交通信号灯控制系统设计

交通信号灯控制系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 2013届本科生毕业论文 学 号: 成 绩: 交通信号灯控制系统的设计 院 部: 电子与信息学院 专 业: 电子信息工程 姓 名: 指导教师: 二〇一三年五月 毕业论文诚信声明 本人郑重声明: 所呈交的毕业论文《交通信号灯控制系统的设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 毕业论文作者签名: 年 月 日 摘 要 随着国内经济的高速增长，私家车的数量也在与日俱增，这样就给交通带来了很大的压力，在道路上如果没有规则不成方圆，因此交通信号灯起到了无可替代的作用，同时，中国正在成为拥有全球最多的城市群国家，并且中国已经拥有世界第二位数量的公路网络，对交通信号机和信号系统的需求量无疑是极大的。因此，一个好的交通系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术支持。 近些年来科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。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，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。交通信号灯控制方式很多。小型单片机交通控制系统是目前交通管制中应用的较为先进的控制系统。实现的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是，首先对控制对象十字路口的车辆通行情况给定最优化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，然后用单片机加数字电路来实现。该设计采用AT89C51系列单片机通过I/O端口来控制红绿灯和数码管时间显示，通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能;使主道每次通行35秒,干道每次通行时间为30秒，用数码管同时显示出来。红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示以此来达到控制交通的目的。单片机更确切地称为微控制器，是20世纪70年代中期发展起来的一种功能强、体积小、可靠性高、面向控制和低廉的大规模集成电路器件、单片机的开发应用研究进展很快，收到了明显的经济效益和社会效益。本次主 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 采用单片机作为主要研究方向。目前绝大部分交通灯的时间都是设定好的，采用的单端式定时控制或多段式定时控制。在本论题中采用MCS-51单片机的结构特点及交通信号灯在实际中的要求，本文采用一种单片机自动控制灯和时间的显示方法，在单片机中使用软硬的设计方法，设计的内容包括硬件电路设计和程序的设计。在单片机运用到实际的交通信号指示灯的过程中可能遇到的问题预计了两种。一种是正常情况下(预设好时间)，另外一种是在交通拥挤的时候操作人员通过手上的遥控器强行输入交通灯的初始值来控制主线或干线的通行，来解决单端式时间控制的弊端。因此该控制有一定的智能水平和人为控制能力。 【关键词】交通灯 单片机 AT89C51芯片 MCS-51 Abstract With the rapid growth of the domestic economy, the number of private cars in traffic to grow with each passing day, which brings great pressure, on the road if no rules without Cheng Fang Yuan, so the traffic signal lamp has played an irreplaceable role, at the same time, China is becoming a global city with most of the group of countries, and China already has the world second the number of highway network, demand for traffic signal system and signal system is undoubtedly of great. Therefore, a good transportation system, will give the road congestion, traffic control, technical support. In recent years, the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and at the same time, promote more traditional control detection update. In the SCM application of real-time detection and automatic control system, microcontroller as a core component to use, only SCM knowledge is not enough, should also be based on specific hardware structure of hardware and software, to be perfect. A lot of traffic signal control. Traffic control system of small single-chip microcomputer is control system more advanced application of current traffic control. The method is, first of all pass given optimization scheme of control object crossroads vehicle, and then use the single-chip digital circuit to realize. This design uses AT89C51 microcontroller through the I/O port to control the traffic lights and digital tube display, through the 8051 chip set P1 mouth red, the green light to kindle the function of time; the main traffic roads every 35 seconds, each time passes for 30 seconds, digital tube display at the same time out. Cycle traffic lights lit, countdown 5 seconds left when the yellow light flashing warning so as to achieve the purpose of traffic control. SCM is more precisely called micro controller, is a function of nineteen seventies metaphase develops strong, small volume; high reliability; research and development of application for large-scale integrated circuit device, MCU control and low progress soon, received a significant economic and social benefits. This subject adopts the single-chip microcomputer as the main research direction. Most of the current traffic light time is set a good, single end type timing control adopts or multi-stage timing control. In this thesis the structure characteristics and traffic signal lamp MCS-51 microcontroller in the actual requirements, this paper uses a single-chip display method for automatic control of light and time, using the design method of hardware and software in the MCU, the design includes hardware circuit design and program. In the SCM application may encounter process to the actual traffic signal lights in question is expected to two. One is the normal condition (preset time), another is in the heavy traffic by the operator hand remote control of the initial force input traffic light values to control the main line or trunk traffic, to solve the drawbacks of single end type time control. Therefore the control has a certain level of intelligence and artificial control ability. Keyword traffic lights microcontroller AT89C51 chip MCS-51 目 录 第一章 交通信号灯的发展史和意义 ...................................................................................... 1 第二章 交通信号灯控制系统总设计思路 .............................................................................. 2 2.1交通信号灯的设计方案 ...................................................................................... 2 2.1.1指示灯方案说明 ........................................................................................ 3 2.1.2交通信号灯系统的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 ........................................................................ 4 2.2交通信号灯的硬件结构框图 .............................................................................. 5 2.3交通信号灯的硬件系统工作原理 ...................................................................... 6 第三章 单片机的简介 .............................................................................................................. 7 3.1 单片机概述 ......................................................................................................... 7 3.2 MSC-51单片机介绍 ............................................................................................ 7 3.2.1 MSC-51单片机的内部结构 ...................................................................... 8 3.2.2 MSC-51单片机的引脚 .............................................................................. 9 3.3 8255芯片介绍 .................................................................................................. 11 3.4 74LS373简介 .................................................................................................... 13 第四章 交通信号灯控制器的软件设计 ................................................................................ 15 4.1 每秒钟的设定 ................................................................................................... 15 4.2 计数器硬件延时 ............................................................................................... 15 4.2.1计数器初值计算 ...................................................................................... 15 4.2.2计算公式 .................................................................................................. 15 4.2.3计算的方法 .............................................................................................. 16 4.2.4相应程序代码 .......................................................................................... 16 4.3软件延时 ............................................................................................................ 17 4.4 8031并行口的扩展 ........................................................................................ 17 4.5 8255输出信号与数码管的连接 ...................................................................... 18 4.6 8255与8051的连接 ........................................................................................ 18 第五章 程序源代码 ................................................................................................................ 20 参考文献 ................................................................................................................................ 28 附 录 .................................................................................................................................. 29 致 谢 .................................................................................................................................. 30 第一章 交通信号灯的发展史和意义 红绿灯的起源可追溯到19世纪初的英国。那时，在英国的约克城，身着红装的女人表示“已婚”，然而身着绿装的女人则是“未婚”。当时，伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故。受红绿装启发，英国机械师德哈特于1868年设计了红、绿两色的煤气交通 信号灯，由一名手持长杆的警察通过牵动皮带来转换灯的颜色。可惜的是，这盏灯的历史只有23天，中断的原因是煤气灯突然爆炸使一位警察殉职。 1914年，克里夫兰市率先在街道中恢复交通信号灯，随后纽约、芝加哥等城市也开始出现。这时的交通信号灯已从煤气进化为电气，这与现代的交通信号灯已经没有多少差距，除了信号灯本身，美国人还完善了信号控制系统。 中国最早的红绿灯出现在上海的英租界。据资料显示，早在十九世纪二十年代的上海的外国租界，在某些交通繁忙的交通路口就通过机械动力装置来指挥路口的交通有序进行，那年四月份时候，在南京路的十字路口首先安装了具有现代特性的红绿灯信号设备。 1961年，心理学家卡尔佩格劳为东德交通部设计了一种新的行人信号灯，1969年在东柏林首次投入使用。在卡尔佩格劳的设计中，原本单调的图案，不但变成了一个站立的和一个行走的行人形象，而且两人体型肥胖，带着帽子，动作略显夸张，这样传递的视觉信号更为明显，形象也更可爱。这个信号灯受到政府的认可和民众的喜爱，并很快推广。 在2013年一月一号“史上最严交规”的修订版开始实施，对闯红灯、开车打电话、不系安全带等行为进行严格处罚，得到人们拥护。不过，其中关于“抢黄灯”扣6分的规定引发关注和热议。为了应对“闯黄灯扣6分”的规定，很多司机发现绿灯已亮一段时间后，便减缓车速避免“碰线”，不少司机反而觉得“红灯让人更安心”。 红绿灯作为城市道路交通资源的分配器，科学的设置才是确保有序交通秩序的应有之义。然而，红绿灯设置不合理，或维护不当现象时有发生，甚至造成严重的交通事故。 由此可见，交通信号灯控制系统的研究将解决人类交通因需求的增多而日益严重而带来 - - 1 - - 的问题，解决无规则交通带来的交通混乱和交通事故的发生，大大的保护了人们的生命财产安全。所以研发先进的城市交通信号灯控制系统不仅具有学术价值更有使用价值。解决了城市交通拥堵的问题，提高了城市交通的利用效率。对我们未来交通的发展具有深远的意义。 - - 2 - - 第二章 交通信号灯控制系统总设计思路 2.1交通信号灯的设计方案 假设在东西、南北方向的两个干道交叉于一个十字路口，每个干道的方向都设置了一组红色、黄色、绿色三色的交通指示指示灯，来指挥城市交通有规则的运行。红灯亮则表示禁止车辆的通行，绿灯亮则表示允许车辆的通行。黄灯亮则表示人们注意红、绿灯即将切换。由于主道上的车辆一般是比较多的。所以，根据本次设计的要求是主干道每次通行的时间设为35秒，干道每次通行的时间设为30秒。黄灯的时间以1HZ的频率 闪烁5秒以警示司机后才可以变更车道。图2.1所示为某十字路口的交通信号灯的布置 北 图 主干道 红黄绿 西 东 支红 干黄 道绿 南 图2.1 十字路口车道信号灯布置图 2.1(1指示灯方案说明 (1)假设东西向为红灯，那么车道车辆则禁止通行，东西车道行人则可通过;如果南北道为绿灯时，那么车道车辆通过，那么行人方将禁止通行。时间设置为30秒。 (2)如果黄灯闪烁5秒，那么就是警示车辆和行人红灯和绿灯的状态将切换。 (3)假设东西方向为绿灯，此车道车辆通行;如果南北方向为红灯，南北车道车辆将禁止通过，那么行人将可以通行。时间设置为35秒(因为东西方向车流大通行时间长)。 在这个设计中我们在十字路口的东、西、南、北四个方向都安装了红色黄色绿色三个灯，在东西和南北方向我们都设计安装了两个数码管。 数码管的电路原理图如下图-2.1和图-2.2LED 电路原理图 - - 3 - - 图-2.1数码管电路原理图 图-2.2 LED 电路原理图 2.1.2交通信号灯系统的流程图 假设T1为主道通行时间, T2为支干道通行时间,主、T3为支干道黄灯亮的时间均,一般情况主干道车流量是最大，而支干道的车流量相对较小,那么时间可设定为T1>T2 >T3。 - - 4 - - 系统工作流程图如图-2.3所示。 当主道绿灯亮时，则干道红灯亮 计数器从T1开始计数到30秒 M1 当主道黄灯亮时，则干道红灯亮 M2 计数器从T3开始计数到5秒 当主道红灯亮，则干道绿灯亮计 M3 数器开始从T2计数到10秒 当主干道红灯亮，则干道黄灯亮 M4 计数器开始从T3计数到5秒 图-2.3 系统工作流程图 2.2交通信号灯的硬件结构框图 我们通过单片机设计交通信号灯的控制系统，它主要由计时显示器、控制器、译码器和脉冲信号发生器等部分组成。而图中定时控制器的标准时钟信号源是由秒脉冲发生器来提供的。然后通过译码器的译码输出两组信号来驱动主干道和支干道的红、黄、绿三色灯作相应的状态变化。控制器是该系统的核心，通过它来控制定时器和译码器的工作如下图-2.4所示，我们可以通过更改计数器的数值从而使数码显示器数值变化。 计时显示器 主干道信号灯 支干道信号灯 定时置数电路 状态译码器 可预置减计数 器 秒脉冲发生器 定时控制器 状态控制器 图-2.4硬件设计框 - - 5 - - 2.3交通信号灯的硬件系统工作原理 根据设计要求我们把十字路口各个方向的信号灯分别由两个构成倒计时显示模块的双色LED灯以实现倒计时的功能。为了节省单片机的I/O 口，各方向的LED 灯由多个74L07控制芯片来控制两个七段数码管的输出。而89C51芯片是总的系统的核心，它不仅驱动数码管，而且驱动交通灯。在这个交通控制器的设计中，最为主要的是AT89C51芯片，它是整个系统的核心，在电路中总共用到了P0，P1，P2这三个端口，P0口的八个I/O口连接到了74LS373这个芯片。 (1)第一步先设定好交通LED灯的初始时间，然后把程序烧录到89C51单片机。 (2)然后89C51单片机会每秒准时向P0端口传送最新交通信息，从而使交通灯红绿灯有规律的点亮或者暗;另外每个LED灯的时间会在P0和P2端口显示P0，P2口显示。 (3)89C51单片机上有个复位键，当系统出现故障的时候可以用来是系统工作恢复到最原始的状态，然后就方便系统从新进行设计进入下个工作，这样系统就更体现只能可变化的优越性。 (4)交通倒计时是通过LED数码管显示数字，若要使89C51的信号在数码管上面显示就必须要74LS373来译码，转换成数码管可读的信息，最后数码管将会显示时间。 (5)当道路上有紧急救护车出现时 ,可以使用延时设计使路口都亮红灯，平且延时，使车辆顺利通行(在后文会介绍外部中断信号向CPU申请中断)。 - - 6 - - 第三章 单片机的简介 3.1 单片机概述 单片机的出名归功于他使主要的构成部分集成在一块小小的芯片上，为了方便使用，它把计算机上的中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器以及输入、输出口电路等主要个人计算机上部件集成在一块半导体芯片上。虽然单片机只是一块小小的芯片，但从组成和功能上看，它已初步构成一个小型的计算机系统的雏形，因为他主要是满足某些部分的指令，所以又可以叫微控制器，也就是俗称的单片机。 3.2 MSC-51单片机介绍 MSC-51是一个单片机系列的产品，而不是具体指代一种型号的单片机。我们可以根据内部配置的区别而给它具体的命名。其中80C51芯片实在MSC-51的基础上发展而来，是目前八位单片机的典型。 的 MSC-51单片机是8位CPU、片内振荡器、4K字节ROM、128字节RAM、21个特殊功能寄存器、32根输入输出口线、可寻址的64K字节外部数据、程序存储空间、2个16位定时器、计数器中断结构:具有二个优先级、五个中断源、一个全双工串行口、位寻址功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。除128字节RAM、4K字节ROM和中断、串行口及定时器模块外，还有4组I/O口P0-P3,余下的就是CPU的全部组成。把4KROM换为EEPROM就是8751的结构，如去掉ROM/EEPROM部分即为8031，如果将ROM置换为Flash存贮器或EEPROM，或再省去某些I/O，即可得到51系列的派生品种，如89C51、AT89C2051等单片机。单片机各部分是通过内部的总线有机地连接起来的。 - - 7 - - 图-3.1 MSC-51单片机结构框图 3.2(1 MSC-51单片机的内部结构 MCS-51 主要由运算器、控制器和存储器三大部分组成。 运算器:是单片机的运算部件，用于完成算术和逻辑运算。另外再加上两个暂存器、算数逻辑单元ALU、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW及布尔处理器。通过这些电路在其中进行加减乘除、十进制调整、以及逻辑运算功能。 控制器:它是单片机的指挥中心，它使单片机的各个部分有条不紊的进行自动的工 。 作。它包括定时控制逻辑电路、指令寄存器、译码器、地址指针DPTR及程序计数器PC 存储器:存储器是单片机的又一个重要组成部分，每个存储单元对应一个地址，如256个单元共有256个地址，用两位16进制数表示，即存储器的地址(00H,FFH)。存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息，通常用两位16进制数来表示，这就是存储器的内容。 在存储器中又可以分为三种存储器它们分别是程序存储器、数据存储器和特殊功能寄存器。 - - 8 - - 程序存储器:它是控制计算机动作的一系列命令，单片机只认识由“0”和“1”代码构成的机器指令。 数据存储器:单片机的数据存储器由读写存储器RAM组成。其最大容量可扩展到64k，用于存储实时输入的数据。 特殊功能寄存器:特殊功能寄存器的地址范围为80H,FFH。在MCS,51中，除程序计数器PC和四个工作寄存器区外，其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器，它们共占用了26个字节。 3.2(2 MSC-51单片机的引脚 在MCS-51单片机中共有40条引脚，其中有2条专用于主电源的，2条外接晶体的引脚，控制线总共有4条和32条输入/输出口引脚。 1、主电源引脚电源电压和接地端电压 40脚) VCC——( VSS——(20脚) 2、外接晶体振荡器的两根信号线XTAL1和XTAL2 当使用芯片内部时钟时，XTAL1和 XTAL2用于外接石英晶体谐振荡器和微调电容;当使用外部始终时，用于接入外部始终脉冲信号。 3、控制线:控制信号线由复位信号线，存储器选择信号线，只读存储器的读信号线，地址所存允许信号线。 (1)复位信号线:当单片机受到信号干扰的时候，单片机就很有可能出现复位操作，然而不是所有的干扰信号都会使单片机完成复位操作，只有信号是连续两个机器周期以上的高电平才可以有用。同时在单片机复位的时候，当振荡器需要一定的起震的时间，所以高电平一般要保持10ms以上才能保证有效的复位。在单片机程序调制好过后，很可能出现“死机”、“程序飞走”等现象必须要有个好的复位电路设计是很重要的一个环节。因此目前比较多的是多功能电源监控电路。主要包括电源测控、数据保护、看门狗定时器当系统程序“跑飞”或者“死锁”时复位系统、温度监控短路测试。 (2)地址锁存允许信号线ALE/PROG(30脚):在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器所存起来，以实现低8位地址和数据的分时传送。此外 - - 9 - - 由于ALE是1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此，它还可以作外部时钟或外部定时脉冲使用。当访问外部存储器时，ALE(允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟或外部定时脉冲使用。 (3)PSEN(29脚):此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令(或常数)期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动(吸收或输出)8个LS型的TTL输入。 (4)EA/VPP(引脚):即存储器访问信号线，当EA信号端接高电平时，单片机首先从内部程序存储器的ROM开始操作，在访问的地址超过内部存储器范围的时候，将延续至外部的程序存储器来进行读取操作，那么这个时候的输入电压将变成VPP。当EA信号接的是低电平时，单片机针对的是外部程序存储器的ROM操作。所以无论有没有内部的存储器也不会访问内部的。这个时候EA是接地的。 对于EPROM型的单片机(如8751)，在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源(VPP)。 4、输入/输出引脚P0、P1、P2、P3(共32根) (1)P0口(39脚至32脚):是两向8位高电平，低电平，高阻态这三态输入、输出口，如果在外面连接了Memory的时候，就可以和低8位的Address Bus以及Data Bus具有相同的功能，就可以通用，这样就可以接收外接的电流，最后可以推动八个低功耗类型的逻辑门电路。 (2)P1口(1脚至8脚):是普遍输入、输出的端口，准双向静态口。相对于其他的端口而言P1端口结构最简单，用途也是最单一的一种。因为P1端口的内部上拉电阻代替了场效应管，而且它的输出信息是来自内部总线，若要正确的从外部引脚上读取信息，必须要关掉场效应管，在引脚读入前就必须先写入输入、输出端口。故不是真正的双向输入、输出端口。一般P1口只能限于输入、输出口。对于部分单片机如8052、8032，它可以接收低8位地址。 (3)P2口(21脚至28脚):是准双向8位输入、输出口，并且P2口内也有上拉电阻，所以可以说P2口兼有P1和P0的特点。P2口一般是周期性的输出从外部取指令地址，所以P2口总是在切换。因此，可以说P2口是动态的输入、输出口，而且输出的地 - - 10 - - 址往往也就是外部的高8位的地址。 (4)P3口(10脚至17脚):可以用I/O,通常P3口用于传送第二功能。 U?40VCC 39P0.0/AD01938XTAL1P0.1/AD11837XTAL2P0.2/AD236P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD632P0.7/AD79RST311EA/VPPP1.0/T2292PSENP1.1/T2EX303ALE/PROGP1.2/ECI4P1.3/CEX05P1.4/CEX1106P3.0/RxDP1.5/CEX2117P3.1/TxDP1.6/CEX3128P3.2/INT0P1.7/CEX413P3.3/INT11421P3.4/T0P2.0/A81522P3.5/T1P2.1/A91623P3.6/WRP2.2/A101724P3.7/RDP2.3/A1125P2.4/A1226P2.5/A1327P2.6/A142028VSSP2.7/A15 P89C51RC2BN/01 图-3.2 51单片机 3.3 8255芯片介绍 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分:与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 1)与CPU连接部分 根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0,D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0,A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复 - - 11 - - 位、读、写信号。各信号的引脚编号如下: (1)数据总线DB:编号为D0,D7，用于8255与CPU传送8位数据。 (2)地址总线AB:编号为A0,A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。 (3)控制总线CB:片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。 2)与外设接口部分 根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下: (1)A口:编号为PA0,PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 (2)B口:编号为PB0,PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 (3)C口:编号为PC0,PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。 3)控制器 8255将3个通道分为两组，即PA0,PA7与PC4,PC7组成A组，PB0,PB7与PC0,PC3组成B组。如图3.3所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下: (1)A组控制器:控制A口与上C口的输入与输出。 (2)B组控制器:控制B口与下C口的输入与输出。 - - 12 - - 344D0PA0333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA7 518RDPB03619WRPB1920A0PB2821A1PB33522RESETPB423CSPB524PB625PB7 14PC015PC116PC217PC313PC412PC511PC610PC7 8255 图-3.3 8255 3.4 74LS373简介 74LS373 是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下图-3.4所示: 图-3.4 74LS373 其中:1D-8D为8个输入端。 1Q-8Q为8个输出端。 LE为数据打入端:当LE为“1”时，锁存器输出 状态同输入状态;当LE由“1”变“0”时，数据 打入锁存器 OE为输出允许端:当OE=0时，三态门打开; 当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。 - - 13 - - - - 14 - - 第四章 交通信号灯控制器的软件设计 4.1、每秒钟的设定 延时的方法通常情况下有两种，一种是利用单片机中里面的定时器，而溢出中断是由定时器产生的，这样就可以确定一秒时间。而另外一种方法是通过程序设定来实现延时功能的软延时。 4.2 计数器硬件延时 4.2.1 计数器初值计算 计数器的原始数值是通过定时器的工总来传输的，它们依靠加法的运算使TH和TL收到这个数字信号，从而使计数器可以在全1到全0的过程中随机产生溢出中断请求。因此，在计数器全为零的情况下我们可以假定TC为计数初始值同时C假定为需要计数值， 因此我们可以得到下面的公式: TC=M—C 式中，计数器模值M和它的工作方法有联系。 当方法为0，那么M为213在方式0时M为213 ; 当方法为1，那么此时M为216在方式1时M的值为216; 当方法为2以及3时2，那么M为28 4.2.2、计算公式 T=(M,TC)T计数 或TC,M,T/T 计数 T是单片机的时钟周期，而T是T的12，所以上述公式中TC代表定时原始值，CLK计数CLK 单片机的主脉冲频率是T12MHZ ，经过12分频 CLK 13 方式0 TMAX,2,1微秒,8.192毫秒 16 方式1 TMAX,2,1微秒,65.536毫秒 通过上面结果我们可知，因为计数器的最小值大于1秒，而计数器的最高时间也只限定在一秒钟以内，那么我们可以选用软硬结合的方法来处理这个问题溢出中断的问 - - 15 - - 题。 4.2.3计算的方法 为了使CPU回应它的中断溢出申请，那么我们必须设定20为计数器程序的初值以及TO的峰值为50毫秒，在这个时间段就可以进入中断服务的子程序。为了最后结果到达显示时间的程序，我们必须在软件计数器判断为一秒。 4.2.4、相应程序代码 (1)主程序 因为50毫秒为定时器定，故T0为方法1。 初值: 16 TC,M,T,T,2,50ms/1us=15536=3CBOH 计数 ORG 1000H START: MOV TMOD, #01H MOV THO, #3CH MOV TL0, #BOH MOV IE, #82H 开T0中断 SEBT TRO 启动T0计数器 MOV RO, #14H LOOP: SJMP $ (2)中断子程序 ORG 000BH AJMP BRT0 ORG 00BH BRTO:DJNZ R0， NEXT AJMP TIME DJNZ:MOV R0，#14H 恢复RO值 MOV THO, #3CH MOV TL0, #BOH MOV IE, #51H - - 16 - - RET1 END 4.3 软件延时 在很多情况下，定时器计数器有可能会被用其他的用途，这时候我们就采用软件延时的方法。 具体的延时程序: DELAY: MOV 72H, #100 LOOP3: MOV 71H, #100 LOOP1: MOV 70H, #47 LOOP0JNZ 70H, LOOP0 NOP DJNZ 71H, LOOP1 MOV 70H, #46 LOOP2JNZ 70H, LOOP2 NOP DJNZ 72H, LOOP3 MOV 70H, #48 LOOP4JNZ 70H, LOOP4 4.4 8031并行口的扩展 8031和其他MCS-51系列单片机类似都有四个I/O端口，然而在单片机的工作，数据的外部传输要用到P2和P0这两个端口。另外P3端口属于具有第二功能的端口。端口的输出是显示管。交通信号灯信号的输出都需要用I/O端口，所以显然8031端口不足够用，那么就需要扩展。 扩展的方法有两种:(1)借用外部RAM地址来扩展I/O端口;(2)采用I/O接口新片来扩充。我们用8255并行接口信片来扩展I/O端口 - - 17 - - 4.5 8255输出信号与数码管的连接 LED 灯的显示原理:二极管有两个电极，但是只允许电流从一个方向流过，所以我们可以改变二极管管脚上的电流的方向从而可以使二极管发光或者变暗，这样许多二极管在一起可以形成不同的文字和图案如 SP，a、b、c、d、e、f、g 管角上加上7FH所以 SP上为O伏，如果不亮那么其他的就是逻辑高电平，全部都亮的话就显示数字8 采用共阴极的连接: 其中 PC0\PB0-a, PC1\PB1-b, PC2\PB2-c, PC3\PB3-d, PC4\PB4-e, PC5\PB5-f, PC6\PB6-g PC7\PB7 -SP接地 显示数值 dope a b c d e f g 驱动代码(16进制) 00 0 1 1 0 0 1 0 1 3FH 1 0 1 1 1 0 1 0 0 06H 2 0 1 0 1 0 1 1 0 5BH 3 0 1 0 1 1 1 0 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 0 0 1 1 0 0 6DH 6 0 1 1 0 1 1 0 0 7DH 7 0 0 0 0 1 1 0 1 07H 表4.1 驱动的代码表 4.6 8255与8051的连接 用8051的P0 口的 P0.7 连接8255的片选信号CS 我们用8031的地址采用全译码方式，当P0.7 =0 时片选有效， 其他无效， P0.1 用于选择8255端口 - - 18 - - P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 X X X X X 0 0 00H为8255 的PA口 1 X X X X X 0 1 01H 为8255的PB口 1 X X X X X 1 0 02H 为8255的PC口 1 X X X X X 1 1 03H 为8255的控制口 由于8051是分时对8255和储存器进行访问所以8051的P0口不会发生冲突 - - 19 - - 第五章 程序源代码 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP IINT0 ORG 0013H LJMP IINT1 ORG 0030H START: MOV SP, #6FH ;系统初始化 MOV 61H, #20H MOV 60H, 61H LIGHT: SETB EA CLR IT0 SETB EX0 SETB EX1 CLR IT1 MOV P1,#0F3H ;东西红，南北绿，计时时间为15s MOV 60H, 61H A1: MOV R1, #50 A2: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R1, A2 MOV A, 60H MOV R0, 60H ADD A, #99H DA A - - 20 - - MOV 60H, A CJNE R0,#05H,A1 MOV P1,#0F5H ; 东西红，南北黄灯闪烁5s MOV R2, #5 A3: MOV R1, #50 A4: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R1, A4 CPL P1.1 MOV A, 60H ADD A, #99H DA A MOV 60H, A DJNZ R2, A3 MOV P1,#0DEH ;东西绿，南北红，计时时间20s MOV 60H, 61H A5: MOV R1, #50 A6: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R1, A6 MOV R0, 60H MOV A, 60H ADD A, #99H DA A MOV 60H, A CJNE R0, #05H, A5 - - 21 - - MOV P1,#0EEH ;南北红，东西黄灯闪烁5s MOV R2, #5 A7: MOV R1, #50 A8: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R1, A8 CPL P1.4 MOV A, 60H ADD A, #99H DA A MOV 60H, A DJNZ R2, A7 LJMP LIGHT ;连续运行返回部分 DISPCLK: ;显示部分 MOV DPTR, #TAB MOV A, 50H MOVC A,@A+DPTR MOV P0, A CLR P2.6 LCALL DELAY SETB P2.6 MOV A, 51H MOVC A,@A+DPTR - - 22 - - MOV P0, A CLR P2.7 LCALL DELAY SETB P2.7 RET BCD: ;将十位数送到(51H)，个位数送到(50H) MOV A, 60H MOV B, #10H DIV AB MOV 51H, A MOV A, B MOV 50H, A RET IINT0: ;紧急情况处理 CLR EA JB P3.2, $ PUSH 60H PUSH P1 PUSH P2 B0: JNB P3.0, NH JNB P3.1, DH A9: MOV P1,#0F6H ;全红 SETB P2.6 SETB P2.7 ACALL DELAY - - 23 - - JNB P3.2, B0 JMP JE NH: MOV P1,#0DEH ;只允许东西方向车辆通行 SETB P2.6 SETB P2.7 ACALL DELAY JNB P3.2, B0 JMP JE DH: MOV P1,#0F3H ;只允许南北方向车辆通行 SETB P2.6 SETB P2.7 ACALL DELAY JNB P3.2, B0 JMP JE JE: POP P2 POP P1 POP 60H SETB EA RETI IINT1: ;通行时间加减程序 CLR EA JB P3.3, $ - - 24 - - PUSH P1 PUSH P2 B1: JNB P3.1, DDEC IINC: JNB P3.0,SINC ;加1程序 ZINC: ;自动加1 MOV R0, #15 A10: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R0, A10 MOV A, 60H ADD A, #01H DA A MOV 60H, A JNB P3.3,B1 JMP JS SINC: ;手动加1 MOV R3, #20 A11: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R3, A11 MOV A, 60H ADD A, #01H DA A MOV 60H, A B2: JB P3.3, JS JNB P3.4, SINC JMP B2 - - 25 - - DDEC: ;减1程序 JNB P3.0, SDEC ZDEC: MOV R4, #15 A12: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R4, A12 MOV A, 60H ADD A, #99H DA A MOV 60H, A JB P3.3, JS JMP B1 SDEC: ;手动减1程序 MOV R5, #20 A13: ACALL BCD ACALL DISPCLK DJNZ R5, A13 MOV A, 60H ADD A, #99H DA A MOV 60H, A B3: JB P3.3, JS JNB P3.4, SDEC JMP B3 - - 26 - - 附录 JS: MOV 61H, 60H POP P2 POP P1 SETB EA RETI ;10MS延时 DELAY: MOV R6, #25 DEL1: MOV R7, #200 DEL2: DJNZ R7, DEL2 DJNZ R6, DEL1 RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END 参考文献 [1]陈志龙.单片机原理及应用，南昌:江西高校出版社,2010 [2]刘修文.实用电子电路设计制作300例[M].北京:中国电力出版社,2004 [3]胡涛松.自动控制原理.北京:科技出版社,2001(第四版) [4]《protel电路设计实用指南》 西安电子科技大学出版社 刘宏 赵杰忠等编 [5]金发庆.传感器技术及其工程应用.北京:机械工业出版社 [6] www.21ic.com部分资料 [7]《电子设计技术》 陆坤奚大顺等著 - - 27 - - 附录 [8] 廖常处.FX系列PLC编程及应用.北京:机械工业出版社，2002 [9]诸昌矜.LED显示屏系统原理及工程技术[M].西安:电子科技大学出版社，2000 [10]赵燕.传感器原理及应用.北京:北京大学出版社，2010 - - 28 - - 附录 1 S0.3KFFpp00F33u 2221V511.0592MHz V510325432024223331321124 CCCCDNNNNNVCCGPSENRESETX1 (IN)VPP / EAX2 (OUT)ALE / PROG P1_7 (SCK)P1_6 (MISO)P1_5 (MOSI)P1_4P1_3P1_2P1_1 (TIM2EX)P1_0 (TIM2)P3_7 ( RD )P3_6 ( WR )P3_5 (TIM1)P3_4 (TIM0)P3_3 (INT1)P3_2 (INT0)P3_1 (TXD)P3_0 (RXD)P2_7 (A15)P2_6 (A14)P2_5 (A13)P2_4 (A12)P2_3 (A11)P2_2 (A10)P2_1 (A9)P2_0 (A8)P0_7 (AD7)P0_6 (AD6)P0_5 (AD5)P0_4 (AD4)P0_3 (AD3)P0_2 (AD2)P0_1 (AD1)P0_0 (AD0)AT89S52-24JI98765432987654311098765467890123111111113322222233334444 12345678087431111118743110.3K76543210EEDLDDDDDDDDONG6543210911111117654321012345678OOOOOOOOVCCSN74LS373N96529652011112V5654321091111111V5 0.1KVV55 09876543210987654321whiteblack433333333332222222220.1KR01234567PA4PA5PA6PA7WDDDDDDDDVccPB7PB6PB5PB4PB3RESET 5528 RED DN10DS2PA3PA2PA1PA0RCGAAPC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2S01234567890124567891311111111120.43KV54.3K 91357011246811111 DN1A11A21A31A42A12A22A32A41OE2OEGYELLOW1 VCC1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4 08642975321111GREEN1V16501234569111111112AA0.3KRED10.3K87654321 VCC PDYELLOW27g3fP2abcdefgDe4d509854237c1GREEN282Ab691Aa101 RED2 - - 29 - - 附录 致 谢 经过三个多月的忙碌毕业设计已经告一段落，在本论文的写作过程中，郭小春老师在我的论文题目里倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲到一遍又一遍的指出稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，每一步都有郭老师的细心的指导和认真的解析，在郭老师的指导下，我在个方面都有了很大的提高，在此我向指导老师表示衷心感谢。导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生～ 还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿。 由于自身水平有限，论文中不合理的地方希望各位老师批评指正。 - - 30 - - 第十三章:干燥 通过本章的学习，应熟练掌握表示湿空气性质的参数，正确应用空气的H–I图确定空气的状态点及其性质参数;熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题;了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算;了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。 二、本章思考题 1、工业上常用的去湿方法有哪几种, 态参数, 11、当湿空气的总压变化时，湿空气H–I图上的各线将如何变化? 在t、H相同的条件下，提高压力对干燥操作是否有利? 为什么? 12、作为干燥介质的湿空气为什么要先经预热后再送入干燥器, 13、采用一定湿度的热空气干燥湿物料，被除去的水分是结合水还是非结合水,为什么, 14、干燥过程分哪几种阶段,它们有什么特征, 15、什么叫临界含水量和平衡含水量, 16、干燥时间包括几个部分,怎样计算, 17、干燥哪一类物料用部分废气循环,废气的作用是什么, 18、影响干燥操作的主要因素是什么,调节、控制时应注意哪些问题, 三、例题 2o例题13-1:已知湿空气的总压为101.3kN/m ,相对湿度为50%，干球温度为20 C。试用I-H图求解: (a)水蒸汽分压p; (b)湿度,; - 31 - (c)热焓，; (d)露点t ; d (e)湿球温度tw ; o(f)如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117C，求所需热量,。 解 : 2o由已知条件:,,101.3kN/m，Ψ,50%，t=20 C在I-H图上定出湿空气00 的状态点,点。 (a)水蒸汽分压p 过预热器气所获得的热量为 每小时含500kg干空气的湿空气通过预热所获得的热量为 例题13-2:在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基)，以热空气为干燥介质，初始 -1-1湿度H为0.009kg水•kg绝干气，离开干燥器时湿度H为0.039kg水•kg绝干12气，假定干燥过程中无物料损失，试求: -1(1) 水分蒸发是q (kg水•h); m,W -1(2) 空气消耗q(kg绝干气•h); m,L -1原湿空气消耗量q(kg原空气•h); m,L’ - 32 - -1(3)干燥产品量q(kg•h)。 m,G2解: q=1000kg/h, w=40?, w=5% mG112H=0.009, H=0.039 12 q=q(1-w)=1000(1-0.4)=600kg/h mGCmG11 x=0.4/0.6=0.67, x=5/95=0.053 12 ?q=q(x-x)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h mwmGC12 ?q(H-H)=q mL21mw q368.6mw q,,,12286.7mLH,H0.039,0.00921 q=q(1+H)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h mL’mL1 ?q=q(1-w) mGCmG22 q600mGC?q,,,631.6kg/h mG21,w1,0.052 - 33 -