單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)動(dòng)車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)由于歷史等各種因素相對(duì)滯后，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)。如何利用當(dāng)今計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)，有效的疏導(dǎo)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(gè)課題。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)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(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控

2、制行車。</p><p>　　我國(guó)交通法規(guī)也對(duì)交通指揮信號(hào)燈做出了規(guī)定：</p><p>　?。?）綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛、行人通行，蛋轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)妨礙執(zhí)行的車輛和被放行的行人通行。</p><p>　　（2）黃燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行，但已越過(guò)停止線的車輛和已進(jìn)入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行。</p><p>　?。?）紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛，

3、行人通行。</p><p>　　（4）綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按箭頭所示方向通行。</p><p>　　(5)黃燈閃爍時(shí)，車輛、行人在確保安全的原則下可以通行。</p><p>　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得到有效控制，對(duì)疏導(dǎo)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(shè)計(jì)任務(wù)</b>

4、</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求學(xué)生用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通燈控制系統(tǒng)。使其能模仿誠(chéng)實(shí)“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>　　（1）該控制系統(tǒng)能控制東西南北四個(gè)路口的紅黃綠信號(hào)燈正常工作。</p><p>　　（2）當(dāng)東西方向準(zhǔn)行，南北方向禁行時(shí)，東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈。</p><p

5、>　?。?）當(dāng)南北方向準(zhǔn)行，東西方向禁行時(shí)，南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈。</p><p>　　（4）兩垂直方向的準(zhǔn)星事件均為60s。</p><p>　?。?）準(zhǔn)行方向亮綠燈與禁行方向亮紅燈55s后，四個(gè)道口同時(shí)加亮一盞黃燈禁行閃爍，已警告車輛及行人，準(zhǔn)行方向與進(jìn)行方向即將改變。</p><p><b>　　整體方案設(shè)計(jì)</b><

6、;/p><p>　　本系統(tǒng)擬采用AT89C51單片機(jī)作為智能交通燈的控制核心。從設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)和要求來(lái)看，單一路口顯示倒計(jì)時(shí)事件的數(shù)碼管必須用兩位，對(duì)于七段數(shù)碼管，考慮到AT89C51單片機(jī)所能提供I/O接口的數(shù)量并結(jié)合學(xué)生編輯的實(shí)際能力，倒計(jì)時(shí)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(zhuǎn)換黃燈，一共是12只燈，須用6個(gè)端口進(jìn)行控制，具體I/O接口分配為：P1.0~P1.2分別接?xùn)|西

7、方向的紅綠黃共6盞信號(hào)燈P1.3~P1.5分別接南北方向的紅綠黃共6盞信號(hào)燈；AT89C51單片機(jī)的I/O口作為輸出時(shí)，具有較大的吸收電流能力，因此我們可以選用共陽(yáng)極數(shù)碼管，這樣由單片機(jī)I/O口就可以直接驅(qū)動(dòng)，從而簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)；此外專門設(shè)計(jì)了監(jiān)控電路對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)圖如圖。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</b>

8、</p><p><b>　　交通燈電路</b></p><p>　　為了方便學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，可以用發(fā)光二極管作為交通燈來(lái)使用，單片機(jī)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(jī)P1.0~P1.5控制。單片機(jī)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?xùn)|西方向的紅、綠、黃共6個(gè)發(fā)光二極管，P1.3~P1.5分別接南北方向的紅、綠、黃共6個(gè)發(fā)光二極管。12個(gè)發(fā)光二極管采用了共陽(yáng)極的連接方式，因此I/O口輸出低電平時(shí)，與之相連的發(fā)光二極管會(huì)亮，I/O口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)滅。交通燈電路圖如圖所示.</p><p><b>　　倒計(jì)時(shí)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(zhuǎn)換的剩余時(shí)間，專門為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)倒計(jì)時(shí)顯示裝置。</p><p>　　該顯示裝置選用七段數(shù)碼管來(lái)顯示交通燈轉(zhuǎn)換的剩余時(shí)間，根據(jù)控制要求，每個(gè)路口需要兩個(gè)數(shù)碼管，這樣的四個(gè)路口就需要八個(gè)數(shù)碼管。由于AT89C51單片機(jī)的I/O作為輸出時(shí)，具有較大的吸收電流能力，因此我們可以選用共陽(yáng)型數(shù)碼管，這樣由單片機(jī)的I/O就可以直接驅(qū)動(dòng)，從而簡(jiǎn)化

11、硬件電路的設(shè)計(jì)。四個(gè)路口倒計(jì)時(shí)顯示裝置在同一時(shí)刻顯示的數(shù)字，其中P0口用來(lái)顯示時(shí)間的十位，P2口用來(lái)顯示時(shí)間的個(gè)位；東西南北四個(gè)方向共四個(gè)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(jī)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(gè)數(shù)并結(jié)合學(xué)生實(shí)際編程的能力，數(shù)碼管在本系統(tǒng)采用的靜態(tài)顯示（當(dāng)然，有能力的同學(xué)也可以也可以采用動(dòng)態(tài)的顯示方式，因?yàn)檫@樣可以節(jié)約

12、I/O資源進(jìn)而擴(kuò)展更多的功能）。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的數(shù)碼管恒定地導(dǎo)通或截止。采用靜態(tài)顯示時(shí)，占用CPU的資源較少，單片機(jī)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(shí)，再發(fā)送新的字型碼。倒計(jì)時(shí)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(gè)按鍵分別與單片機(jī)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(dāng)有緊急情況發(fā)生，如消防車，救護(hù)車等緊急車輛通過(guò)時(shí)，按下K1鍵，四個(gè)路口加亮黃燈信號(hào)燈并進(jìn)行閃爍（閃爍時(shí)間為5s）,并且倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，黃燈5s閃爍完成后，四個(gè)路口的信號(hào)燈全部變成紅燈，從而保證緊急車輛的及時(shí)通過(guò)，待緊急車輛通過(guò)后，松開(kāi)K1鍵，緊急情況消除，交通燈控制系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；按下K2鍵，四個(gè)路口同時(shí)加亮黃色信號(hào)燈并進(jìn)行閃爍（閃爍時(shí)間為5s），并且倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，黃色燈5s閃爍完

14、成后，只允許東西方向車輛準(zhǔn)行、南北方向車輛禁行，松開(kāi)K2鍵，交通燈控制系統(tǒng)又開(kāi)始正常工作；按下K3鍵，四個(gè)路口同時(shí)加亮黃色信號(hào)燈并進(jìn)行閃爍（閃爍時(shí)間為5s），并且倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，只允許南北方向車輛準(zhǔn)行、東西方向車輛禁行，松開(kāi)K3鍵，交通燈控制系統(tǒng)又開(kāi)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(jī)系統(tǒng)通常工作在一些特定的環(huán)境中，不可避免會(huì)受到外界的干擾，這些干擾輕則導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯(cuò)，重則將嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行。為了保護(hù)數(shù)據(jù)、抑制干擾，在單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。</p><p>　　可靠性設(shè)計(jì)本身是一個(gè)復(fù)雜的課題，它涉及系統(tǒng)軟件、硬件以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)，還需要考慮電磁兼容問(wèn)題，電磁兼容設(shè)計(jì)也是可靠性

16、設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。單片機(jī)的監(jiān)控電路總是和復(fù)位電路聯(lián)系在一起密不可分的，所以單片機(jī)控制電路也是單片機(jī)監(jiān)控復(fù)位電路。單片機(jī)監(jiān)控電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)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(fù)位信號(hào)等。單片機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，常會(huì)遇到來(lái)自電網(wǎng)電壓的欠壓、過(guò)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(wèn)題，而且線路復(fù)雜、成本高。而利用專門的監(jiān)控芯片組成各種有效的復(fù)位電路，不僅能對(duì)電源異常情況進(jìn)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(jiǎn)單和體積小的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　看門狗功能是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件的方式在一定周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)微處理器的運(yùn)行情況，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自單片機(jī)微處理器的觸發(fā)信號(hào)則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位。由于單片機(jī)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(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因受外界干擾而導(dǎo)致“程序跑飛”或“死機(jī)”的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不 ，能正常工作。通過(guò)設(shè)置看門狗，進(jìn)行強(qiáng)制復(fù)位，可以保證系統(tǒng)仍然能夠從新回復(fù)正常工作。</p><p>　　該控制系統(tǒng)通過(guò)使用專門的監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)了，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)控電路，他同時(shí)具有單片機(jī)微處理器監(jiān)控和看門狗功能。</p><p>　　單片機(jī)監(jiān)控芯片的選擇</p><

19、;p>　　近年來(lái)，微電處理器監(jiān)控電路在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，其電路結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)單的三端復(fù)位芯片發(fā)展到更為復(fù)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(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(diǎn)：</p><

20、p>　　同時(shí)具有復(fù)位和看門狗功能。</p><p>　　復(fù)位電壓門限在1.22V以上可以調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　復(fù)位超時(shí)時(shí)間可調(diào)。</b></p><p>　　看門狗超時(shí)時(shí)間可調(diào)，通過(guò)看門狗選擇腳還可以設(shè)置500倍超時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　4ua供 電電流。</b>&

21、lt;/p><p>　　輸出結(jié)構(gòu)為:推拉方式輸出、高電平復(fù)位。</p><p>　　MAX6304引腳圖如圖4—-5所示。</p><p>　　二\MAX6304各引腳說(shuō)明</p><p>　　RESET IN:復(fù)位輸入腳。復(fù)位比較器高阻輸入端，見(jiàn)此引腳和外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)相連可以設(shè)置復(fù)位門限電壓。</p><p><

22、b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　SRT:復(fù)位超時(shí)設(shè)置輸入腳。在此輸入引腳和地之間連接一個(gè)電容可以設(shè)置復(fù)位超時(shí)時(shí)間。</p><p>　　SWT看門狗超時(shí)設(shè)置輸入腳，在此輸入引腳和地之間連接一個(gè)電容可以設(shè)置基本看門狗超時(shí)時(shí)間。此腳接地可以禁用看門狗功能。</p><p>　　WDS;看門狗檢測(cè)器選擇腳。此輸入腳用于設(shè)置看門狗模式

23、。接地為正常</p><p>　　模式，此時(shí)看門狗超時(shí)時(shí)間為基本看門狗超時(shí)時(shí)間；接vcc為擴(kuò)展模式，此時(shí)看門狗超時(shí)時(shí)間為基本看門狗超時(shí)時(shí)間的500倍。此引腳的電平變化將會(huì)對(duì)看門狗的定時(shí)器清零。</p><p>　　（6）WDI：看門狗檢測(cè)器輸入腳。在設(shè)置好的看門狗超時(shí)時(shí)間內(nèi)，此輸入腳上必須有信號(hào)上升、小將的跳變，否則會(huì)輸出復(fù)位脈沖。當(dāng)WDI或WDS腳上出現(xiàn)信號(hào)跳變或者輸出復(fù)位信號(hào)時(shí)，看門狗

24、定時(shí)器清零并重新啟動(dòng)。在看門狗擴(kuò)展模式情況下，將WDI引腳懸空或者有一個(gè)三臺(tái)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，可以禁用看門狗功能。</p><p>　?。?）RESET：推拉式、高電平有效復(fù)位輸出腳。當(dāng)被監(jiān)控的電壓下降到復(fù)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(dāng)vin超過(guò)vrst時(shí)，RESET輸出繼續(xù)保持一個(gè)復(fù)位超時(shí)時(shí)間的高電平，然后變?yōu)榈碗娖?。?dāng)看門狗出現(xiàn)超時(shí)時(shí)，看門狗定時(shí)器會(huì)觸

25、發(fā)reset脈沖。</p><p>　?。?）Vcc：+5V供電.</p><p>　　三、監(jiān)控芯片外圍電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　監(jiān)控芯片MAX6304外圍電路的設(shè)計(jì)可以參考maxim公司提供的芯片資料來(lái)進(jìn)行。</p><p>　　復(fù)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(fù)位電壓設(shè)置在4.07V是滿足要求的.</p><p>　　MAX6304的SRT腳用于設(shè)置超市復(fù)位時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以通

27、過(guò)外部電容C4來(lái)調(diào)節(jié)。復(fù)位超時(shí)時(shí)間按如下公式進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　tRP=2.67xC4</p><p>　　公式中，c4應(yīng)該取以pf為單位的數(shù)值，而得到的復(fù)位超時(shí)時(shí)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(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件的方

28、式在一定周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)微處理器的運(yùn)行情況，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自單片機(jī)微處理器的觸發(fā)信號(hào)則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位。由于單片機(jī)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(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因受外界干擾而導(dǎo)致“程序跑飛”或“死機(jī)”的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不 ，能正常工作。通過(guò)設(shè)置看門狗，進(jìn)行強(qiáng)制復(fù)位，可以保證系統(tǒng)仍然能夠從新回復(fù)正常工作。</p><p>　　該控制系統(tǒng)通過(guò)使用專門的監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)了，單片機(jī)應(yīng)用系

29、統(tǒng)的監(jiān)控電路，他同時(shí)具有單片機(jī)微處理器監(jiān)控和看門狗功能。</p><p>　　單片機(jī)監(jiān)控芯片的選擇</p><p>　　近年來(lái)，微電處理器監(jiān)控電路在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，其電路結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)單的三端復(fù)位芯片發(fā)展到更為復(fù)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(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(diǎn)：</p><p>　　同時(shí)具有復(fù)位和看門狗功能。</p><p>　　復(fù)位電壓門限在1.22V以上可以調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　復(fù)位超時(shí)時(shí)間可調(diào)。</b></p><p>　　看門狗超時(shí)時(shí)間可

31、調(diào)，通過(guò)看門狗選擇腳還可以設(shè)置500倍超時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　4ua供 電電流。</b></p><p>　　輸出結(jié)構(gòu)為:推拉方式輸出、高電平復(fù)位。</p><p>　　MAX6304引腳圖如圖4—-5所示。</p><p>　　二\MAX6304各引腳說(shuō)明</p><p>　　R

32、ESET IN:復(fù)位輸入腳。復(fù)位比較器高阻輸入端，見(jiàn)此引腳和外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)相連可以設(shè)置復(fù)位門限電壓。</p><p><b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　SRT:復(fù)位超時(shí)設(shè)置輸入腳。在此輸入引腳和地之間連接一個(gè)電容可以設(shè)置復(fù)位超時(shí)時(shí)間。</p><p>　　SWT看門狗超時(shí)設(shè)置輸入腳，在此輸入引腳和地之間連接一個(gè)電容可以

33、設(shè)置基本看門狗超時(shí)時(shí)間。此腳接地可以禁用看門狗功能。</p><p>　　WDS;看門狗檢測(cè)器選擇腳。此輸入腳用于設(shè)置看門狗模式。接地為正常模式，此時(shí)看門狗超時(shí)時(shí)間為基本看門狗超時(shí)時(shí)間；接Vcc為擴(kuò)展模式，此時(shí)看門狗超時(shí)時(shí)間為基本看門狗超時(shí)時(shí)間的500倍。此引腳的電平變化將會(huì)對(duì)看門狗定時(shí)器清零。</p><p>　　MAX6304的SWT腳用于設(shè)置基本看門狗超時(shí)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以通過(guò)外部電

34、容C5來(lái)調(diào)節(jié)。基本看門狗超時(shí)時(shí)間按式（4-5）進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　Twd=2.67C5 （4-5）</p><p><b>　　注意</b></p><p>　　公式（4-5）中，C5應(yīng)該取以pF為單位的數(shù)值，而所得到的復(fù)位超時(shí)時(shí)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(gè)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(kuò)展模式。在擴(kuò)展模式下，看門狗超時(shí)時(shí)間為基本超時(shí)時(shí)間的500倍。在本例中，WDS

36、接高電平，所以最終的看門狗超時(shí)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(jī)程序中每隔小于133.ms的時(shí)間間隔讓P1.6產(chǎn)生電平跳變（即對(duì)MAX6304的WDI輸入腳提供“喂狗”信號(hào)），就可以實(shí)現(xiàn)看門狗功能。如果“程序跑飛”或者“死機(jī)”，程序就不會(huì)運(yùn)行到“喂狗

37、”語(yǔ)句，超過(guò)看門狗超時(shí)時(shí)間，MAX6304的RESET引腳就會(huì)產(chǎn)生有效的復(fù)位輸出，從而對(duì)單片機(jī)復(fù)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(shí)現(xiàn)，程序外部主要是根據(jù)設(shè)定的看門狗超時(shí)時(shí)間放置合適的“喂狗”語(yǔ)句。設(shè)定看門狗超時(shí)時(shí)間最好根據(jù)主程序一次循環(huán)的時(shí)間來(lái)設(shè)

38、定，設(shè)置太短會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作，而設(shè)置太長(zhǎng)則“死機(jī)”時(shí)間會(huì)長(zhǎng)。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</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(shè)計(jì)的采用的是順序執(zhí)行并反復(fù)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(méi)60s循環(huán)變化一次。每個(gè)循環(huán)周期還剩5s

39、時(shí)，四個(gè)路口的黃燈同時(shí)點(diǎn)亮并開(kāi)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(shí)掃描P3口，若有鍵按下，則調(diào)用鍵盤子程序進(jìn)行相應(yīng)的處理；若無(wú)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(shí)中斷子程序</b></p><p>　　給系統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)

40、顯示裝置采用的是靜態(tài)顯示方式，單片機(jī)的P0口和P2口</p><p>　　分別連接到計(jì)時(shí)裝置的十位和個(gè)位。系統(tǒng)每1s都會(huì)向倒計(jì)時(shí)顯示裝置傳送心得數(shù)字型碼用來(lái)顯示新的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。設(shè)定該系統(tǒng)的定時(shí)器工作在方式1，由于方式1的最大定時(shí)時(shí)間為65.536ms，所以要產(chǎn)生1s的定時(shí)時(shí)間必須采用累加定時(shí)的方法，即將定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間設(shè)定為50ms，終端的循環(huán)次數(shù)設(shè)定為20。當(dāng)20次循環(huán)中斷完成以后，說(shuō)明1s時(shí)間已經(jīng)累計(jì)到，這時(shí)

41、候通過(guò)調(diào)用子程序?yàn)榈褂?jì)時(shí)裝置傳送新的數(shù)字型碼，從而完成倒計(jì)時(shí)時(shí)間的“減1”操作并進(jìn)行顯示。另外，沒(méi)完成一次定時(shí)中斷操作后都要重新對(duì)定時(shí)器賦初值。定時(shí)中斷子程序流程圖如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8 定時(shí)中斷子程序流程圖</p><p><b>　　注 意</b></p><p>　　該定時(shí)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(lái)介紹的軟件延時(shí)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(jī)的工作頻率為6MHZ，因?yàn)闄C(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)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(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定1s的時(shí)間。</p><p>　　具體的演示

43、程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H ; 延時(shí)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(shí)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(jī)器周期數(shù)為1，所有指令的執(zhí)行時(shí)間為2ms</p><p>　　其中，DELAY1為一個(gè)雙重循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為256X256=65 536，所以延時(shí)時(shí)間為65 536X2=131 072us約為125ms。DELAYR4設(shè)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(jī)的運(yùn)行速度很快，其他的指令執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)。</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(duì)于</p><p>　　得到的倒計(jì)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，首先應(yīng)提取出倒計(jì)時(shí)數(shù)</p><p>　　據(jù)的十位和個(gè)位，然后將視為和各位的字形碼分</p><p>　　別送到單片機(jī)的P0口和P2口。其中P0口用來(lái)</p><p&g

47、t;　　想倒計(jì)時(shí)顯示裝置傳送十位數(shù)字型碼，P2口用來(lái)</p><p>　　傳送個(gè)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(gè)按鍵K1、K2、</p><p>

48、　　K3來(lái)處理交通燈在實(shí)際應(yīng)用中的某些特殊情況。</p><p>　　如按下K1鍵，東西南北四個(gè)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(shí)通過(guò)，</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(gè)鍵無(wú)論按下那個(gè)鍵，倒計(jì)時(shí)顯示裝置都會(huì)關(guān)閉，四個(gè)路口的黃燈同時(shí)點(diǎn)亮并進(jìn)行閃爍（時(shí)間為5s），提醒車輛和行人，交通燈即將發(fā)生變換。當(dāng)特殊情況消除后，松開(kāi)按鍵，智能交通控制系統(tǒng)又恢復(fù)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(shè)計(jì)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(jìn)行。一是做好硬件電路的檢查工作，確保焊點(diǎn)無(wú)虛焊，I/O接口對(duì)應(yīng)準(zhǔn)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(yīng)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)提示的錯(cuò)誤進(jìn)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(yùn)行起來(lái)，重點(diǎn)查看硬件

51、部分能否正確實(shí)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(dāng)軟件和硬件設(shè)置不統(tǒng)一時(shí)，系統(tǒng)往往無(wú)法正常工作，無(wú)法滿足既定的功能要求，這時(shí)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(lái)?？傊到y(tǒng)的調(diào)試工作要經(jīng)過(guò)反復(fù)地修改、運(yùn)行、再修改、再運(yùn)行這一循環(huán)漸進(jìn)的過(guò)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(gè)步驟。</p><p>　　第一步，目測(cè)。檢查外部的各種元件或者電路是否有斷點(diǎn)。</p><p>　　第二步，用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，再檢測(cè)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(cè)。給板加點(diǎn)，檢測(cè)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(jì)時(shí)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(dǎo)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(gè)引腳，對(duì)應(yīng)的一段數(shù)碼管點(diǎn)亮。若不亮，仔細(xì)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(shuō)明的是，由于整個(gè)設(shè)計(jì)是用發(fā)光二極

54、管來(lái)代替交通燈，需要低電平“0”來(lái)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮，在實(shí)際電路中，應(yīng)使P1口輸出高電平“1”來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器導(dǎo)通，從而使220V的交通燈點(diǎn)亮。這是試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用比較容易日混淆的地方，應(yīng)該引起注意。</p><p>　　進(jìn)行交通燈電路的調(diào)試首先應(yīng)確保VD1~VD12這12個(gè)發(fā)光二極管焊好，注意不要焊反（發(fā)光二極管在沒(méi)有剪腳前，長(zhǎng)的一段為正極），同時(shí)將每一個(gè)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(dǎo)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(gè)引腳，都會(huì)有相應(yīng)的法官二極管點(diǎn)亮。若不亮，仔細(xì)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(xì)檢查K1、K2、K3三個(gè)按鍵是否焊牢，并且三個(gè)鍵是否與相應(yīng)的I/O接口對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確。</p><p>

56、<b>　　4.監(jiān)控電路的調(diào)試</b></p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)上電工作不正常時(shí)，有可能是復(fù)位電路存在問(wèn)題。用導(dǎo)線將RESET引腳的+5v短時(shí)間連接一下，模擬一下上電復(fù)位如果單片機(jī)能夠正常工作了，那么說(shuō)明復(fù)位電路不存在問(wèn)題。</p><p>　　用示波器觀察和WDI相連的單片機(jī)I/O口的信號(hào)波形，如果端口電平以設(shè)置的時(shí)間的周期跳變，這就說(shuō)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(cuò)或排錯(cuò)，它是孤立并糾正錯(cuò)誤的一種技巧性技能過(guò)程。軟件錯(cuò)誤的外部表現(xiàn)形式與內(nèi)部原因之間往往沒(méi)有明顯的聯(lián)系，所出現(xiàn)的差錯(cuò)并非直接就能找出原因。因此，軟件調(diào)試既要對(duì)錯(cuò)誤的性質(zhì)及程序本身進(jìn)行系統(tǒng)的研究，在某種程度上也要靠直覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)。到目前為止，調(diào)試還沒(méi)有一套經(jīng)得起檢驗(yàn)的完整而系統(tǒng)

58、的理論方法，排錯(cuò)時(shí)所采用的方法和時(shí)間都不能事先確定。這樣通常認(rèn)為調(diào)試是困難的，是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中最為艱巨的一種腦力勞動(dòng)。</p><p>　　對(duì)于調(diào)試，有一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)需要加以糾正這就是調(diào)試并不是提高軟件質(zhì)量的一種方法，他只是勇于改正錯(cuò)誤。保證軟件質(zhì)量應(yīng)從項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)就進(jìn)行，提供軟件質(zhì)量遵循軟件工程開(kāi)發(fā)方法，進(jìn)行詳細(xì)的需求分析、全面的設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的編譯。調(diào)試只是最終的一個(gè)不得已之舉。</p><p&

59、gt;　　軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)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(cuò)誤</b></p><p>　　軟件調(diào)試的第一步是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并理解錯(cuò)誤將花費(fèi)90%的調(diào)試時(shí)間，采用科學(xué)的、有條理的思考進(jìn)行調(diào)試比胡亂猜測(cè)要有效得多。</p>&l

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

61、會(huì)，盲目的進(jìn)行修改只會(huì)導(dǎo)致更多的錯(cuò)誤。以下幾點(diǎn)是你修正錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)遵循的原則：</p><p>　?。?）在改正問(wèn)題前真正了解其本質(zhì)。</p><p>　　（2）理解整個(gè)程序，而不是了解某個(gè)問(wèn)題。</p><p><b>　?。?）確診錯(cuò)誤。</b></p><p>　?。?）保存初始代碼。</p><p

62、>　?。?）每次制作一個(gè)修改。</p><p>　?。?）檢查所做的修改。</p><p>　?。?）尋找類似錯(cuò)誤。</p><p><b>　　一.靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試指對(duì)程序進(jìn)行人工書面檢查。靜態(tài)調(diào)試時(shí)要仔細(xì)閱讀程序及其文檔，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)分析、功能分析、邏輯分析、接口分析、語(yǔ)法分析及逐行檢

63、查。以便找出并改正錯(cuò)誤，通常有下面兩種方法：</p><p><b>　　1.檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤</b></p><p>　　產(chǎn)生語(yǔ)法錯(cuò)誤的原因主要有兩個(gè)：一是鍵入錯(cuò)誤，此錯(cuò)誤如同寫文章時(shí)的“筆誤”；二是由于對(duì)語(yǔ)法規(guī)則不熟悉，見(jiàn)書后的錯(cuò)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(yǔ)法的一部分，應(yīng)作為專項(xiàng)予以檢查。</p>

64、<p><b>　　2.跟蹤程序流程</b></p><p>　　此時(shí)的跟蹤程序流程，即將自己作為計(jì)算機(jī)。給定一組輸入數(shù)據(jù)后，順序執(zhí)行每條語(yǔ)句，考察所得結(jié)果，尋找錯(cuò)誤。此方法需花一定時(shí)間，但這是最基本的方法，用其他方法難以查出問(wèn)題時(shí)，可以試用此法。</p><p>　　順便說(shuō)一句，學(xué)習(xí)編程技術(shù)的主要途徑是讀別人的程序，對(duì)較難懂的地方，也只有跟蹤程序才能讀懂，

65、也就是常說(shuō)的閱讀能力提高的途徑。對(duì)程序的流程圖也可采取此方法檢查。</p><p><b>　　二.動(dòng)態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是指實(shí)際上機(jī)運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試。經(jīng)過(guò)靜態(tài)調(diào)試后，仍留在程序中的錯(cuò)誤都十分隱蔽。為找到這些錯(cuò)誤，首先需捕獲一些與錯(cuò)誤有關(guān)的線索，即進(jìn)行錯(cuò)誤偵察源程序上機(jī)運(yùn)行，語(yǔ)言系統(tǒng)及操作系統(tǒng)會(huì)在程序有故障時(shí)給出信息，常見(jiàn)的故障分為以下幾種情況

66、：</p><p>　　（1）沒(méi)有通過(guò)編譯。</p><p>　　（2）沒(méi)有通過(guò)連接編譯。</p><p>　　（3）程序的運(yùn)行過(guò)程因故障而停止。</p><p>　　（4）程序只輸出部分結(jié)果。對(duì)這部分結(jié)果進(jìn)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(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有結(jié)果。

67、</p><p>　　這種情況可能有三個(gè)原因造成：一是程序本來(lái)執(zhí)行時(shí)間就很長(zhǎng)；二是程序內(nèi)有死循環(huán)；三是程序運(yùn)行時(shí)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(xué)，這一部分也可以通過(guò)51系列的仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)），由于這個(gè)芯片引腳較多，在插入插座時(shí)要格外小心，防止其中幾個(gè)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(yùn)行情況下，可以看到每組數(shù)碼管顯示“60”，同時(shí)東西路亮綠燈，南北路亮紅燈，然后倒計(jì)時(shí)顯示裝置開(kāi)始做時(shí)間遞減操作，當(dāng)顯示為“05”時(shí)，黃燈點(diǎn)亮并開(kāi)始閃爍，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束后，道路通行狀態(tài)改變，即東西亮紅燈，南北亮綠燈此時(shí)兩位數(shù)碼管重新顯示“60”，然后做遞減操作，結(jié)束后重復(fù)前面的動(dòng)作。注意：在系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中，如果覺(jué)得60秒時(shí)間太長(zhǎng)，可以將第32行“MOVE 33H,#3DH”，

69、改成“MOV 33H,#10H”即把定時(shí)60s（用3DH表示）改為15s（用10H表示），以縮短調(diào)試過(guò)程中的等待時(shí)間。系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試完成后，再把時(shí)間信息修改過(guò)來(lái)即可。</p><p>　　接下來(lái)進(jìn)行緊急通行電路的調(diào)試工作。在系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，按下K1鍵，</p><p>　　可以看到倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，同時(shí)四個(gè)路口的黃燈點(diǎn)亮并進(jìn)行閃爍（5s），黃燈閃爍結(jié)束后，四個(gè)路口的交通燈均變

70、成紅色，松開(kāi)K1鍵，系統(tǒng)又恢復(fù)正常工作；按下K2鍵，倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，同時(shí)四個(gè)路口的黃燈點(diǎn)亮并進(jìn)行閃爍（5s），黃燈閃爍結(jié)束后，東西變成綠燈，南北變成紅燈，松開(kāi)K2鍵，系統(tǒng)又恢復(fù)正常工作；按下K3鍵，倒計(jì)時(shí)顯示裝置關(guān)閉，同時(shí)四個(gè)路口的黃燈點(diǎn)亮并進(jìn)行閃爍（5s），黃燈閃爍結(jié)束后，南北變成綠燈，東西變成紅燈，松開(kāi)K3鍵，系統(tǒng)又恢復(fù)正常工作。</p><p>　　如果系統(tǒng)在調(diào)試的過(guò)程中不能做到以上幾點(diǎn)，應(yīng)仔細(xì)檢查所涉

71、及的硬件和軟件，通過(guò)比較來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)，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(shí)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(shí)器T1工作在方式1</p><p>　　MOV TH1,#9EH

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

75、 ;啟動(dòng)定時(shí)器T1</p><p><b>　　HERE:</b></p><p>　　MOV 88H,#15H ;設(shè)置中斷循環(huán)次數(shù)</p><p>　　MOV 33H,#3DH ;設(shè)置倒計(jì)時(shí)顯示數(shù)值</p>