基于單片機的智能交通燈控制系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 S 延時程序 STAT1： MOV R4， 2 MOV R3,250 DJNZ R3,$ DJNZ R4， STAT1 RET 緊急轉換電路 一般情況下交通燈按照車流量大小合理分配通行時間，按一定規律變化，但考慮緊急車通行車況，設計緊急通行開關 ,下面簡述單片機的中斷原理 。 ⅰ ) Mcs— 51 的中斷源 8051 有 5 個中斷源，它們是兩個外中斷 INT0（ ）和 INT1（ ）、兩個片內定時 /計數器溢出中斷 TF0 和 TF1，一個是片內串行口中斷 TI 或 RI，這幾個中斷源由 TCON 和 SCON 兩個特殊功能寄存器進行控制 ,其中 5 個中斷源的程序入口地址如表 4 所示： 表 4中斷源程序入口 中斷源的服務程序 入口地址 中斷源 入口地址 外中斷 0 0003H 定時 /計數器 0 000BH 外中斷 1 0013H 定時 /計數器 0 001BH 串行口中斷 0023H ⅱ ) 中斷的處理流程 CPU 響應中斷請求后，就立即轉入執行中斷服務程序。不同的中斷源、不同的中斷要求可能有不同的中斷處理方法，但它們的處理流程一般都如下所述： （１）現場保護和現場恢復： 中斷是在執行其它任務的過程中轉去執行臨時的任務，為了在執行完中斷服務程序后，回頭執行原先的程序時，知道程序原來在何處打斷的，各有關寄存器的內容如何，就 必須在轉入執行中斷服務程序前，將這些內容和狀態進行備份 —— 即保護現場。我們舉個例子，在看書時，電話玲響需傳去接電話時，必須在書本上做個記號，以便在接完電話后回來看書時，知道從哪些內容繼續往下看。計算機的中斷處理方法也如此，中斷開始前需將有關寄存器的內容壓入堆棧進行保存，以便在恢復原來程序時使用。中斷服務程序完成后，繼續執行原先的程序，就需把保存的現場內容從堆棧中彈出，恢復積存器和存儲單元的原有內容，這就是現場恢復。 如果在執行中斷服務時不是按上述方法進行現場保護和恢復現場，就會是程序運行紊亂，程序跑飛，自然 使單片機不能正常工作。 （２）中斷打開和中斷關閉： 在中斷處理進行過程中，可能又有新的中斷請求到來，這里規定，現場保護和現場恢復的操作是不允許打擾的，否則保護和恢復的過程就可能使數據出錯，為此在進行現場保護和現場恢復的過程中，必須關閉總中斷，屏蔽其它所有的中斷，待這個操作完成后再打開總中斷，以便實現中斷嵌套。 （３）中斷服務程序： 既然有中斷產生，就必然有其具體的需執行的任務，中斷服務程序就是執行中斷處理的具體內容，一般以子程序的形式出現，所有的中斷都要轉去執行中斷服務程序，進行中斷服務。 （４ ）中斷返回： 執行完中斷服務程序后，必然要返回，中斷返回就是被程序運行從中斷服務程序轉回到原工作程序上來。在 MCS51 單片機中，中斷返回是通過一條專門的指令實現的，自然這條指令是中斷服務程序的最后一條指令。 ⅲ ) 交通燈中的中斷處理流程 （１）現場保護和現場恢復： 有特殊車輛要通過時就要進行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護好，當中斷執行后再恢復現場，包括信號燈和時間顯示電路。 （２）中斷打開和中斷關閉： 為了使特殊車輛通行按一下打開中斷開關就可以打開中斷，關閉中斷開關就關閉中斷。 （３）中斷 服務程序： 有中斷產生，就必然有其具體的需執行的任務，中斷服務程序就是執行中斷處理的具體內容：即如果南北方向有特殊車輛要求通過，南北方向轉換為綠燈，東西方 向為紅燈；如果東西方向有特殊車輛要求通過，東西方向轉換為綠燈，南北方向為紅燈。 （４） 中斷返回： 執行完中斷服務程序后，必然要返回，即回交通燈信號回到中斷前狀態，顯示時間也和中斷前一樣。 智能交通燈系統的組成 第四章 智能交通燈控制系統的軟件設計 智能交通燈的軟件設計流程圖如圖 7所示： 圖八 交通燈的 軟件設計流程圖 控制器的軟件設計 每秒鐘的設定 延時方法可以有兩種一中是利用 MCS51內部定時器產生溢出中斷來確定 1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。 計數器硬件延時 .a 計數器初值計算 定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到 TH 和 TL 中的。他是以加法記數的，并能從全 1 到全 0 時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為 C 和計數初值設定為 TC 可得到如下計算通式： TC=MC 式中 ， M為計數器模值，該值和計數器工作方式有關。在方式 0時 M為 213 ；在方式 1時 M的值為 216；在方式 2和 3為 28 .b 計算公式 T=（ M－ TC） T 計數 或 TC＝ MC／ T 計數 T 計數 是單片機時鐘周期Ｔ ＣＬＫ 的 12 倍； TC 為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為Ｔ ＣＬＫ 12MHZ ，經過 12分頻 方式 0 TMAX＝ 213 ＊１微秒＝ 毫秒 方式 1 TMAX＝ 216 ＊１微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經超過了計數器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問 題． 1 秒的方法 我們采用在主程序中設定一個初值為 20 的軟件計數器和使 T0 定時 50毫秒．這樣每當 T0 到 50 毫秒時 CPU 就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中， CPU 先使軟件計數器減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。 相應程序代碼 （１）主程序 定時器需定時 50 毫秒，故 T0 工作于方式 1。 初值： TC＝ MT／ T 計數 ＝２ １６ － 50ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。 令 T0為定時器方式１ MOV TH0, 3CH 。裝入定時器初值 MOV TL0, BOH 。 MOV IE, 82H 。開Ｔ 0中斷 SEBT TRO ；啟動Ｔ 0 計數器 MOV RO, 14H 。軟件計數器賦初值 LOOP: SJMP $ ；等待中斷 （２）中斷服務子程序 ORG 00BH AJMP BRT0 ORG 00BH BRT0： DJNZ R0， NEXT AJMP TIME 。 跳轉到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ： MOV R0，＃ 14H 。恢復 R0 值 MOV TH0, 3CH 。重裝入定時器初值 MOV TL0, BOH 。 MOV IE, 82H RET1 END 軟件延時 MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8031 單片機的工作頻率為 6MHZ。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 12*（ 1/6M）=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數，這樣我們就可以通過指令的執行條數來確定 1秒的時間。 具體的延時程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時 1 秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RET DELAY1:MOV R6,0 ； 延時 125ms 子程序 MOV R5,0 DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV RN， DATA ； 字節數數為 2 ， 機器周期數為 1 所以此指令的執行時間為 2ms， 而 DELAY1 為一個雙重循壞 循環次數為256*256=65536 所以延時時間 =65536*2=131072us 約為 125us 。 DELAY R4 設置的初值為 8 主延時程序循環 8次，所以 125us*8= 1 秒由于單片機的運行速度很快其他 的指令執行時間可以忽略不計。 第四章 智能交通燈方案的仿真 PROTEUS嵌入式系統仿真軟件在設計時已經注意到和單片機各種編譯程序的整合了，如它可以和 Keil ,Wave6000等編譯模擬軟件結合使用。由于 Wave6000使用方便，具備強大的軟件仿真和硬件仿真功能。把 Proteus和 Wave6000結合起來調試硬件就方便多了，這里 筆者就是采用“ Proteus+Wave6000”的仿真方法，具體步驟如下： （ 1）首先運行 PROTEUS VSM 的 ISIS，選擇 Source→ Define Code Generation Tool 菜單項，將出現如圖 8所示定義代碼生成工具對話框。 圖十一 定義代碼生成工具對話框 在 Tool下拉列表框中選擇代碼生成工具，在這一示例中，電路中的微處理器為8051系列單片機，因此選擇 ASEM51, 單擊 Browse按鈕，選取 Wave6000的安裝路徑。單擊 OK按鈕，結束代碼生成工具的定義。 選擇 Source→ Add/Remove Source File 菜單項，將出現 Add/Remove Source Code Files對話框，如圖十二所示： 圖十二 添加 /刪除源文件對話框 在 Code Generation Tool 選項區，單擊下三角按鈕，選擇 ASEM51工具。 （ 2） 單擊 New按鈕，將出現如圖十三所示對話框。 圖十三 創建源代碼對話框 選擇用 Wave6000創建好的 ，即完成了文件的創建。就這樣當用Wave6000對