址指令访问高128字节RAM ，例如下面的间接子址指令中，R0的内容为OAOH ，则访问数据字节地址为0A0H , 而不是P2口（0A0H ）。MOV RO，#data堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128位数据RAM亦可作为堆栈区使用。定时器O和定时器1AT89C52的定时器O和定时器1的工作方式与AT89C51相同。定时器2：定时器2是一个16位定时计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3 ）的C/T2位选择。定时器2有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON的控制位来选择。定时器2由两个8位寄存器TH2和TL2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2寄存器的值加1 ，由于一个机器周期由12个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/l2 。在计数工作方式时，当T2引脚上外部输入信号产生由1至O的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5SP2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期中采到的值为0 , 则在紧跟着的下一个周期的S3P1期间寄存器加l 。由于识别1至0的跳变需要2个机器周期（24个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的1/24 为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次捕获方式：在捕获方式下，通过T2CON控制位以EXEN2来选抒两种方式。如果ExEN2=0，定时器2是一个16位定时器或计数器，计数溢出时，对T2CON溢出标志TFZ置位，同到激活中断。如果EXEN2=1，定时器2完成相同的操作，而当T2EX引脚外部输入信号发生l至0负跳变时，也出现TH2和TL2中的值分别被捕获到RCAP2H和RCAP2L中另外，T2EX引脚信号的跳变使得T2CON中的EXF2置位，与TF2相仿，EXF2也会激活中断。捕获方式如图4 所示。自动重装载（向上或向下计数器）方式：当定时器2工作于16位自动重装载方式时，能对其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器T2CON的DCEN位（允许向下计数）来选择的。复位时，DCEN位置“0 ，定时器2默认设置为向上计数。当DCEN置位时，定时器2既可向上计数也可向下计数，这取决于T2EX引脚的值，参见图3-3 ，当DCEN=0时，定时器2自动设置为向上计数，在这种方式下，T2CON中的EXEN2控制位有两种选择，若EXEN2，定时器2为向上计数至OFFFFH溢出，置位TF2激活中断，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L重装载，RCAP2H 和RCAP2L的值可由软件预置。若EXEN2=1 ，定时器2的16位重装载由溢出或外部输入端T2EX从1至0的下降沿触发。这个脉冲使EXF2置位，如果中断允许，同样产生中断。图3-2定时器的捕捉方式图3-3时器2自动重载方式（DCEN=0）当DCEN=1时，允许定时器2向上或向下计数，如图3-3所示。这种方式下，T2EX引脚控制计数器方向。T2EX以引脚为逻辑“1”时定时器向上计数，当计数OFFFFH向上溢出时，置位TF2，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L 重装载到TH2和TL2中。T2EX引脚为逻辑“0”时，定时器2向下计数当TH2和TL2中的数值等于RCAP2H 和RCAP2L中的值时，计数溢出，置位TF2,司时将OFFFFH数值重新装入定时寄存器中。当定时了计数器2向上滋出或向下溢出时，置位ExF2位波特率发生器：当T2CON