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文檔簡介
1、<p> XXXXXXXXXX大學</p><p> 畢 業(yè) 設 計(論 文)</p><p> 設計(論文)題目: 智能控制交通燈</p><p> 系 別: 1</p><p><b> 專 業(yè): 1</b></p><p> 班 級: 1
2、</p><p> 姓 名: 1</p><p><b> 學 號: 1</b></p><p><b> 指導教師: </b></p><p><b> 完成時間: </b></p><p><b> 目 錄
3、</b></p><p> 摘要………………………………………………………………3</p><p> 第一章 概述……………………………………………………4</p><p> 單片機的簡述…………………………………………6</p><p> 2.1單片機的基礎知識……………………………………………………6</p>
4、;<p> 2.2單片機的結構與發(fā)展…………………………………………………6</p><p> 硬件設計 ………………………………………………8</p><p> 3.1單片機的原理圖………………………………………………………8</p><p> 3.2最小系統電路…………………………………………………………8</p><p
5、> 3.3顯示電路的設計………………………………………………………13</p><p> 3.4電路各部分的計算……………………………………………………15</p><p> 3.5鍵盤控制………………………………………………………………15</p><p> 軟件設計………………………………………………17</p><p>
6、 4.1延時設計………………………………………………………………17</p><p> 4.2交通燈的控制框圖……………………………………………………18</p><p> 4.3交通燈的原理圖………………………………………………………19</p><p> 4.4 交通燈的程序流程……………………………………………………21</p><p
7、> 4.5元器件清單……………………………………………………………24</p><p> 單片機的調試…………………………………………25</p><p> 第六章 心得體會………………………………………………26</p><p> 第七章 參考文獻………………………………………………27</p><p> 摘要:隨著公路
8、上機動車輛的逐年增加,交通擁擠已經是當今社會特別是城市交通中一個非常嚴峻的問題。而當今許多城市中那種傳統的紅綠燈裝置已經不能滿足這個日益發(fā)展的社會的要求。</p><p> 交通管理系統是智能交通系統的重要組成部分,其功能實現的好壞直接關系到整個智能交通系統功能的發(fā)揮。系統在一旦發(fā)生交通事故時立即提供交通管制信息,以便對交通事故地點實行有效地交通管制防止因交通事故引發(fā)的突發(fā)交通事件的發(fā)生。對那些商用車輛,重載車
9、輛實行特許管理,防止危險發(fā)生,同時對出現危險路段,根據不同行駛區(qū)域的自然條件及時提供道路危險警告信息,使司機有心理準備。對乘客可提供有關乘車路線、發(fā)車時間等信息,這對提高運輸效率,降低交通量,。本文從單片機的應用上來實現十字路口交通燈智能化的管理,提高運輸中的安全性都很有意義</p><p> 關鍵詞:智能控制 單片機 交通燈。</p><p><b> 概述</b
10、></p><p> 隨著社會經濟的發(fā)展,城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協調,已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現代城市交通監(jiān)控指揮系統中最重要的組成部分。 隨著城市機動車量的不斷增加,許多大城市如北京、上海、南京等出現了交通超負荷運行的情況,因此,自80年代后期,這些城市紛紛
11、修建城市高速道路,在高速道路建設完成的初期,它們也曾有效地改善了交通狀況。然而,隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制,高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點,也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的
12、主要問題</p><p> 城市路口交通信號控制系統大體上分為三種類型:定周期的信號機、多時段且具有無電纜協調功能的微電腦型信號機以及聯網式自適應多相位智能型信號機。具體采用哪種類型,應根據其應用場合及特點加以確定。其中,第一種類型以其成本低,設計簡單,安裝及維護方便等特點得到了廣泛應用。本文討論的城鄉(xiāng)交通控制系統就屬于該種類型。該交通控制系統主要由時間發(fā)生器電路、光電檢測電路、控制電路等幾個部分組成。<
13、/p><p> 時間發(fā)生器電路由一片74191、時鐘脈沖產生電路和幾個門電路構成,時鐘脈沖產生電路用一片555定時器業(yè)構成多諧振蕩器,設計脈沖周期為4s,其計算公式為:T1=(2R2+R1) Cln2=0.7×5.7MΩ×1μF,以此信號作為74191的CP。74191的四個狀態(tài)輸出端QAQBQCQD可用四個門電路進行譯碼。當QAQBQCQD=0000時,電路輸出低電平信號給D觸發(fā)器和控制電路的
14、IO輸入端;而當QAQBQCQD=1000時,電路輸出高電平信號給黃燈驅動電路。74191接成減計數工作狀態(tài),LD信號由控制電路的O1提供,應將置數輸入端A、C接高電平Vcc,B、D端接D觸發(fā)器的輸出端,還可根據D觸發(fā)器的不同輸出狀態(tài)置入數5和數15。</p><p> 控制電路主要由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、RC電路和反相器構成。該電路有兩個輸入端和三個輸出端。當QAQBQCQD=0000時,輸入端IO為低電平,此時信號
15、將直接經O1輸出給LD以進行異步置數,因此74191的0000狀態(tài)持續(xù)時間很短暫。輸入端I1由光電檢測電路的輸出信號提供,當有車輛時,輸出低電平;無車輛時輸出高電平。輸出信號O1=I1,而輸出信號O2而由I1經反相器、RC電路和一單穩(wěn)態(tài)電路得來。O1的作用是當鄉(xiāng)間道無車輛時,保持主干道綠燈亮,鄉(xiāng)間道紅燈亮。當主干道綠燈變亮并檢測到鄉(xiāng)間道有車輛(即I1=0)時 ,O2觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路并維持主干道綠燈亮66s,即T2 = RCln3=1.1&
16、#215;6MΩ×10μf=66(s)。</p><p> 光電檢測電路由光源和光電三極管構成,該電路可根據需要選擇現成產品,如CP850系列的CP851,該器件的光電傳感器輸距離可達15m。</p><p> 適應我國發(fā)展的國情在不改變傳統三色交通燈的情況下,在原交通燈的下部裝LED點陣板塊組成三角行,圓形,正方形等三異行指示燈,與上部同亮同熄,增加以燈光形狀來指示的功能。
17、使有眼疾的人也可以正確的辨別交通信號。使他們同樣得到有效利用和安全使用現代交通工具的權利。同時也使他們在非機動車倒時更安全。</p><p> 于紅綠燈的功率較大(十幾瓦),一般集成門電路無法驅動,因此需要設計一個特定的驅動電路,該電路可用功率管和高驅動能力的電源構成。功率管及電源大小可根據交通燈的功率進行計算。電路仿真時,可用一LED接接在門電路的后面。</p><p> 第二章
18、 單片機的簡述</p><p> 2.1單片機的基礎知識</p><p> 目前世界單片機的生產廠商很多,如Intel,Motorola,Philips,NEC,ADM,Zilog等公司,其主流產品有十幾個系列,幾百個品</p><p> 種。盡管其個具特色,其稱各異,但作為集CPU,RAM,ROM(或EPROM),I/O接口,定時器/計數器,中斷系統為一體的
19、單片機,其原理大同小異?,F以Intel公司的系列產品為列,說明各系列之間的區(qū)別。</p><p> Intel公司從其生產單片機開始,發(fā)展到現在,大體上可以分為3大系列:Mcs—48系列,Mcs—51系列,Mcs—96系列。</p><p> 2.2單片機的結構與發(fā)展</p><p> 單片機出現的歷史并不長,它的產生與發(fā)展和微處理器的產生與發(fā)展大體相同。因此
20、,單片機的發(fā)展階段可以分為4個階段。</p><p> 第1階段,(1974-1976):單片機初級階段。此階段的單片機采用雙片的形式而且功能比較簡單。此時推出的8位單片機F8,只包含了8位CPU,64B RAM,一個定時/計數器和兩個并行口的3851芯片才能組成一臺完整的計算機。</p><p> 第2階段(1976-1978):低性能單片機階段。此階段的單片機已經成為一臺完整的計算
21、機,但內部不夠豐富。以Intel公司生產的MCS-48為代表,片內集成了8位CPU,8位定時/計數器,RAM和ROM等,但無串行口,中斷系統也比較簡單,片內RAM和ROM容量較小且尋址范圍不大于4KB.它把單片機推向市場,促進單片機的變革。</p><p> 第3階段(1978-1982):高性能單片機階段。此階段的單片機品種多,內部資源豐富,功能強。以Intel公司生產的MCS-51系列為代表,片內集成了8位
22、CPU,16位定時/計數器,串行I/O口,多級中斷系統,RAM和ROM等,片內RAM和ROM容量加大,尋址范圍可達64KB。</p><p> 第4階段(1982年-現在):8位單片機的鞏固發(fā)展及16位,32位單片機推出階段。其最大特點是增加了內部資料,實時處理能力更強。</p><p><b> 單片機的發(fā)展趨勢</b></p><p>
23、 單片機的發(fā)展趨勢是:向高性能化,大容量,微型化,外圍電路內裝化等方面發(fā)展。</p><p><b> 1CPU的改進</b></p><p> (1)采用雙CPU結構,以提高處理速度和處理能力。</p><p> (2)增加數據總線寬度,以提高數據處理速度和處理能力。</p><p> (3)采用流水結構。指
24、令以隊列形式出現在CPU中,從而具有很快的運算速度。</p><p> (4)串行總線結構。</p><p><b> 1存儲器的發(fā)展</b></p><p> (1)增加存儲容量。片內RAM可達256B。片內存儲器存儲容量的增大有利于外圍擴展電路的簡化,從而提高產品的穩(wěn)定性,降低產品的成本。</p><p>
25、(2)片內EPROM開始到EPROM平方化。</p><p><b> (3)程序保密化。</b></p><p><b> 1片內I/O口改進</b></p><p> 一般單片機都有較多的并行口,以滿足外圍設備,芯片擴展的需要,并配有串行口,以滿足多機通信功能的需要.并配有串行口,以滿足多機通信功能的需要<
26、/p><p> 1提高并行口的驅動能力.</p><p> 2增加I/O口的邏輯控制功能</p><p> 3特殊的串行接口功能,為單片機構成網絡系統提供更便于利用的條件。</p><p><b> 單片機的特點</b></p><p> 1小巧靈活,成本低,研發(fā)周期短,易于產品,能利用它方
27、便的組裝成各種智能式測控設備及各種智能儀表,很容易滿足儀器設備即智能化又微型化的需求</p><p> 2可靠性高,使用的溫度范圍寬</p><p><b> 3易擴展控制能力強</b></p><p> 4指令系統相對簡單,較易掌握且指令中有較豐富的邏輯控制功能指令,能較方便地直接操作外部I/O設備。</p><p&
28、gt;<b> 硬件設計</b></p><p> 3.1單片機的原理圖:</p><p> 外部中斷信號 中斷信號 地址/數據總線端口 串行 串行</p><p> I/O端口 輸入 輸出</p><p><b> 3.2最小系統電路</b></p>&
29、lt;p> 3.21 AT89C51芯片簡介</p><p> AT89C51是一個低電壓高性能CMOS8位單片機,片內含4KB的反復擦寫的只讀的程序存儲器,和128KB的隨機存取數據存儲器9(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存儲技術生產,兼容標準Mcs—51指令系統,片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元,內置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。<
30、;/p><p> AT89C51是一個低功耗高性能單片機,40個引腳,32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口,同時內含2個外端口,2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口,AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起,特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)。</p><p><b> 1.主要特征<
31、;/b></p><p> 與MCS-51兼容,</p><p> 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p> 壽命:1000寫/擦循環(huán)</p><p> 數據保留時間:10年</p><p> 全靜態(tài)工作:0HZ-24HZ</p><p><b> 三次程序存儲器鎖
32、定</b></p><p> 128*8位內部RAM</p><p><b> 32可編I/O線</b></p><p> 兩個16位定時器/計數器</p><p><b> 5個中斷源</b></p><p><b> 可編程串行通道<
33、/b></p><p> 低攻耗的閑置和掉電模式</p><p> 片內震蕩器和時鐘電路</p><p><b> 2管腳說明:</b></p><p><b> VCC:供電電壓。</b></p><p><b> GND:接地。</b>
34、;</p><p> P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。</p><p> P1口:P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。</p><p> P2口:P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4TTL門電流。</p><p>
35、 P3口:P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4TTL門電流。P3口也可以作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:</p><p> P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p> P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p> P3.2 /INT0(外部中斷0)</p><p> P3.3 /INT
36、1(外部中斷1)</p><p> P3.4 T0(記時器0外部輸入)</p><p> P3.5 T1(記時器1外部輸入)</p><p> P3.6 /WR(外部數據存儲器寫選通)</p><p> P3.7 /RD(外部數據存儲器讀寫通)</p><p> P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號
37、。</p><p> RST:復位輸入。當振蕩器復位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p> ALE/PROG:當訪問外部存儲器是,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。</p><p> /PSEN:外部程序存儲器的選通信號</p><p> /EA/VPP:當 /EA保持低電平時,則在此期間外部城
38、鄉(xiāng)存儲器(0000H—FFFFH),不管是否有內部程序存儲器。</p><p> XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><p> XTAL2:來自反向振蕩器。</p><p> 3.2.2單片機最小系統</p><p> 單片機系統的擴展是以基本的最小系統為基礎的,故應首先熟悉最小應用系統的結構。實際上內
39、部帶有程序存儲器的8051或8751單片機本身就是一個最簡單的最小的應用系統,許多實際應用系統就是這種成本和體積小的單片機結構實現了高性能的控制。對于目前國內較多的內部無程序存儲器的芯片8031來說,則要用外接程序存儲器的方法才能構成一個最小應用系統。</p><p> 1.帶程序存儲器的最小應用系統</p><p> 片內帶程序存儲器的8051,8751本身即可構成一個最小系統,只要
40、將單片機接上時鐘電路和復位電路即可,同時/EA接高電平,ALE,/PSEN信號不用,系統就可以工作。</p><p> 2.MSC-51芯片簡介</p><p> MCS-51單片機內部結構</p><p> 8051是MCS-51系列單片機的典型產品,我們以這一代表性的機型進行系統的講解。 8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(
41、RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線,現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)是整個單片機的核心部件,是8位數據寬度的處理器,能處理8位二進制數據或代碼,CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統協調的工作,完成運算和控制
42、輸入輸出功能等操作。</p><p> ·數據存儲器(RAM)</p><p> 8051內部有128個8位用戶數據存儲單元和128個專用寄存器單元,它們是統一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數據,用戶只能訪問,而不能用于存放用戶數據,所以,用戶能使用的RAM只有128個,可存放讀寫的數據,運算的中間結果或用戶定義的字型表。</p><p>
43、 ·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,原始數據或表格。</p><p> ·定時/計數器(ROM):</p><p> 8051有兩個16位的可編程定時/計數器,以實現定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。</p><p> ·并行輸入輸出(I
44、/O)口:</p><p> 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對外部數據的傳輸。</p><p><b> ·全雙工串行口:</b></p><p> 8051內置一個全雙工串行通信口,用于與其它設備間的串行數據傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當同步移位器使用。</p>
45、<p><b> ·中斷系統:</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> ·時鐘電路:</b></p><p> 8051內置最高頻率達12MHz
46、的時鐘電路,用于產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> 單片機的結構有兩種類型,一種是程序存儲器和數據存儲器分開的形式,即哈佛(Harvard)結構,另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數據存儲器合二為一的結構,即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS-51系列單片機采用的是哈佛結構的形式,而后續(xù)產品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結
47、構。</p><p> 2.片內無程序存儲器的最小應用系統</p><p> 片內無程序存儲器的芯片構成最小應用系統是,必須在片外擴展程序存儲器由于一般用做程序存儲器的EPROM芯片不能鎖存地址,故擴展時還應加上一個鎖存器,構成一個3片最小系統。</p><p> 系統工作時,P0口分時的作用地址總線或數據總線,地址鎖存器的的輸出作為地址總線的低8位,P2口作
48、為地址的 高8位。這樣P0口和P2口就就不能作為一般的I/O口使用,而只能將P1和P3口作為I/O使用。(P3口還是兩功能口)由于8031和EPROM芯片的價格非常低廉,且8031的運行和開發(fā)的環(huán)境相同,故3片最小系統是目前最常用的基本系統。</p><p> 交通信號燈的控制的電路的核心是AT89C51單片機,其內部帶有4kb的ROM,無須擴展程序存儲器;交通燈的控制沒有大量的運算和暫存數據,AT89C51芯
49、片內的128B RAM已滿足要求,所以也不必擴展外RAM。</p><p> 將東西紅燈,黃燈,綠燈和南北紅燈,黃燈,綠燈分別串接一個電阻,接與AT89C51中的P0口的P0.0~P2.5口。</p><p> 將數碼管的每個段依次串接一個電阻后分別節(jié)與AT89C51個位接與P2口的P2.0~P2.6口,十位接與P1口的P1.0~P1。.6口。</p><p>
50、 3.3顯示電路的設計 </p><p> LED是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。LED顯示器由于結構簡單、價格便宜、體積小、亮度高、電壓低、可靠性高、壽命長、響應速度快、顏色鮮艷(有紅、黃、綠、蘭等色)、配置靈活、與單片機接口方便而得到應用。</p><p> LED顯示器是由若干個發(fā)關二極管組成顯示字段的顯示器件,當發(fā)光二極管導通時,相應的一個點或一個筆劃發(fā)光,控制不同組合的二極管導通
51、,就能顯示出各種字符。LED顯示器有多種形狀,如:“米”字型顯示器、點陣顯示器和七段數碼顯示器等,在單片機系統中使用最多的是七段數碼顯示器。</p><p> LED七段數碼顯示器由8個發(fā)光二極管組成顯示字段,根據內部發(fā)光二極管的連接形式不同,LED有共陽極和共陰極兩種。</p><p> LED七段數碼顯示器的符號及引腳配置(圖2)、共陰極LED(圖3)和共陽極LED(圖4)<
52、/p><p><b> 圖2</b></p><p><b> 圖3 圖4</b></p><p> 共陰極LED數碼顯示器內部所有發(fā)光二極管陰極連接在一起,形成公共陰極,一般接地(或低電平),如圖所示b.當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管點亮.</p><p> 共陽極LED數碼顯示
53、器內部所有發(fā)光二極管陽極連接在一起,形成公共陽極,一般接電源正極(或高電平),如圖所示c.當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時,該發(fā)光二極管點亮. </p><p> 交通紅綠燈系統的控制主要以時間原則實現,而時間的顯示,采用LED數碼管顯示有兩種方法:一,共陽極接法。二,共陰極接法。本文交通紅綠燈采用共陽極接法,就是把發(fā)光二極管的陽極連接在一起構成公共陽極,使用時公共陽極接+5伏,每個發(fā)光管通過電阻與輸入端相連,
54、當陰極端輸入低電平時,段發(fā)光二極管就導通點亮,而輸入高電平是則不亮。為顯示字型(0-9)要為LED顯示器提供顯示段碼,而共陽極顯示段碼中字型0-9的段碼分別為:C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H,80H,90h.</p><p> 單片機與LED數碼管顯示器有以硬件為主和軟件為主兩種接法。</p><p> 1.硬件為主的接口方法.</p>&
55、lt;p> 在數據總線和LED顯示器之間必須有鎖存器或I/O接口電路,此外還有專用的譯碼器/驅動器。通過譯碼器把1位十六位進制或BCD碼譯為相應的顯示段碼,然后由驅動器提供足夠得功動驅動發(fā)光二極管,這種接口方法僅用1條輸出指令,就可以進行LED顯示,但它所用的硬件電路較多,而硬件段碼缺乏靈性,只能進行十進制或十六進制。(包括空的字符)。</p><p> 2.以軟件為主的接口方法</p>
56、<p> 實際上使用LED數碼管顯示位數較多,為了簡化線路,降低成本,大多采用以軟件為主的接口方法,對于多位LED數碼管顯示通常采用動態(tài)掃描顯示,初了要給顯示器提供顯示段碼之外,還要對顯示器進行位的控制.既通常所說的”段控”和”位控”。因此,對于多位LED數碼管顯示器的接口來說,需要有兩個輸出口,其中一個用于輸出顯示段碼;另一個用于輸出位控制信號。位控制信號的數目與顯示器的位數相同。</p><p>
57、 3.4電路硬件各部分的計算</p><p> 1.發(fā)光二極管限流電阻的計算</p><p> R=(Vcc-1.5v)/5ma</p><p><b> =0.7k </b></p><p> 其中R為發(fā)光二極管的電阻,1.5伏為發(fā)光二極管的壓將,5毫安為發(fā)光二極管正常工作的電壓.</p>&l
58、t;p> 2.定時/記數器參數的計算</p><p> 1.先確定機器周期(設系統時鐘脈沖為6MHZ)</p><p> Tp=12/晶振頻率=12/6MHZ=2us</p><p> 2.計算最小定時時間:對于定時器的幾種工作方式來說,最小定時時間都是一樣的即:</p><p> Tmin=Tc.Tp=1.2us=2us&l
59、t;/p><p> 3.計算最大定時時間:當T/C工作在方式1下的定時時間最長,則最大定時時間為:</p><p> Tmax=Tc.Tp=131ms</p><p> 若定時/記數器T0產生100ms定時,則:</p><p> 時間常數為:Tc=T/Tp=50000</p><p> 則模式控制寄存器TMOD
60、中的控制字為(TMOD)=01H</p><p><b> 3.5鍵盤控制</b></p><p> 對于需要人工干預的單片機應用系統鍵盤就是成為人機聯系的必要手段。所用的鍵盤有全編碼和非全編碼鍵盤兩種,全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與被按鍵對應的續(xù)碼。此外,一般還具有去抖和多鍵,竄鍵保護電路,這種鍵盤使用方便但需要較多的硬件,價格較貴。一般的單片機應用系統較少
61、采用。非編碼鍵盤只簡單的提供行和列的矩陣,其他工作都靠軟件來完成.經濟實用。目前在單片機應用系統中多采用這種方法。鍵盤接口須解決的問題:</p><p> 1.鍵盤開關狀態(tài)的可靠輸入</p><p> 鍵盤實質上就是一組按鍵開關的集合.通常,按鍵所有開關為機械彈性開關,均利用了機械觸點的彈性作用。機械觸點在閉合及斷開瞬間由于彈性作用影響,在閉合和斷開瞬間均有抖動過程,從而使電壓信號也出
62、現抖動,抖動時間長短與開關的機械特性有關,.一般為5-10MS。</p><p> 按鍵的穩(wěn)定閉合時間,由操作人員的按鍵動作所決定,一般為十分之幾秒至幾秒.如抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為了確保CPU對鍵的一次閉合僅做一次處理必須去除鍵抖動。.在鍵閉和穩(wěn)定時取鍵狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再做處理。</p><p> 通常,消去抖動影響有硬件和軟件兩種方式,.硬件方法就是加去抖動
63、電路,,從根本上避免抖動的產生:軟件方法則采用時間延時以躲過抖動。待信號穩(wěn)定之后.再進行鍵掃描。為簡單起見,多采用軟件方法大約延時10-20MS。</p><p> 2.對按鍵進行編碼以給定值或直接給出鍵號</p><p> 一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關狀態(tài)。.根據鍵盤結構不同,采用不同的編碼方法。但無論有無編碼,以及采用什么編碼,最后都要轉換成為與累加器中數相對應的
64、鍵值,以實現按鍵功能程序的散轉轉移。(相應的數轉指令為JMP @A+DPTR)。</p><p> 3.編制鍵盤的程序</p><p> 一個完善的鍵盤控制程序應解決下述問題:</p><p> (1).監(jiān)測有無鍵按下</p><p> (2)有鍵按下后無硬件去抖動電路時,應用軟件延時的方法驅除抖動影響</p><
65、;p> (3)有可靠的邏輯處理辦法,如鍵鎖定,即只處理一個鑲,其間任何按下又送開的鍵不產生任何影響,不管一次按鍵持續(xù)多長時間,僅執(zhí)行一次按定功能程序。</p><p><b> 軟件的設計</b></p><p><b> 4.1延時設計</b></p><p> 延時可以通過軟件延時和定時器延時兩種方法來實
66、現。</p><p><b> 4.1.1軟件延時</b></p><p> 軟件的延時可先編寫延時1秒的子程序,然后在主程序中反復調用延時子程序,如需延時2秒,則可調用延時程序2次,如需要50秒的延時則只需要調用延時子程序50次,并送出控制信號相應的交通燈既可。</p><p> 4.1.2定時器的延時</p><p
67、> 在實際控制的系統中要求有外部實時時鐘,以實現定時或延時功能。</p><p> Mcs—51系列的單片機的定時器/計數器由定時器0,定時器1,定時器/計數器的控制寄存器TMOD組成。</p><p> 定時器0,定時器1實際上是特殊功能寄存器(SFR)中的一個進1記數的16位寄存器,它由高8位和底8位兩個字節(jié)寄存器組成。T0由THO(地址為8CH)和TL0(地址為8BH)組
68、成;T1由TH1(地址為8DH)和TL1(地址為8BH)組成。</p><p> 對定時器/計數器實現運行控制的上SFR中另外兩個專用寄存器,即定時器/計數器方式控制TMOD(地址為89H)和定時器/計數器控制寄存器TCON(地址為88H)組成。這兩個控制寄存器的每一位都給予定義,它們用來確定定時器/計數器的工作方式,工作參數及狀態(tài)。使用中要根據這些定義及對定時器/計數器的工作要求,設定相應的寄存器的值,當程序
69、運行后,定時器/計數器即可安要求工作了,這一過程成為定時器/計數器的初始化編程。</p><p> 可見,定時器/計數器不僅由硬件組成,并且還要在程序中設定某工作方式,工作參數才能正常工作,這就是計算機的可編程單元(或可編程接口)的基本思想。所以要注意兩個方面,一個是注意定時器/計數器在個工作方式,工作模式的硬件原理圖;二是掌握它的初始化編程方式。</p><p> 對于定時器/計數器
70、來說,不管是獨立的定時芯片還是單片機內的定時芯片大都有以下特點:</p><p> 1.定時/計數器有多種工作方式,可以是記數也可以是定時方式。</p><p> 2.定時/計數器的計數是可變的,當然對計數最大值有一定的限制,這取決于計數器的位數,計數的最大值也就限定了定時的最大值。</p><p> 3.可以按照規(guī)定的定時或計數值,在定時時間到或者計數終止時
71、發(fā)出中斷申請,以便實現定時控制。</p><p> 4.2交通燈的控制框圖:</p><p> 交通紅綠燈的設計框圖</p><p> 發(fā)光二極管顯示流程圖:</p><p> 4.3交通燈的原理框圖:</p><p><b> 4.4程序流程</b></p><p&
72、gt; ORG 0003H</p><p> LJMP INTERO</p><p><b> ORG 3000H</b></p><p> MAIN: SETB EA</p><p><b> SETB EX0</b></p><p> MOV DPTR,
73、#7F00H</p><p> MOV A,#0BH</p><p><b> MOVX@,A</b></p><p> MOV 50H,#5BH</p><p> MOV P1,#51H</p><p><b> CLR P1.1</b></p>&
74、lt;p><b> CLR P1.2</b></p><p> MOV R7,#51H</p><p> MAIN1: LCALL DISP</p><p> DJNZ R7,MAIN1</p><p> MOV P1,#FFH</p><p><b> CLR P1.
75、2</b></p><p><b> CLR P1.3</b></p><p> MOV R7,#0AH</p><p> MAIN2: LCALL DISP</p><p> DJNZ R7,MAIN2</p><p> MOV 50H,#32H</p>&l
76、t;p> MOV P1,#FFH</p><p><b> CLR P1.0</b></p><p><b> CLR P1.4</b></p><p> MOV R7,#0AH</p><p> MAIN3: LCALL DISP</p><p> DJN
77、Z R7,MAIN3</p><p> MOV P1,#FFH</p><p><b> CLR P1.0</b></p><p><b> CLR P1.5</b></p><p> MOV R7,#0AH</p><p> MAIN4: LCALL DISP&l
78、t;/p><p> DJNZ R7,MAIN4</p><p><b> AJMP MAIN</b></p><p> DISP: MOV R6,#20H</p><p> MOV TMOD,#01H</p><p> MOV R5,#0AH</p><p> D
79、IE1: MOV TH0,#3CH</p><p> MOV TMOD,#0B0H</p><p><b> SETB TR0</b></p><p> DLE2: DEC 50H</p><p> MOV B,#0AH</p><p><b> DIV AB</b&g
80、t;</p><p> MOV DPTR,#TABLE</p><p> MOV A,@+DPTR</p><p><b> MOV R1,A</b></p><p> MOV R3,A MOV A,B</p><p> MOV A,@+DPTR</p><
81、p><b> MOV R2,A</b></p><p> MOV R4,AMOV A,R6</p><p> MOV DPTR,#7F03H</p><p> MOVX @DPTR,#7F01H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> LCALL,DELA
82、Y</p><p><b> MOV A,R6</b></p><p><b> RRA</b></p><p><b> MOV A,R6</b></p><p> MOV DPTR,#7F03H</p><p> MOVX @DPTR,#7
83、F01H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> LCALL,DELAY</p><p><b> MOV A,R6</b></p><p><b> RRA</b></p><p><b> MOV A,R6</b>&l
84、t;/p><p> MOV DPTR,#7F03H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> LCALL,DELAY</p><p><b> J NB TF0</b></p><p><b> CLR TF0</b></p><
85、p> DJNZ R5,DEL1</p><p><b> RET</b></p><p> TABLE: DB C0H,F9H,A4H,B0H,99H,</p><p> DB 92H,82H,F8H,80H,90H</p><p><b> END</b></p>&
86、lt;p><b> 4.5元器件清單</b></p><p><b> 單片機的調試</b></p><p> 系統調試包括硬件調試和軟件調試,硬件調試的任務排除系統的硬件電路.包括設計和工藝故障,軟件調試是利用開發(fā)工具進行在線住址調試,除發(fā)現和解決程序錯誤之外,也可以發(fā)現硬件故障。</p><p><b
87、> 5.1軟件調試</b></p><p> 軟件調試是通過對擁護程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現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。在查找過程中我們發(fā)現我們的程序的語句有很多語法錯誤與邏輯錯誤影響它的正常運行,比如說我們在寫程序時我們寫了一句MOV@DPTR,A是一個郵箱的格式,我們就查找資料進行修改。</p><p><b> 5.2硬件調
88、試</b></p><p> 一般在硬件調試過程中錯誤大都發(fā)生在焊接上,在焊接過程中,由于我們的排版不整齊所以線路很凌亂,造成我們焊接時的錯誤,進而引起數碼管有一段不亮,我們用萬用表查看后,發(fā)現有一條導線虛焊,從新接好就沒有問題了。 </p><p> 所以不管在做軟件電路還在焊接硬件電路時都要非常的用心,不能存在一絲的馬虎大意,不然到最后都弄好了,發(fā)現錯誤在修改是就麻煩了
89、。</p><p><b> 第六章 心得體會</b></p><p> 首先感謝學校給予的這次畢業(yè)設計的機會.它能使我們大學三年內所學的內容總結起來.運用到實踐中去,它有利于我們在畢業(yè)前對實際動手能力的提高.真正作到理論聯系實際,而不是紙上談兵,同時也學習了新的有用的實踐知識.更是為了我們即將步如社會去進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎.</p><
90、;p> 畢業(yè)設計是在我們指導老師給予的課題,在這次設計中他給予了我們很大的幫助.在此我由衷的表示感謝.設計是通過自己查找資料,不斷思考.在設計的過程中不斷思考摸索經驗下完成的,它能提高我們學以致用的能力.以前在學習中遇到困難,只要查看書本就可以基本解決問題,而畢業(yè)設計不能只靠看書籍.還要不斷動手去探索,遇到不懂的問題,可以自己去檢測調試,直到搞懂為止,這樣以后,我們遇到此類的問題或困難時即使做不到游刃有余,也能有所準備.<
91、/p><p> 在畢業(yè)設計前夕.我們首先的任務不是動手去做此設計,而是去先了解有關的設計書籍等等熟練掌握它們。例如有關單片機的書籍以及模擬電子書籍等等,只有這樣,我們在做設計時才能做到事半功倍的效果.</p><p> 畢業(yè)設計不同于以前在每學期所做的課程設計或者實驗,當然以前的設計或是實驗也是為了能夠理論聯系實際。但它們不能將知識全面相相合平時在課堂上所學到的都是一些理論知識,憑空想象如
92、何去做,學習的都是機械的,被動的,在腦海里的映像都是由硬記而得來的,不能做到理論聯系實際。</p><p> 畢業(yè)設計既是對以前所學內容的一次總體應用,也是對新的內容,新知識的一種挑戰(zhàn)。一般在設計期間學到的是你在三年理論學習中不能得到的知識。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1]李勛、劉源、李新民,單片機實
93、用教程[M],北京航空航天大學出版社,2000[2]張毅坤、陳善久、裘雪紅,單片微型計算機原理及應用[M],西安電子科技大學出版社,2001[3]張毅剛、彭喜源等,MCS-51單片機應用設計[M],哈爾濱工業(yè)大學出版社,1997[4]張淑清等,單片微型計算機接口技術及其應用[M],國防工業(yè)出版社,2001[5]王津,單片機原理與應用[M],重慶大學出版社,2000[6]林軍,用單片機控制的交通信號燈[J],電腦學習,2001.
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