單片機課程設計---智能交通燈控制系統(tǒng)的設計

1、<p>　　智能交通燈控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國機動車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設由于歷史等各種因素相對滯后，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象時常出現(xiàn)。如何利用當今計算機和自動控制技術，有效的疏導交通，提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力，減少交通事故是很值得研究的一個課題。目前，國內(nèi)的交通燈一般設在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈再加上一個倒計時的顯示計時器來控

2、制行車。</p><p>　　我國交通法規(guī)也對交通指揮信號燈做出了規(guī)定：</p><p>　　（1）綠燈亮時，準許車輛、行人通行，蛋轉彎的車輛不準妨礙執(zhí)行的車輛和被放行的行人通行。</p><p>　?。?）黃燈亮時，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行。</p><p>　?。?）紅燈亮時，不準車輛，

3、行人通行。</p><p>　?。?）綠色箭頭燈亮時，準許車輛按箭頭所示方向通行。</p><p>　　(5)黃燈閃爍時，車輛、行人在確保安全的原則下可以通行。</p><p>　　信號燈的出現(xiàn)，使交通得到有效控制，對疏導交通流量、提高道路通行能力和減少交通事故有明顯的效果。</p><p><b>　　設計任務</b>

4、</p><p>　　本設計要求學生用單片機設計一個智能交通燈控制系統(tǒng)。使其能模仿誠實“十字”路口交通燈的功能，并能滿足特殊的控制要求，該系統(tǒng)的具體功能如下：</p><p>　?。?）該控制系統(tǒng)能控制東西南北四個路口的紅黃綠信號燈正常工作。</p><p>　?。?）當東西方向準行，南北方向禁行時，東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈。</p><p

5、>　?。?）當南北方向準行，東西方向禁行時，南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈。</p><p>　?。?）兩垂直方向的準星事件均為60s。</p><p>　?。?）準行方向亮綠燈與禁行方向亮紅燈55s后，四個道口同時加亮一盞黃燈禁行閃爍，已警告車輛及行人，準行方向與進行方向即將改變。</p><p><b>　　整體方案設計</b><

6、;/p><p>　　本系統(tǒng)擬采用AT89C51單片機作為智能交通燈的控制核心。從設計所要完成的任務和要求來看，單一路口顯示倒計時事件的數(shù)碼管必須用兩位，對于七段數(shù)碼管，考慮到AT89C51單片機所能提供I/O接口的數(shù)量并結合學生編輯的實際能力，倒計時顯示裝置中的數(shù)碼管在本系統(tǒng)中采用的是靜態(tài)顯示；十字路口共需4組紅綠燈，加轉換黃燈，一共是12只燈，須用6個端口進行控制，具體I/O接口分配為：P1.0~P1.2分別接東西

7、方向的紅綠黃共6盞信號燈P1.3~P1.5分別接南北方向的紅綠黃共6盞信號燈；AT89C51單片機的I/O口作為輸出時，具有較大的吸收電流能力，因此我們可以選用共陽極數(shù)碼管，這樣由單片機I/O口就可以直接驅動，從而簡化硬件電路的設計；此外專門設計了監(jiān)控電路對控制系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性。系統(tǒng)的整體設計方案設計圖如圖。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設計</b>

8、</p><p><b>　　交通燈電路</b></p><p>　　為了方便學生做實驗，可以用發(fā)光二極管作為交通燈來使用，單片機的I/O接口直接和交通燈（發(fā)光二極管）連接。在十字路口的四組紅 、黃、綠三色交通燈中，東西方向道路上的兩組同色燈連接在一起，南北方向道路上的兩組同色燈也彼此連接，受單片機P1.0~P1.5控制。單片機的I/O接口與交通燈電路的具體連線方式為

9、：P1.0~P1.2分別接東西方向的紅、綠、黃共6個發(fā)光二極管，P1.3~P1.5分別接南北方向的紅、綠、黃共6個發(fā)光二極管。12個發(fā)光二極管采用了共陽極的連接方式，因此I/O口輸出低電平時，與之相連的發(fā)光二極管會亮，I/O口輸出高電平時，相應的發(fā)光二極管會滅。交通燈電路圖如圖所示.</p><p><b>　　倒計時顯示電路</b></p><p>　　該交通燈控制

10、系統(tǒng)在正常工作情況下，每60S循環(huán)變換一次，為方便提示路上行人及車輛交通燈轉換的剩余時間，專門為控制系統(tǒng)設計了一個倒計時顯示裝置。</p><p>　　該顯示裝置選用七段數(shù)碼管來顯示交通燈轉換的剩余時間，根據(jù)控制要求，每個路口需要兩個數(shù)碼管，這樣的四個路口就需要八個數(shù)碼管。由于AT89C51單片機的I/O作為輸出時，具有較大的吸收電流能力，因此我們可以選用共陽型數(shù)碼管，這樣由單片機的I/O就可以直接驅動，從而簡化

11、硬件電路的設計。四個路口倒計時顯示裝置在同一時刻顯示的數(shù)字，其中P0口用來顯示時間的十位，P2口用來顯示時間的個位；東西南北四個方向共四個路口，令DS1和DS2是一組，DS3和DS4是一組，DS5和DS6是一組，DS7和DS8是一組?？紤]到AT89C51單片機所能提供I/O接口的數(shù)量以及該控制系統(tǒng)所需要的I/O的個數(shù)并結合學生實際編程的能力，數(shù)碼管在本系統(tǒng)采用的靜態(tài)顯示（當然，有能力的同學也可以也可以采用動態(tài)的顯示方式，因為這樣可以節(jié)約

12、I/O資源進而擴展更多的功能）。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一字符時，相應的數(shù)碼管恒定地導通或截止。采用靜態(tài)顯示時，占用CPU的資源較少，單片機只要把顯示字形代碼發(fā)送到借口即可，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字型碼。倒計時顯示電路如圖4—3所示</p><p>　　4.3.4緊急通行電路</p><p>　　該系統(tǒng)的K1、K2、K3三個按鍵分別與單片機的P3.0、P3.6、P3.6相

13、接，它們可以在特殊的交通情況下使用。例如，當有緊急情況發(fā)生，如消防車，救護車等緊急車輛通過時，按下K1鍵，四個路口加亮黃燈信號燈并進行閃爍（閃爍時間為5s）,并且倒計時顯示裝置關閉，黃燈5s閃爍完成后，四個路口的信號燈全部變成紅燈，從而保證緊急車輛的及時通過，待緊急車輛通過后，松開K1鍵，緊急情況消除，交通燈控制系統(tǒng)恢復正常工作；按下K2鍵，四個路口同時加亮黃色信號燈并進行閃爍（閃爍時間為5s），并且倒計時顯示裝置關閉，黃色燈5s閃爍完

14、成后，只允許東西方向車輛準行、南北方向車輛禁行，松開K2鍵，交通燈控制系統(tǒng)又開始正常工作；按下K3鍵，四個路口同時加亮黃色信號燈并進行閃爍（閃爍時間為5s），并且倒計時顯示裝置關閉，只允許南北方向車輛準行、東西方向車輛禁行，松開K3鍵，交通燈控制系統(tǒng)又開始正常工作。按鍵電路如4-4圖所示。</p><p><b>　　4.3.5控制電路</b></p><p>　　5

15、1系列單片機系統(tǒng)通常工作在一些特定的環(huán)境中，不可避免會受到外界的干擾，這些干擾輕則導致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯，重則將嚴重影響程序的運行。為了保護數(shù)據(jù)、抑制干擾，在單片機系統(tǒng)的開發(fā)過程中需要進行可靠性設計。</p><p>　　可靠性設計本身是一個復雜的課題，它涉及系統(tǒng)軟件、硬件以及結構設計等各方面，比如軟件的冗沉、器件的選擇與布局、看門狗電路、電路板的布線等。在頻率較高時，還需要考慮電磁兼容問題，電磁兼容設計也是可靠性

16、設計的一個重要部分。單片機的監(jiān)控電路總是和復位電路聯(lián)系在一起密不可分的，所以單片機控制電路也是單片機監(jiān)控復位電路。單片機監(jiān)控電路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。</p><p>　　監(jiān)控功能主要是指監(jiān)控電源電壓、處理突發(fā)掉電情況、產(chǎn)生正確復位信號等。單片機系統(tǒng)工作時，常會遇到來自電網(wǎng)電壓的欠壓、過壓、掉電和瞬變現(xiàn)象。若是采用低通電源濾波器、隔離變壓器、光電隔離以及使用UPS不間斷電源，甚至配備專用的電

17、源方法，不僅不能夠完全解決問題，而且線路復雜、成本高。而利用專門的監(jiān)控芯片組成各種有效的復位電路，不僅能對電源異常情況進行監(jiān)控，而且具有監(jiān)視功能多、可靠性高、使用外圍元件少、電路簡單和體積小的優(yōu)點。</p><p>　　看門狗功能是指在系統(tǒng)設計中通過軟件或硬件的方式在一定周期內(nèi)監(jiān)控單片機微處理器的運行情況，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機微處理器的觸發(fā)信號則系統(tǒng)會強制復位。由于單片機自身抗干擾能力較差，尤其是

18、在一些條件比較惡劣，噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因受外界干擾而導致“程序跑飛”或“死機”的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不 ，能正常工作。通過設置看門狗，進行強制復位，可以保證系統(tǒng)仍然能夠從新回復正常工作。</p><p>　　該控制系統(tǒng)通過使用專門的監(jiān)控芯片實現(xiàn)了，單片機應用系統(tǒng)的監(jiān)控電路，他同時具有單片機微處理器監(jiān)控和看門狗功能。</p><p>　　單片機監(jiān)控芯片的選擇</p><

19、;p>　　近年來，微電處理器監(jiān)控電路在電子產(chǎn)品設計中得到了廣泛的應用，其電路結構有簡單的三端復位芯片發(fā)展到更為復雜的多功能芯片。Maxim公司擁有上百種微處理器監(jiān)控類產(chǎn)品，可以提供多種各具特色的的選擇。該控制系統(tǒng)選用Maxim公司的MAX6304芯片來實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的監(jiān)控電路。</p><p>　　MAX6304是一款專用、高性能，低功耗的微處理器監(jiān)控芯片，她有如下一些特點：</p><

20、p>　　同時具有復位和看門狗功能。</p><p>　　復位電壓門限在1.22V以上可以調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　復位超時時間可調(diào)。</b></p><p>　　看門狗超時時間可調(diào)，通過看門狗選擇腳還可以設置500倍超時時間。</p><p><b>　　4ua供 電電流。</b>&

21、lt;/p><p>　　輸出結構為:推拉方式輸出、高電平復位。</p><p>　　MAX6304引腳圖如圖4—-5所示。</p><p>　　二\MAX6304各引腳說明</p><p>　　RESET IN:復位輸入腳。復位比較器高阻輸入端，見此引腳和外部電阻分壓網(wǎng)絡相連可以設置復位門限電壓。</p><p><

22、b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　SRT:復位超時設置輸入腳。在此輸入引腳和地之間連接一個電容可以設置復位超時時間。</p><p>　　SWT看門狗超時設置輸入腳，在此輸入引腳和地之間連接一個電容可以設置基本看門狗超時時間。此腳接地可以禁用看門狗功能。</p><p>　　WDS;看門狗檢測器選擇腳。此輸入腳用于設置看門狗模式

23、。接地為正常</p><p>　　模式，此時看門狗超時時間為基本看門狗超時時間；接vcc為擴展模式，此時看門狗超時時間為基本看門狗超時時間的500倍。此引腳的電平變化將會對看門狗的定時器清零。</p><p>　　（6）WDI：看門狗檢測器輸入腳。在設置好的看門狗超時時間內(nèi)，此輸入腳上必須有信號上升、小將的跳變，否則會輸出復位脈沖。當WDI或WDS腳上出現(xiàn)信號跳變或者輸出復位信號時，看門狗

24、定時器清零并重新啟動。在看門狗擴展模式情況下，將WDI引腳懸空或者有一個三臺驅動器驅動，可以禁用看門狗功能。</p><p>　　（7）RESET：推拉式、高電平有效復位輸出腳。當被監(jiān)控的電壓下降到復位門限值以下是，此引腳產(chǎn)生由低到高的變化。只要VIN低于VST，RESET輸出就保持高電平。當vin超過vrst時，RESET輸出繼續(xù)保持一個復位超時時間的高電平，然后變?yōu)榈碗娖健．斂撮T狗出現(xiàn)超時時，看門狗定時器會觸

25、發(fā)reset脈沖。</p><p>　　（8）Vcc：+5V供電.</p><p>　　三、監(jiān)控芯片外圍電路的設計</p><p>　　監(jiān)控芯片MAX6304外圍電路的設計可以參考maxim公司提供的芯片資料來進行。</p><p>　　復位門限電壓滿足如下的公式</p><p>　　Vrst=1.22×（R

26、16+R17）/R16</p><p>　　分別選擇r16為3.9k，r17為9.1k。</p><p>　　Vrst=1.22×（R16+R17）/R16=4.07V</p><p>　　本例采用+5V供電，所以復位電壓設置在4.07V是滿足要求的.</p><p>　　MAX6304的SRT腳用于設置超市復位時間，這個時間可以通

27、過外部電容C4來調(diào)節(jié)。復位超時時間按如下公式進行計算。</p><p>　　tRP=2.67xC4</p><p>　　公式中，c4應該取以pf為單位的數(shù)值，而得到的復位超時時間trp單位是us</p><p>　　這里取c4=10pf可得：</p><p>　　tRP =2.67c4=26.7us看門狗功能是指在系統(tǒng)設計中通過軟件或硬件的方

28、式在一定周期內(nèi)監(jiān)控單片機微處理器的運行情況，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機微處理器的觸發(fā)信號則系統(tǒng)會強制復位。由于單片機自身抗干擾能力較差，尤其是在一些條件比較惡劣，噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因受外界干擾而導致“程序跑飛”或“死機”的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不 ，能正常工作。通過設置看門狗，進行強制復位，可以保證系統(tǒng)仍然能夠從新回復正常工作。</p><p>　　該控制系統(tǒng)通過使用專門的監(jiān)控芯片實現(xiàn)了，單片機應用系

29、統(tǒng)的監(jiān)控電路，他同時具有單片機微處理器監(jiān)控和看門狗功能。</p><p>　　單片機監(jiān)控芯片的選擇</p><p>　　近年來，微電處理器監(jiān)控電路在電子產(chǎn)品設計中得到了廣泛的應用，其電路結構有簡單的三端復位芯片發(fā)展到更為復雜的多功能芯片。Maxim公司擁有上百種微處理器監(jiān)控類產(chǎn)品，可以提供多種各具特色的的選擇。該控制系統(tǒng)選用Maxim公司的MAX6304芯片來實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的監(jiān)控電路。&l

30、t;/p><p>　　MAX6304是一款專用、高性能，低功耗的微處理器監(jiān)控芯片，她有如下一些特點：</p><p>　　同時具有復位和看門狗功能。</p><p>　　復位電壓門限在1.22V以上可以調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　復位超時時間可調(diào)。</b></p><p>　　看門狗超時時間可

31、調(diào)，通過看門狗選擇腳還可以設置500倍超時時間。</p><p><b>　　4ua供 電電流。</b></p><p>　　輸出結構為:推拉方式輸出、高電平復位。</p><p>　　MAX6304引腳圖如圖4—-5所示。</p><p>　　二\MAX6304各引腳說明</p><p>　　R

32、ESET IN:復位輸入腳。復位比較器高阻輸入端，見此引腳和外部電阻分壓網(wǎng)絡相連可以設置復位門限電壓。</p><p><b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　SRT:復位超時設置輸入腳。在此輸入引腳和地之間連接一個電容可以設置復位超時時間。</p><p>　　SWT看門狗超時設置輸入腳，在此輸入引腳和地之間連接一個電容可以

33、設置基本看門狗超時時間。此腳接地可以禁用看門狗功能。</p><p>　　WDS;看門狗檢測器選擇腳。此輸入腳用于設置看門狗模式。接地為正常模式，此時看門狗超時時間為基本看門狗超時時間；接Vcc為擴展模式，此時看門狗超時時間為基本看門狗超時時間的500倍。此引腳的電平變化將會對看門狗定時器清零。</p><p>　　MAX6304的SWT腳用于設置基本看門狗超時時間，這個時間可以通過外部電

34、容C5來調(diào)節(jié)?；究撮T狗超時時間按式（4-5）進行計算。</p><p>　　Twd=2.67C5 （4-5）</p><p><b>　　注意</b></p><p>　　公式（4-5）中，C5應該取以pF為單位的數(shù)值，而所得到的復位超時時間Twd單位是us。</p>

35、<p>　　這里取C5=100pF，可得：</p><p>　　Twd=2.67C5=2.67s （4-6）</p><p>　　WDS腳是MAX6304的看門狗選擇輸入腳，這個輸入腳可以選擇看門狗的模式，接低電平為正常模式，接高電平則選擇的是擴展模式。在擴展模式下，看門狗超時時間為基本超時時間的500倍。在本例中，WDS

36、接高電平，所以最終的看門狗超時周期為：</p><p>　　Twd=2.67C5=2.67×500=133.5ms （4-7）</p><p>　　這樣，只需在單片機程序中每隔小于133.ms的時間間隔讓P1.6產(chǎn)生電平跳變（即對MAX6304的WDI輸入腳提供“喂狗”信號），就可以實現(xiàn)看門狗功能。如果“程序跑飛”或者“死機”，程序就不會運行到“喂狗

37、”語句，超過看門狗超時時間，MAX6304的RESET引腳就會產(chǎn)生有效的復位輸出，從而對單片機復位。MAX6304接線圖如圖4-6所示。</p><p><b>　　注意</b></p><p>　　在該控制系統(tǒng)中，看門狗功能由外部看門狗芯片和程序配合實現(xiàn)，程序外部主要是根據(jù)設定的看門狗超時時間放置合適的“喂狗”語句。設定看門狗超時時間最好根據(jù)主程序一次循環(huán)的時間來設

38、定，設置太短會導致誤動作，而設置太長則“死機”時間會長。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序設計</b></p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p>　　該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設計的采用的是順序執(zhí)行并反復循環(huán)的方法。智能交通燈控制系統(tǒng)在正常的工作情況下，沒60s循環(huán)變化一次。每個循環(huán)周期還剩5s

39、時，四個路口的黃燈同時點亮并開始閃爍，一提醒路上的行人及車輛，交通燈即將發(fā)生變換。在程序中定時掃描P3口，若有鍵按下，則調(diào)用鍵盤子程序進行相應的處理；若無則程序繼續(xù)執(zhí)行。主程序流程圖如圖4-7所示。</p><p>　　圖 4-7 主程序流程圖·</p><p><b>　　定時中斷子程序</b></p><p>　　給系統(tǒng)的倒計時

40、顯示裝置采用的是靜態(tài)顯示方式，單片機的P0口和P2口</p><p>　　分別連接到計時裝置的十位和個位。系統(tǒng)每1s都會向倒計時顯示裝置傳送心得數(shù)字型碼用來顯示新的倒計時時間。設定該系統(tǒng)的定時器工作在方式1，由于方式1的最大定時時間為65.536ms，所以要產(chǎn)生1s的定時時間必須采用累加定時的方法，即將定時器的定時時間設定為50ms，終端的循環(huán)次數(shù)設定為20。當20次循環(huán)中斷完成以后，說明1s時間已經(jīng)累計到，這時

41、候通過調(diào)用子程序為倒計時裝置傳送新的數(shù)字型碼，從而完成倒計時時間的“減1”操作并進行顯示。另外，沒完成一次定時中斷操作后都要重新對定時器賦初值。定時中斷子程序流程圖如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8 定時中斷子程序流程圖</p><p><b>　　注 意</b></p><p>　　該定時中斷子程序的目的是每秒鐘產(chǎn)生中斷一次

42、，其中1s的產(chǎn)生既可以用上面提到的方法，也可以用接下來介紹的軟件延時方法。</p><p>　　MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，假定該控制系統(tǒng)單片機的工作頻率為6MHZ，因為機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12X（1/6）=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1s的時間。</p><p>　　具體的演示

43、程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H ; 延時1s子程序</p><p>　　DE2: LCALL DELAY1</p><p>　　DJNZ R4,DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R6，#0

44、 ;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></p><p>　　MOV

45、RN,#DATA;字節(jié)數(shù)為2，機器周期數(shù)為1，所有指令的執(zhí)行時間為2ms</p><p>　　其中，DELAY1為一個雙重循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為256X256=65 536，所以延時時間為65 536X2=131 072us約為125ms。DELAYR4設置的初值為8，主演是程序循環(huán)8次，所以125usX8=1s。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><

46、;b>　　顯示子程序流程圖</b></p><p>　　該交通燈控制系統(tǒng)采用的是靜態(tài)顯示，對于</p><p>　　得到的倒計時顯示數(shù)據(jù)，首先應提取出倒計時數(shù)</p><p>　　據(jù)的十位和個位，然后將視為和各位的字形碼分</p><p>　　別送到單片機的P0口和P2口。其中P0口用來</p><p&g

47、t;　　想倒計時顯示裝置傳送十位數(shù)字型碼，P2口用來</p><p>　　傳送個位數(shù)字型碼。顯示子程序流程圖如圖4-9</p><p><b>　　所示。</b></p><p>　　4.4.4 按鍵字程序流程圖</p><p>　　在該控制系統(tǒng)中，共使用了三個按鍵K1、K2、</p><p>

48、　　K3來處理交通燈在實際應用中的某些特殊情況。</p><p>　　如按下K1鍵，東西南北四個路口均變成紅燈，從</p><p>　　而保證諸如急救車輛、消防車等車輛的及時通過，</p><p>　　按下K2鍵，則只允許東西方向通行，而南北方向</p><p>　　禁行；按下K3鍵只允許南北方向通行，而東西方</p><

49、p>　　向禁行。另外，K1、K2、K3三個鍵無論按下那個鍵，倒計時顯示裝置都會關閉，四個路口的黃燈同時點亮并進行閃爍（時間為5s），提醒車輛和行人，交通燈即將發(fā)生變換。當特殊情況消除后，松開按鍵，智能交通控制系統(tǒng)又恢復正常工作。</p><p>　　按鍵字程序流程圖如圖4-10所示。</p><p>　　圖4-10 按鍵字程序流程圖</p><p><

50、b>　　4.5系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　智能交通燈控制系統(tǒng)設計完成后，剩下的工作就是系統(tǒng)的調(diào)試。本系統(tǒng)的調(diào)試工作分三部分進行。一是做好硬件電路的檢查工作，確保焊點無虛焊，I/O接口對應準確；二是做好軟件部分的調(diào)試工作，調(diào)試的手段是將所編輯的源程序在相應的集成開發(fā)環(huán)境下運行，根據(jù)系統(tǒng)提示的錯誤進行修改。三是軟硬件的整體聯(lián)合調(diào)試，在這一步中，要給硬件上的電并且使程序運行起來，重點查看硬件

51、部分能否正確實現(xiàn)軟件部分規(guī)定的功能要求。很多情況下，系統(tǒng)的調(diào)試工作并不是一步到位的，當軟件和硬件設置不統(tǒng)一時，系統(tǒng)往往無法正常工作，無法滿足既定的功能要求，這時候需要根據(jù)軟件該硬件或者根據(jù)硬件該軟件，使兩者協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來?？傊到y(tǒng)的調(diào)試工作要經(jīng)過反復地修改、運行、再修改、再運行這一循環(huán)漸進的過程。</p><p>　　4.5.1系統(tǒng)的硬件調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)的硬件調(diào)試一般分下面三

52、個步驟。</p><p>　　第一步，目測。檢查外部的各種元件或者電路是否有斷點。</p><p>　　第二步，用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步，加電檢測。給板加點，檢測所有插座或者器件的電源端是否符合要求的值。</p><p>　　1.倒計時顯示電路調(diào)試

53、</p><p>　　給硬件電路接上電源，這是數(shù)碼管全滅，用一根導線的一端與地線相連，另一端依次碰觸AT89C51的P0和P2口，一邊碰觸一邊查看七段數(shù)碼管，正常情況下可以看到每碰觸一個引腳，對應的一段數(shù)碼管點亮。若不亮，仔細查看與該引腳相連的電阻及數(shù)碼管是否虛焊。</p><p>　　2.交通燈電路的調(diào)試</p><p>　　需要說明的是，由于整個設計是用發(fā)光二極

54、管來代替交通燈，需要低電平“0”來驅動點亮，在實際電路中，應使P1口輸出高電平“1”來驅動繼電器導通，從而使220V的交通燈點亮。這是試驗與實際應用比較容易日混淆的地方，應該引起注意。</p><p>　　進行交通燈電路的調(diào)試首先應確保VD1~VD12這12個發(fā)光二極管焊好，注意不要焊反（發(fā)光二極管在沒有剪腳前，長的一段為正極），同時將每一個發(fā)光二極管的限流電阻焊好。接上電源，發(fā)光二極管全滅，將一根導線的一端與地

55、線相連，另一端依次碰觸AT89C51的P1.0~P1.5接口，一邊碰觸一邊查看發(fā)光二極管正常情況下可以看到每碰觸一個引腳，都會有相應的法官二極管點亮。若不亮，仔細查看與該引腳相連的電阻及數(shù)碼管是否虛焊。</p><p>　　3.緊急通行電路調(diào)試</p><p>　　仔細檢查K1、K2、K3三個按鍵是否焊牢，并且三個鍵是否與相應的I/O接口對應準確。</p><p>

56、<b>　　4.監(jiān)控電路的調(diào)試</b></p><p>　　在單片機系統(tǒng)上電工作不正常時，有可能是復位電路存在問題。用導線將RESET引腳的+5v短時間連接一下，模擬一下上電復位如果單片機能夠正常工作了，那么說明復位電路不存在問題。</p><p>　　用示波器觀察和WDI相連的單片機I/O口的信號波形，如果端口電平以設置的時間的周期跳變，這就說明看門狗的程序工作正常

57、。</p><p><b>　　4.5.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件的調(diào)試也稱糾錯或排錯，它是孤立并糾正錯誤的一種技巧性技能過程。軟件錯誤的外部表現(xiàn)形式與內(nèi)部原因之間往往沒有明顯的聯(lián)系，所出現(xiàn)的差錯并非直接就能找出原因。因此，軟件調(diào)試既要對錯誤的性質及程序本身進行系統(tǒng)的研究，在某種程度上也要靠直覺與經(jīng)驗。到目前為止，調(diào)試還沒有一套經(jīng)得起檢驗的完整而系統(tǒng)

58、的理論方法，排錯時所采用的方法和時間都不能事先確定。這樣通常認為調(diào)試是困難的，是軟件開發(fā)過程中最為艱巨的一種腦力勞動。</p><p>　　對于調(diào)試，有一個認識誤區(qū)需要加以糾正這就是調(diào)試并不是提高軟件質量的一種方法，他只是勇于改正錯誤。保證軟件質量應從項目開始時就進行，提供軟件質量遵循軟件工程開發(fā)方法，進行詳細的需求分析、全面的設計、高質量的編譯。調(diào)試只是最終的一個不得已之舉。</p><p&

59、gt;　　軟件調(diào)試是通過對程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。一般情況下，軟件的調(diào)試可以分為以下幾步。</p><p><b>　　1.發(fā)現(xiàn)錯誤</b></p><p>　　軟件調(diào)試的第一步是發(fā)現(xiàn)錯誤，發(fā)現(xiàn)錯誤并理解錯誤將花費90%的調(diào)試時間，采用科學的、有條理的思考進行調(diào)試比胡亂猜測要有效得多。</p>&l

60、t;p><b>　　2.確定錯誤源</b></p><p>　　發(fā)現(xiàn)錯誤的地方不一定是錯誤的原發(fā)點，應尋找所有與錯誤有關的地方，從而確定錯誤的原發(fā)點。</p><p><b>　　3.修正錯誤</b></p><p>　　與發(fā)現(xiàn)錯誤相比，改正錯誤是一件容易的事情但切忌輕易進行改正。研究表明第一次糾正仍有50%的出錯機

61、會，盲目的進行修改只會導致更多的錯誤。以下幾點是你修正錯誤時應遵循的原則：</p><p>　　（1）在改正問題前真正了解其本質。</p><p>　　（2）理解整個程序，而不是了解某個問題。</p><p><b>　?。?）確診錯誤。</b></p><p>　?。?）保存初始代碼。</p><p

62、>　?。?）每次制作一個修改。</p><p>　　（6）檢查所做的修改。</p><p>　　（7）尋找類似錯誤。</p><p><b>　　一.靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試指對程序進行人工書面檢查。靜態(tài)調(diào)試時要仔細閱讀程序及其文檔，經(jīng)過結構分析、功能分析、邏輯分析、接口分析、語法分析及逐行檢

63、查。以便找出并改正錯誤，通常有下面兩種方法：</p><p><b>　　1.檢查語法錯誤</b></p><p>　　產(chǎn)生語法錯誤的原因主要有兩個：一是鍵入錯誤，此錯誤如同寫文章時的“筆誤”；二是由于對語法規(guī)則不熟悉，見書后的錯誤信息、各種限制、全局變量與局部變量、先左后右的原則等，這些雖不是系統(tǒng)規(guī)定，但也是語法的一部分，應作為專項予以檢查。</p>

64、<p><b>　　2.跟蹤程序流程</b></p><p>　　此時的跟蹤程序流程，即將自己作為計算機。給定一組輸入數(shù)據(jù)后，順序執(zhí)行每條語句，考察所得結果，尋找錯誤。此方法需花一定時間，但這是最基本的方法，用其他方法難以查出問題時，可以試用此法。</p><p>　　順便說一句，學習編程技術的主要途徑是讀別人的程序，對較難懂的地方，也只有跟蹤程序才能讀懂，

65、也就是常說的閱讀能力提高的途徑。對程序的流程圖也可采取此方法檢查。</p><p><b>　　二.動態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動態(tài)調(diào)試是指實際上機運行程序進行調(diào)試。經(jīng)過靜態(tài)調(diào)試后，仍留在程序中的錯誤都十分隱蔽。為找到這些錯誤，首先需捕獲一些與錯誤有關的線索，即進行錯誤偵察源程序上機運行，語言系統(tǒng)及操作系統(tǒng)會在程序有故障時給出信息，常見的故障分為以下幾種情況

66、：</p><p>　　（1）沒有通過編譯。</p><p>　?。?）沒有通過連接編譯。</p><p>　?。?）程序的運行過程因故障而停止。</p><p>　?。?）程序只輸出部分結果。對這部分結果進行分析，可大致了解被執(zhí)行的邏輯，或程序在什么地方被中斷。</p><p>　?。?）程序執(zhí)行了很長時間沒有結果。

67、</p><p>　　這種情況可能有三個原因造成：一是程序本來執(zhí)行時間就很長；二是程序內(nèi)有死循環(huán)；三是程序運行時使硬件系統(tǒng)“死鎖”。</p><p>　　4.5.3軟硬件的聯(lián)合調(diào)試</p><p>　　將燒錄好的AT89C51芯片插上（有條件的同學，這一部分也可以通過51系列的仿真器來實現(xiàn)），由于這個芯片引腳較多，在插入插座時要格外小心，防止其中幾個腳折彎從而造成器

68、件間的接觸不良。所有元器件安裝好后就可以給系統(tǒng)通電，系統(tǒng)在正常運行情況下，可以看到每組數(shù)碼管顯示“60”，同時東西路亮綠燈，南北路亮紅燈，然后倒計時顯示裝置開始做時間遞減操作，當顯示為“05”時，黃燈點亮并開始閃爍，當?shù)褂嫊r結束后，道路通行狀態(tài)改變，即東西亮紅燈，南北亮綠燈此時兩位數(shù)碼管重新顯示“60”，然后做遞減操作，結束后重復前面的動作。注意：在系統(tǒng)的調(diào)試過程中，如果覺得60秒時間太長，可以將第32行“MOVE 33H,#3DH”，

69、改成“MOV 33H,#10H”即把定時60s（用3DH表示）改為15s（用10H表示），以縮短調(diào)試過程中的等待時間。系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試完成后，再把時間信息修改過來即可。</p><p>　　接下來進行緊急通行電路的調(diào)試工作。在系統(tǒng)運行正常的情況下，按下K1鍵，</p><p>　　可以看到倒計時顯示裝置關閉，同時四個路口的黃燈點亮并進行閃爍（5s），黃燈閃爍結束后，四個路口的交通燈均變

70、成紅色，松開K1鍵，系統(tǒng)又恢復正常工作；按下K2鍵，倒計時顯示裝置關閉，同時四個路口的黃燈點亮并進行閃爍（5s），黃燈閃爍結束后，東西變成綠燈，南北變成紅燈，松開K2鍵，系統(tǒng)又恢復正常工作；按下K3鍵，倒計時顯示裝置關閉，同時四個路口的黃燈點亮并進行閃爍（5s），黃燈閃爍結束后，南北變成綠燈，東西變成紅燈，松開K3鍵，系統(tǒng)又恢復正常工作。</p><p>　　如果系統(tǒng)在調(diào)試的過程中不能做到以上幾點，應仔細檢查所涉

71、及的硬件和軟件，通過比較來進行糾錯，使所涉及的智能交通燈控制系統(tǒng)更精確，更完美。</p><p><b>　　4.6程序清單</b></p><p>　　ORG 000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 001BH ;定時器T1中斷入

72、口</p><p>　　LJMP INT1 </p><p>　　ORG 0100H ;主程序入口</p><p>　??；********；</p><p><b>　??；*主程序*；</b></p><p&g

73、t;　??；********；</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV SP,#60H</p><p>　　MOV TMOD,#10H ;定時器T1工作在方式1</p><p>　　MOV TH1,#9EH

74、 ;給定定時器T1賦初值</p><p>　　MOV TL1,#58H</p><p>　　SETB EA ;給中斷系統(tǒng)總開關</p><p>　　SETB ET1 ;給定時器T1中斷開關</p><p>　　SETB TR1

75、 ;啟動定時器T1</p><p><b>　　HERE:</b></p><p>　　MOV 88H,#15H ;設置中斷循環(huán)次數(shù)</p><p>　　MOV 33H,#3DH ;設置倒計時顯示數(shù)值</p>