智能交通灯控制系统设计

1、智能交通灯控制系统专业数 码 嵌 入 式 技 术班级 10级 数 嵌 3-1 班学生 xx x指 导 教 师 xx x西安数字技术学院二 0 一 二年i 目录目录 . i摘要 . ii1概 述 . 11. 1 交 通 灯 的 发 展 及 现 状 .11. 2单 片 机 说 明 . 11.2.1at8 9c5 1 单 片 机 硬 件 结 构 . 21.2.2 管 脚 说 明 . 22智 能 交 通 灯 的 设 计 原 理 . 42. 1智 能 交 通 灯 的 设 计 框 图 . 42. 2 智 能 交 通 灯 的 设 计 方 案 及 改 进 措 施 . 43智 能 交 通 灯 电 路 设 计 .

2、 53. 1 控 制 器 的 系 统 框 图 . 53. 2 智 能 交 通 灯 控 制 系 统 电 路 图 . 53. 3 工 作 原 理 . 63.3.1 车 检 测 电 路 . 63.3.2 信 号 灯 电 路 . 83.3.3 时 间 显 示 电 路 . 83.3.4 紧 急 转 换 开 关 电 路 . 104 智 能 交 通 灯 软 件 系 统 设 计 . 124. 1智 能 交 通 灯 的 软 件 设 计 流 程 图 . 124. 2程 序 源 代 码 . 135智 能 交 通 灯 方 案 的 仿 真 . 13小结 . 16致谢 . 18参 考 文 献 . 19附录 . 20附 录

3、 a ： 智 能 交 通 灯 控 制 程 序 ： . 20ii 摘要本 文 介 绍 的 是 基 于 proteus 的 智 能 交 通 灯 控 制 系 统 的 设 计 与 仿 真 ， 系 统根 据 交 通 十 字 路 口 双 车 道 车 流 量 的 情 况 控 制 交 通 信 号 灯 按 特 定 的 规 律 变 化 。本 文 首 先 对 智 能 交 通 灯 的 研 究 意 义 和 智 能 交 通 灯 的 研 究 现 状 进 行 了 分析 ， 指 出 了 现 状 交 通 灯 存 在 的 缺 点 ， 并 提 出 了 改 进 方 法 。 智 能 交 通 灯 控 制 系统 通 常 要 实 现 自 动

4、控 制 和 在 紧 急 情 况 下 能 够 手 动 切 换 信 号 灯 让 特 殊 车 辆 优 先通 行 。 本 文 还 对 at89s51 单 片 机 的 结 构 特 点 和 重 要 引 脚 功 能 进 行 了 介 绍 ， 同时 对 智 能 交 通 灯 控 制 系 统 的 设 计 进 行 了 详 细 的 分 析 。 最 后 利 用 proteus 软 件 ，通 过 其 平 台 对 交 通 灯 控 制 系 统 进 行 了 仿 真 ， 仿 真 结 果 表 明 系 统 工 作 性 能 良 好 。关键词 ： proteus、 at89s51 单 片 机 、 智 能 交 通 灯 ；1 1 概 述 1.

5、1交 通 灯 的 发 展 及 现 状中 国 车 辆 数 量 不 断 增 加 ， 交 通 管 制 的 工 作 量 越 来 越 大 ， 利 用 计 算 机 代 替人 进 行 高 效 交 通 管 理 是 必 然 的 发 展 趋 势 ， 而 让 计 算 机 控 制 的 交 通 灯 拥 有 类 似人 类 的 感 知 智 能 ， 具 有 很 强 的 现 实 意 义 ， 比 如 通 过 摄 像 机 让 交 通 灯 控 制 系 统获 得 视 觉 感 知 功 能 ， 就 可 以 代 替 人 类 的 眼 睛 ， 使 系 统 根 据 所 “ 看 到 ” 交 通 情况 自 适 应 改 变 管 制 策 略 ， 提 高

6、了 交 通 管 理 的 自 动 化 水 平 ， 使 得 交 通 更 高 效 、更 顺 畅 。目 前 设 计 交 通 灯 的 方 案 有 很 多 ， 有 应 用 cpld 设 计 实 现 交 通 信 号 灯 控 制 器方 法 ; 有 应 用 plc 实 现 对 交 通 灯 控 制 系 统 的 设 计 ; 有 应 用 单 片 机 实 现 对 交 通 信号 灯 设 计 的 方 法 。目 前 ，国 内 的 交 通 灯 一 般 设 在 十 字 路 门 ，在 醒 目 位 置 用 红 、绿 、 黄 三 种 颜 色 的 指 示 灯 。 加 上 一 个 倒 计 时 的 显 示 计 时 器 来 控 制 行 车 。

7、 对 于一 般 情 况 下 的 安 全 行 车 ， 车 辆 分 流 尚 能 发 挥 作 用 ， 但 根 据 实 际 行 车 过 程 中 出现 的 情 况 ，还 存 在 以 下 缺 点 ：1两 车 道 的 车 辆 轮 流 放 行 时 间 相 同 且 固 定 ， 在十 字 路 口 ， 经 常 一 个 车 道 为 主 干 道 ， 车 辆 较 多 ， 放 行 时 间 应 该 长 些 ； 另 一 车道 为 副 干 道 ， 车 辆 较 少 ， 放 行 时 间 应 该 短 些 。 2 没 有 考 虑 紧 急 车 通 过 时 ， 两车 道 应 采 取 的 措 施 ， 臂 如 ， 消 防 车 执 行 紧 急 任

8、 务 通 过 时 ， 两 车 道 的 车 都 应 停止 ， 让 紧 急 车 通 过 。1.2 单 片 机 说 明按 照 单 片 机 系 统 扩 展 与 系 统 配 置 状 况 ， 单 片 机 应 用 系 统 可 分 为 最 小系 统 、 最 小 功 耗 系 统 及 典 型 系 统 等 。 at89c51 单 片 机 是 美 国at mel 公 司生 产 的 低 电 压 、 高 性 能cmos 8位 单 片 机 ， 具 有 丰 富 的 内 部 资 源 ： 4k b 闪存 、 1 28 bram、 32 根i / o 口 线 、 2 个16 位 定 时 / 计 数 器 、 5 个 向 量 两 级

9、中断 结 构 、 2 个 全 双 工 的 串 行 口 ， 具 有4. 25 5. 5 0 v 的 电 压 工 作 范 围 和0 24mhz工 作 频 率 ， 使 用at8 9c51单 片 机 时 无 须 外 扩 存 储 器 。 因 此 ， 本 流2 水 灯 实 际 上 就 是 一 个 带 有 八 个 发 光 二 极 管 的 单 片 机 最 小 应 用 系 统 ， 即 为由 发 光 二 极 管 、 晶 振 、 复 位 、 电 源 等 电 路 和 必 要 的 软 件 组 成 的 单 个 单 片机 。1.2.1 at 89c51 单 片 机 硬 件 结 构at89c5 1 是 一 种 带 4k 字

10、节 闪 存 可 编 程 可 擦 除 只 读 存 储 器 （ fperom fl as hpr ogr amma bl ean der asabl erea donlymemor y ） 的 单 片 机 芯 片 ， 它 采 用静 态cmos工 艺 制 造8 位 微 处 理 器 ， 最 高 工 作 频 率 位24mhz。 at89c5 外 形及 引 脚 排 列 如 图 1 所 示 ：图 11.2.2管 脚说 明rst： 复 位 输 入 。 当 振 荡 器 复 位 器 件 时 ， 要 保 持rst 脚 两 个 机 器 周 期的 高 电 平 时 间 。3 p0 口 ： p0 口 为 一 个8 位 漏

11、级 开 路 双 向i / o 口 ， 每 脚 可 吸 收8 ttl 门电 流 。 当p1 口 的 管 脚 第 一 次 写1 时 ， 被 定 义 为 高 阻 输 入 。 p0 能 够 用 于外 部 程 序 数 据 存 储 器 ， 它 可 以 被 定 义 为 数 据 / 地 址 的 第 八 位 。 在fi ash 编程 时 ， p0口 作 为 原 码 输 入 口 ， 当fi ash 进 行 校 验 时 ， p0 输 出 原 码 ， 此时p0 外 部 必 须 被 拉 高 。p1 口 ： p1 口 是 一 个 内 部 提 供 上 拉 电 阻 的8 位 双 向i / o 口 ， p1 口 缓冲 器 能

12、接 收 输 出4ttl 门 电 流 。 p1 口 管 脚 写 入1 后 ， 被 内 部 上 拉 为 高 ，可 用 作 输 入 ， p1 口 被 外 部 下 拉 为 低 电 平 时 ， 将 输 出 电 流 ， 这 是 由 于 内 部上 拉 的 缘 故 。 在flash 编 程 和 校 验 时 ， p1 口 作 为 第 八 位 地 址 接 收 。p2 口 ： p2 口 为 一 个 内 部 上 拉 电 阻 的8 位 双 向i / o 口 ， p2 口 缓 冲 器可 接 收 ， 输 出4 个ttl 门 电 流 ， 当p2 口 被 写 “ 1 ” 时 ， 其 管 脚 被 内 部 上拉 电 阻 拉 高 ，

13、且 作 为 输 入 。并因 此 作 为 输 入 时 ，p2 口 的 管 脚 被 外 部 拉 低 ，将 输 出 电 流 。 这 是 由 于 内 部 上 拉 的 缘 故 。 p2 口 当 用 于 外 部 程 序 存 储 器 或16 位 地 址 外 部 数 据 存 储 器 进 行 存 取 时 ， p2 口 输 出 地 址 的 高 八 位 。 在 给 出地 址 “ 1 ” 时 ， 它 利 用 内 部 上 拉 优 势 ， 当 对 外 部 八 位 地 址 数 据 存 储 器 进 行读 写 时 ， p2 口 输 出 其 特 殊 功 能 寄 存 器 的 内 容 。 p2 口 在flash 编 程 和 校 验时

14、 接 收 高 八 位 地 址 信 号 和 控 制 信 号 。p3 口 ： p3 口 管 脚 是8 个 带 内 部 上 拉 电 阻 的 双 向i / o 口 ， 可 接 收 输 出4 个ttl 门 电 流 。 当p3 口 写 入 “ 1 ” 后 ， 它 们 被 内 部 上 拉 为 高 电 平 ， 并用 作 输 入 。 作 为 输 入 ， 由 于 外 部 下 拉 为 低 电 平 ， p3 口 将 输 出 电 流 （ i l l ）这 是 由 于 上 拉 的 缘 故 。ale/ prog： 当 访 问 外 部 存 储 器 时 ， 地 址 锁 存 允 许 的 输 出 电 平 用 于 锁存 地 址 的

15、地 位 字 节 。 在flash 编 程 期 间 ， 此 引 脚 用 于 输 入 编 程 脉 冲 。 在平 时 ， ale 端 以 不 变 的 频 率 周 期 输 出 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 部 输 出 的 脉 冲 或 用 于 定 时 目 的 。 然 而 要 注 意的 是 ：每 当 用 作 外 部 数 据 存 储 器 时 ，将 跳 过 一 个ale 脉 冲 。如想 禁 止al e的 输 出 可 在sfr8eh 地 址 上 置0。 此 时 ，ale 只 有 在 执 行movx， movc 指令 是ale 才 起 作

16、 用 。 另 外 ， 该 引 脚 被 略 微 拉 高 。 如 果 微 处 理 器 在 外 部 执行 状 态ale 禁 止 ， 置 位 无 效 。4 psen：外 部 程 序 存 储 器 的 选 通 信 号 。在 由 外 部 程 序 存 储 器 取 指 期 间 ，每 个 机 器 周 期 两 次psen 有 效 。 但 在 访 问 外 部 数 据 存 储 器 时 ， 这 两 次 有 效的psen 信 号 将 不 出 现 。ea/ vpp： 当ea 保 持 低 电 平 时 ， 则 在 此 期 间 外 部 程 序 存 储 器（ 0 00 0h- ffffh） ， 不 管 是 否 有 内 部 程 序 存

17、 储 器 。 注 意 加 密 方 式1 时 ， ea将 内 部 锁 定 为reset ； 当ea 端 保 持 高 电 平 时 ， 此 间 内 部 程 序 存 储 器 。xtal1 和xtal2 ： 反 向 振 荡 放 大 器 的 输 入 及 内 部 时 钟 工 作 电 路 的 输 入 。2 智 能 交 通 灯 的 设 计 原 理2.1 智 能 交 通 灯 的 设 计 框 图2.2智 能 交 通 灯 的 设 计 方 案 及 改 进 措 施交 通 灯 系 统 由 四 部 分 组 成 ： 车 检 测 电 路 ， 信 号 灯 电 路 ， 时 间 显 示 电 路 ，紧 急 转 换 开 关 。针 对 道

18、路 交 通 拥 挤 ， 交 叉 路 口 经 常 出 现 拥 堵 的 情 况 利 用 单 片 机 控 制 技 术提 出 了 软 件 和 硬 件 设 计 方 案 及 两 点 改 进 措 施 。( 1 ) 根 据 各 道 路 路 口 车 流 量 的 大 小 自 动 调 节 通 行 时 间 。( 2 ) 考 虑 特 殊 车 辆 通 行 情 况 ， 设 计 紧 急 切 换 开 关 。at89s51 单 片 机 有2 计 数 器 ， 6 个 中 断 源 ， 能 满 足 系 统 的 设 计 要 求 。 用5 其 设 计 的 交 通 灯 也 满 足 了 要 求 ， 所 以 本 文 采 用 单 片 机 设 计

19、交 通 灯 。3 智 能 交 通 灯 电 路 设 计根 据 设 计 任 务 和 要 求 , 可 画 出 该 控 制 器 的 原 理 框 图 ,为 确 保 十 字 路 口 的交 通 安 全 ， 往 往 都 采 用 交 通 灯 自 动 控 制 系 统 来 控 制 交 通 信 号 。 其 中 红 灯 （ r）亮 ， 表 示 禁 止 通 行 ； 黄 灯 （ y） 亮 表 示 暂 停 ； 绿 灯 （ g） 亮 表 示 允 许 通 行 。3.1控 制 器 的 系 统 框 图图 33.2智 能 交 通 灯 控 制 系 统 电 路 图智 能 交 通 灯 电 路 图 如 图 4 所 示 ：6 图 4交 通 灯

20、系 统 由 四 部 分 组 成 ： 车 检 测 电 路 ， 信 号 灯 电 路 ， 时 间 显 示 电 路 ，紧 急 转 换 开 关 。3.3工 作 原 理绿 灯 的 放 行 时 间 与 车 辆 通 过 数 量 不 成 正 比 。 比 如 说 20 秒 内 每 车 道 可 以 通过 2 0 辆 车 ， 40 秒 内 每 车 道 却 可 以 通 过 45 辆 车 。 因 为 这 有 一 个 起 步 的 问 题 ，还 有 一 个 黄 灯 等 待 问 题 。 也 就 是 说 ， 绿 灯 放 行 时 间 越 长 ， 单 位 时 间 通 过 车 辆的 数 量 就 越 多 。 我 们 来 计 算 一 下

21、， 每 车 道 通 行 20 秒 内 可 以 通 过 20 辆 车 ， 一个 红 绿 灯 循 环 是 40 秒 ( 单 交 叉 路 口 ) ，加 上 每 次 状 态 转 换 的 黄 灯 5 秒（ 一 个 循环 要 两 次 转 换 ） ， 即 一 个 红 绿 黄 灯 循 环 要50 秒 ， 即50 秒 内 通 行 的 车 辆 为 4 0辆 。通 过 一 辆 车 的 平 均 时 间 是 1. 25 秒 。如 果 每 次 车 辆 通 行 的 时 间 改 为 4 0 秒 ，40 秒 内 每 车 道 可 以 通 过 4 5 辆 ， 一 个 红 绿 灯 循 环 是 8 0 秒 ( 单 交 叉 路 口 )

22、，加 上每 次 状 态 转 换 的 黄 灯5秒 （ 一 个 循 环 要 两 次 转 换 ） ， 即 一 个 红 绿 黄 灯 循 环 要90 秒 ， 即 9 0 秒 内 通 行 的 车 辆 为 90 辆 。 通 过 一 辆 车 的 平 均 时 间 只 需 1 秒 。 显然 在 车 辆 拥 挤 的 情 况 下 绿 灯 的 通 行 时 间 越 长 ， 单 位 时 间 内 通 行 的 车 辆 越 多 ，可 以 有 效 缓 解 车 辆 拥 堵 问 题 。我 设 定 了 绿 灯 通 行 时 间 的 上 限 为40 秒 。在 非 拥挤 时 段 绿 灯 的 通 行 时 间 的 下 限 为 20 秒 ， 当 交

23、 叉 路 口 双 方 车 辆 较 少 时 通 行 时 间设 为 20 秒 ，这 样 可 以 大 大 缩 短 车 辆 在 红 灯 面 前 的 等 待 时 间 。当 交 叉 路 口 双 方车 辆 较 多 时 通 行 时 间 设 为 40 秒 。3.3.1车 检测 电 路用 来 判 断 各 方 向 车 辆 状 况 , 比 如 ： 20秒 内 可 以 通 过 的 车 辆 为 2 0辆 ， 当 20秒 内 南 往 北 方 向 车 辆 通 过 车 辆 达 不 到 20辆 时 ， 判 断 该 方 向 为 少 车 ， 当 20秒 内北 往 南 方 向 车 辆 通 过 车 辆 也 达 不 到 20 辆 时 ，

24、判 断 该 方 向 也 为 少 车 ， 下 一 次 通行 仍 为 20 秒 ， 当 20 秒 时 间 内 南 往 北 或 北 往 南 任 意 一 个 方 向 通 过 的 车 辆 达 20辆时 证 明 该 状 态 车 辆 较 多 ， 下 一 次 该 方 向 绿 灯 放 行 时 间 改 为 40 秒 ， 当 40秒 内 通过 的 车 辆 数 达 45辆 时 车 辆 判 断 为 拥 挤 ， 下 一 次 绿 灯 放 行 时 间 改 仍 为 40秒 ， 当7 40秒 车 辆 上 通 过 车 辆 达 不 到 45 辆 时 ， 判 断 为 少 车 ， 下 次 绿 灯 放 行 时 间 改 为 2 0秒 ，依

25、此 类 推 。绿 灯 下 限 时 间 为 20 秒 ，上 限 值 为 40 秒 ， 初 始 时 间 为 20秒 。 这样 检 测 ， 某 次 可 能 不 准 确 ， 但 下 次 肯 定 能 弥 补 回 来 ， 累 积 计 算 是 很 准 确 的 ，这 就 是 人 们 常 说 的 “ 模 糊 控 制 ” 。 因 为 路 上 的 车 不 可 能 突 然 增 多 ， 塞 车 都 有一 个 累 积 过 程 。 这 样 控 制 可 以 把 不 断 增 多 的 车 辆 一 步 一 步 消 化 ， 虽 然 最 后 由于 每 个 路 口 的 绿 灯 放 行 时 间 延 长 而 使 等 候 的 时 间 变 长

26、， 但 比 塞 车 等 候 的 时 间短 得 多 。 本 系 统 的 特 点 是 成 本 低 ， 控 制 准 确 。 十 字 路 口 车 辆 通 行 顺 序 如 图 5所 示 ：图5 十 字 路 口 车 辆 通 行 顺 序由 于 南 往 北 ， 北 往 南 时 间 显 示 相 同 ， 所 以 只 要 一 个 方 向 多 车 ， 下 次 时 间就 要 加 长 东 往 西 ， 西 往 东 也 一 样 ， 显 示 时 间 选 择 如 表 1 。8 3.3.2信 号灯 电 路信 号 灯 用 来 显 示 车 辆 通 行 状 况 ， 下 面 以 一 个 十 字 路 口 为 例 ， 说 明 一 个 交通 灯

27、 的 四 种 状 态 见 图 6 。 每 个 路 口 的 信 号 的 的 转 换 顺 序 为 ： 绿 黄 红绿 灯 表 示 允 许 通 行 ， 黄 灯 表 示 禁 止 通 行 ， 但 已 经 驶 过 安 全 线 的 车 辆 可 以 继 续通 行 ， 是 绿 灯 过 渡 到 红 灯 提 示 灯 。 红 灯 表 示 禁 止 通 行 。 绿 灯 的 最 短 时 间 为 2 0秒 ， 最 长 时 间 为 4 0 秒 ， 红 红 最 短 时 间 为 25 秒 ， 最 长 时 间 为 45 秒 ， 黄 灯 时 间为5 秒 。图 6 交 通 信 号 灯 运 行 状 态3.3.3时 间显 示 电 路在 交 通

28、 信 号 灯 的 正 上 方 安 装 一 个 可 以 显 示 绿 灯 通 行 时 间 ，红 灯 等 待 时 间的 显 示 电 路 ， 采 用 数 码 管 显 示 电 路 是 一 种 很 好 的 方 法 。 由 于 东 往 西 方 向 和 西往 东 方 向 显 示 的 时 间 相 同 ， 南 往 北 方 向 和 北 往 南 方 向 显 示 的 时 间 也 相 同 ， 所以 只 需 要 考 虑 四 位 数 码 管 显 示 电 路 ， 其 中 东 西 方 向 两 位 ， 南 北 方 向 两 位 ， 两位 数 码 管 可 以 时 间 的 时 间 为 0- 9 9 秒 完 全 可 以 满 足 系 统 的

29、 要 求 ， 数 码 管 连 接 方9 法 如 图 7 所 示 。图 7数 码 管 连 接 方 法下 面 我 们 用 这 种 方 法 显 示 交 通 灯 的 时 间 ， 南 北 方 向 要 显 示 2 0 秒 ， 东 西方 向 要 显 示 2 5 秒 ， 那 么 我 们 先 给 p0 口 送2 的 共 阴 极 码 即 5bh， 让 第 一 位 2要 显 示 的 位 码 gnd 段 为 低 电 平 ， 其 它 三 位 的 控 制 端 都 接 高 电 平 ， 那 么 第 一 位就 显 示 2，其 它 三 位 不 亮 。让 其 显 示 1 ms 后 再 给 p0 口 送0 的 共 阴 极 码 即 3

30、fh，让 第 二 位 要 显 示 0 的 位 码 gnd 段 为 低 电 平 ， 其 它 三 位 的 控 制 端 都 接 高 电 平 ，那 么 第 二 位 就 显 示 0，其 它 三 位 不 亮 。依 此 类 推 分 别 送 完 第 一 位 2 ，第 二 位 0 ，第 三 位 2， 第 四 位5， 每 一 位 点 亮 1 ms 一 个 扫 描 周 期 为 4ms， 一 秒 时 间 就 要 扫描 2 50 次 其 程 序 如 下 ：mov r 6, # 250; 显 扫 描 次 数loop：mov p 0, # 5bh; 送 2 的 共 阴 极 码clr p 2. 0 ； 第 一 位 显 示 2

31、acalld1 ms ; 延 时 1mssetb p2. 0 ; 灭 第 一 位mov p 0, # 3fh; 送 0 的 共 阴 极 码clr p 2. 1 ； 第 二 位 显 示 0acalld1 ms ; 延 时 1ms10 setb p2. 1 ; 灭 第 二 位mov p 0, # 5bh; 送 2 的 共 阴 极 码clr p 2. 2 ； 第 三 位 显 示 2acalld1 ms ; 延 时 1mssetb p2. 2 ; 灭 第 三 位mov p 0, # 6dh; 送 5 的 共 阴 极 码clr p 2. 3 ； 第 四 位 显 示 5acalld1 ms ; 延 时 1

32、mssetb p2. 3 ; 灭 第 四 位dj nz r7 ， loop； 不 够 一 秒 ， 继 续 扫 描nextnumber； 到 一 秒 显 示 下 一 个 数d1ms:; 1 ms 延 时 程 序stat1： mov r4， #2mov r 3, # 250dj nz r3, $dj nz r4 ， stat1ret3.3.4紧 急转 换 开 关 电 路一 般 情 况 下 交 通 灯 按 照 车 流 量 大 小 合 理 分 配 通 行 时 间 ， 按 一 定 规 律 变化 ， 但 考 虑 紧 急 车 通 行 车 况 ， 设 计 紧 急 通 行 开 关 , 下 面 简 述 单 片 机

33、 的 中 断 原 理 。1、 mc s 51 的 中 断 源80 51 有 5 个 中 断 源 ， 它 们 是 两 个 外 中 断 i nt0（ p3. 2 ） 和 i nt1（ p3. 3 ） 、两 个 片 内 定 时 / 计 数 器 溢 出 中 断 tf0 和 tf1 ， 一 个 是 片 内 串 行 口 中 断 ti或 ri ，这 几 个 中 断 源 由 tcon 和 scon 两 个 特 殊 功 能 寄 存 器 进 行 控 制 , 其 中 5 个 中 断 源的 程 序 入 口 地 址 如 表2 所 示 ：11 2、 中 断 的 处 理 流 程cpu 响 应 中 断 请 求 后 ， 就 立

34、 即 转 入 执 行 中 断 服 务 程 序 。 不 同 的 中 断 源 、不 同 的 中 断 要 求 可 能 有 不 同 的 中 断 处 理 方 法 ， 但 它 们 的 处 理 流 程 一 般 都 如 下所 述 ：1） 现 场 保 护 和 现 场 恢 复 ：中 断 是 在 执 行 其 它 任 务 的 过 程 中 转 去 执 行 临 时 的 任 务 ，为 了 在 执 行 完 中断 服 务 程 序 后 ， 回 头 执 行 原 先 的 程 序 时 ， 知 道 程 序 原 来 在 何 处 打 断 的 ， 各 有关 寄 存 器 的 内 容 如 何 ， 就 必 须 在 转 入 执 行 中 断 服 务 程

35、 序 前 ， 将 这 些 内 容 和 状态 进 行 备 份 即 保 护 现 场 。 中 断 开 始 前 需 将 有 关 寄 存 器 的 内 容 压 入 堆 栈 进行 保 存 ， 以 便 在 恢 复 原 来 程 序 时 使 用 。 中 断 服 务 程 序 完 成 后 ， 继 续 执 行 原 先的 程 序 ， 就 需 把 保 存 的 现 场 内 容 从 堆 栈 中 弹 出 ， 恢 复 积 存 器 和 存 储 单 元 的 原有 内 容 ，这 就 是 现 场 恢 复 。如 果 在 执 行 中 断 服 务 时 不 是 按 上 述 方 法 进 行 现 场保 护 和 恢 复 现 场 ， 就 会 是 程 序

36、运 行 紊 乱 ， 单 片 机 不 能 正 常 工 作 。2） 中 断 打 开 和 中 断 关 闭 ：在 中 断 处 理 进 行 过 程 中 ， 可 能 又 有 新 的 中 断 请 求 到 来 ， 这 里 规 定 ， 现 场保 护 和 现 场 恢 复 的 操 作 是 不 允 许 打 扰 的 ， 否 则 保 护 和 恢 复 的 过 程 就 可 能 使 数据 出 错 ， 为 此 在 进 行 现 场 保 护 和 现 场 恢 复 的 过 程 中 ， 必 须 关 闭 总 中 断 ， 屏 蔽其 它 所 有 的 中 断 ， 待 这 个 操 作 完 成 后 再 打 开 总 中 断 ， 以 便 实 现 中 断

37、嵌 套 。3） 中 断 服 务 程 序 ：既 然 有 中 断 产 生 ， 就 必 然 有 其 具 体 的 需 执 行 的 任 务 ， 中 断 服 务 程 序 就 是执 行 中 断 处 理 的 具 体 内 容 ， 一 般 以 子 程 序 的 形 式 出 现 ， 所 有 的 中 断 都 要 转 去执 行 中 断 服 务 程 序 ， 进 行 中 断 服 务 。12 4） 中 断 返 回 ：执 行 完 中 断 服 务 程 序 后 ， 必 然 要 返 回 ， 中 断 返 回 就 是 被 程 序 运 行 从 中 断服 务 程 序 转 回 到 原 工 作 程 序 上 来 。在mcs- 51 单 片 机 中

38、，中 断 返 回 是 通 过 一 条专 门 的 指 令 实 现 的 ， 自 然 这 条 指 令 是 中 断 服 务 程 序 的 最 后 一 条 指 令 。5）交 通 灯 中 的 中 断 处 理 流 程 ：（ 1 ） 现 场 保 护 和 现 场 恢 复 ：有 特 殊 车 辆 要 通 过 时 就 要 进 行 中 断 ， 在 中 断 之 前 ， 先 将 交 通 灯 中 断 前情 况 保 护 好 ， 当 中 断 执 行 后 再 恢 复 现 场 ， 包 括 信 号 灯 和 时 间 显 示 电 路 。（ 2 ） 中 断 打 开 和 中 断 关 闭 ：为 了 使 特 殊 车 辆 通 行 按 一 下 打 开

39、中 断 开 关 就 可 以 打 开 中 断 ， 关 闭 中 断开 关 就 关 闭 中 断 。（ 3 ） 中 断 服 务 程 序 ：有 中 断 产 生 ， 就 必 然 有 其 具 体 的 需 执 行 的 任 务 ， 中 断 服 务 程 序 就 是 执行 中 断 处 理 的 具 体 内 容 ： 即 如 果 南 北 方 向 有 特 殊 车 辆 要 求 通 过 ， 南 北 方 向 转换 为 绿 灯 ， 东 西 方 向 为 红 灯 ； 如 果 东 西 方 向 有 特 殊 车 辆 要 求 通 过 ， 东 西 方 向转 换 为 绿 灯 ， 南 北 方 向 为 红 灯 。（ 4 ） 中 断 返 回 ：执 行

40、完 中 断 服 务 程 序 后 ， 必 然 要 返 回 ， 即 回 交 通 灯 信 号 回 到 中 断 前 状态 ， 显 示 时 间 也 和 中 断 前 一 样 。 第 四 章智 能 交 通 灯 软 件 系 统 设 计4 智 能 交 通 灯 软 件 系 统 设 计4.1 智 能 交 通 灯 的 软 件 设 计 流 程 图智 能 交 通 灯 的 软 件 设 计 流 程 图 如 图 8 所 示 ：13 图8 交 通 灯 的 软 件 设 计 流 程 图4.2 程 序 源 代 码见 附 录5 智 能 交 通 灯 方 案 的 仿 真proteus嵌 入 式 系 统 仿 真 软 件 在 设 计 时 已 经

41、 注 意 到 和 单 片 机 各 种 编 译 程序 的 整 合 了 ， 如 它 可 以 和 ke i l, w ave 6000 等 编 译 模 拟 软 件 结 合 使 用 。 由 于w av e6 000 使 用 方 便 ， 具 备 强 大 的 软 件 仿 真 和 硬 件 仿 真 功 能 。 把 pr ot eus 和w av e6 000 结 合 起 来 调 试 硬 件 就 方 便 多 了 ，这 里 就 是 采 用“ pr ot eus +w ave600 0 ”的 仿 真 方 法 ， 具 体 步 骤 如 下 ：1）首 先 运 行 proteus vsm 的 i si s， 选 择 so

42、ur ce def i ne code gen er at i on tool 菜 单 项 ， 将 出 现 如 图 8 所 示 定 义 代 码 生 成 工 具 对 话 框 。14 图 9定 义 代 码 生 成 工 具 对 话 框在 tool 下 拉 列 表 框 中 选 择 代 码 生 成 工 具 ， 在 这 一 示 例 中 ， 电 路 中 的 微 处理 器 为 8051 系 列 单 片 机 ， 因 此 选 择 asem51,单 击 br ows e 按 钮 ， 选 取 w av e6000的 安 装 路 径 。 单 击 ok按 钮 ， 结 束 代 码 生 成 工 具 的 定 义 。选 择 so

43、u r c e add/ remov esou r c efi le菜 单 项 ， 将 出 现 add/ remov e sourc ecode f i l es 对 话 框 ， 如 图 10所 示 ：图 10 添 加 / 删 除 源 文 件 对 话 框2） 在 codegener at i o n t ool选 项 区 ， 单 击 下 三 角 按 钮 ， 选 择 asem5 1工具单 击 new按 钮 ， 将 出 现 如 图 11 所 示 对 话 框 。15 图 11创 建 源 代 码 对 话 框选 择 用 w av e6 000创 建 好 的 aa. asm文 件 ， 即 完 成 了 文

44、件 的 创 建 。 就 这 样 当用 w ave6 000对 aa. asm 文 件 进 行 更 改 时 每 一 次 运 行 proteus vsm 的 i si s对 电路 进 行 仿 真 时 w av e6000都 会 对 aa. asm进 行 编 译 ， aa. hex文 件 也 会 随 时 更 新 。电 路 图 绘 制 完 成 后 ,再 添 加 at89c51的 应 用 程 序 。 将 鼠 标 移 至 at89c51上 ,单 击 鼠 标 右 键 使 之 处 于 选 中 状 态 ,在 该 器 件 上 单 击 左 键 ,打 开 如 图 12所示 的 对 话 框 。 在pr o gr am

45、fi l e 栏 添 加 编 译 好 的 十 六 进 制 格 式 的 程 序 文 件aa. he x ( 可 以 接 受 3种 格 式 的 文 件 ), 给 at89c51 输 入 晶 振 频 率 ， 此 处 默 认 为12mhz，单 击 ok 按 钮 完 成 程 序 添 加 工 作 ,下 面 就 可 以 进 行 系 统 仿 真 了 。单 击主 界 面 下 方 的 按 钮 开 始 系 统 仿 真 。proteus vsm 所 进 行 的 是 一 种 交 互 式 仿 真 ,在 仿 真 进 行 中 可 以 对 各 控 制 按 钮 、 开 关 等 进 行 操 作 ,系 统 对 输 入 的 响 应 会

46、 被真 实 的 反 映 出 来 如 图 13。图 12at89c51 添 加 程 序 文 件16 图 13交 通 灯 仿 真 界 面小结在 毕 业 设 计 的 整 个 过 程 中 ， 我 深 切 地 体 会 到 : 实 践 是 理 论 运 用 的 最 好 检验 。 毕 业 设 计 是 对 我 们 3 年 所 学 知 识 的 一 次 综 合 性 测 试 和 考 验 ， 无 论 是 在 动手 能 力 方 面 还 是 理 论 知 识 的 运 用 能 力 方 面 ， 都 使 得 我 有 了 很 大 的 提 高 。经 过 总 结 和 分 析 ，我 意 识 到 在 设 计 程 序 之 前 ，对 所 用 单

47、 片 机 的 内 部 结 构有 一 个 系 统 的 了 解 ， 知 道 该 单 片 机 内 有 哪 些 资 源 ； 要 有 一 个 清 晰 的 思 路 和 一个 完 整 的 的 软 件 流 程 图 ；在 设 计 程 序 时 ，不 能 妄 想 一 次 就 将 整 个 程 序 设 计 好 ，反 复 修 改 、 不 断 改 进 是 程 序 设 计 的 必 经 之 路 ； 要 养 成 注 释 程 序 的 好 习 惯 ， 一个 程 序 的 完 美 与 否 不 仅 仅 是 实 现 功 能 ， 而 应 该 让 人 一 看 就 能 明 白 你 的 思 路 ，这 样 也 为 资 料 的 保 存 和 交 流 提

48、供 了 方 便 ； 在 设 计 课 程 过 程 中 遇 到 问 题 是 很 正17 常 , 但 我 们 应 该 将 每 次 遇 到 的 问 题 记 录 下 来 ，并 分 析 清 楚 ，以 免 下 次 再 碰 到 同样 的 问 题 。本 次 毕 业 设 计 为 我 的 大 学 生 活 画 上 了 圆 满 的 句 号 ，为 我 即 将 的 工作 和 生 活 奠 定 了 坚 实 的 基 础 。18 致 谢在 整 个 毕 业 设 计 中 ， 我 得 到 了 学 校 电 子 实 验 室 的 大 力 支 持 ， 为 我 提 供 了各 种 所 需 的 仪 器 设 备 。 感 谢 学 校 为 我 们 安 排

49、了 本 次 毕 业 设 计 ， 让 我 们 的 理 论知 识 和 实 际 操 作 经 验 更 加 紧 密 的 结 合 了 在 一 起 ； 同 时 又 拓 展 了 我 们 的 知 识 面 。同 时 十 分 感 激 赵 晶 老 师 对 我 的 悉 心 指 导 和 帮 助 ， 使 我 能 够 顺 利 的 完 成 此 次 毕业 设 计 。 此 次 毕 业 设 计 让 我 从 中 受 益 匪 浅 ， 最 后 再 次 感 谢 老 师 对 我 的 培 养 和教 育 ！19 参 考 文 献 1 徐 爱 钧 智 能 化 测 量 控 制 仪 表 原 理 与 设 计 （ 第 二 版 ） m.北 京 ： 北 京 航空

50、 航 天 大 学 出 版 社 ， 2 004 年 ； 2 吴 金 戌 、 沈 庆 阳 、 郭 庭 吉 8051 单 片 机 实 践 与 应 用 m.北 京 ： 清 华 大学 出 版 社 ， 2 002 年 ； 3 谢 自 美 电 子 线 路 设 计 实 验 测 试 （ 第 三 版 ） m.武 汉 ： 华 中 科 技 大学 出 版 社 ， 2 006 年 ； 4 谢 维 成 、 杨 加 国 单 片 机 原 理 与 应 用 及 c5 1 程 序 设 计 m.北 京 ： 清 华大 学 出 版 社 ， 2006 年 ； 5 杨 立 、 邓 振 杰 、 荆 淑 霞 微 型 计 算 机 原 理 与 接 口

51、 技 术 m.中 国 铁 道 出版 社 ， 2006 年 ； 6 黄 智 伟 全 国 大 学 生 电 子 设 计 竞 赛 技 能 训 练 m.北 京 ： 北 京 航 空 航 天大 学 出 版 社 ， 2007 年 ； 7 高 峰 单 片 微 型 计 算 机 与 接 口 技 术 m.北 京 ： 科 学 出 版 社 ， 2003； 8 华 成 英 、 童 诗 白 模 拟 电 子 技 术 基 础 （ 第 四 版 ） m.高 等 教 育 出 版 社 ，20 06 年 ； 9 黄 海 萍 、 陈 用 昌 微 机 原 理 与 接 口 技 术 实 验 指 导 m.北 京 ： 国 防 工 业出 版 社 , 2

52、004 年 ； 10 黄 智 伟 凌 阳 单 片 机 设 计 指 导 北 京 ： 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 ，2007 年 。20 附录附 录 a： 智 能 交 通 灯 控 制 程 序 ：org 0 000 ha_bitequ 20h ; 用 于 存 放 南 北 十 位 数b_bitequ 21h ; 用 于 存 放 南 北 十 位 数c_bitequ 22h ; 用 于 存 放 东 西 十 位 数d_bitequ 23h ;用 于 存 放 东 西 位 数temp1equ 24h; 用 于 存 放 第 一 二 南 北 状 态 要 显 示 的 时 间temp2equ 25h;

53、用 于 存 放 第 一 二 东 西 状 态 要 显 示 的 时 间temp3equ 26h ; 用 于 存 放 第 三 第 四 南 北 状 态 要 显 示 的 时 间temp4equ 27h; 用 于 存 放 第 三 第 四 南 北 状 态 要 显 示 的 时 间lj mp mai norg 0 003 h; 外 部 中 断 0 入 口lj mp i nt0; 跳 转 到 外 部 0 中 断org 0 013 h; 外 部 中 断 1 入 口lj mp i nt1; 跳 转 到 外 部 1 中 断i nt0:mov a,p 1; 外 部 0 中 断push accmov a,p 2; 中 断

54、保 护push accmov p 1, # 0ffh ; 清 除 先 前 状 态mov p 2, # 0ffhclr p 1. 0clr p 1. 4; 南 北 通 行 ， 东 西 禁 止 通 行clr p 1. 6clr p 2. 3jnb p 3. 2, $; 判 断 是 否 还 在 中 断 状 态21 pop a ccmov p 2, a; 返 回 中 断 前 状 态pop a ccmov p 1, accreti ; 中 断 返 回i nt1: mov a, p1; 外 部 1 中 断push acc; 中 断 保 护mov a, p2push accmov p 1, # 0ffh ;

55、 清 除 先 前 状 态mov p 2, # 0ffhclr p 1. 2clr p 2. 1clr p 1. 3 ; 东 西 通 行 ， 南 北 禁 止 通 行clr p 1. 5jnb p 3. 3, $; 判 断 是 否 还 在 中 断 状 态pop a ccmov p 2, a ; 返 回 中 断 前 状 态pop a ccmov p 1, areti ; 中 断 返 回mai n:org 0 100 h; 初 始 情 况mov p 1, # 0ffhmov p 2, # 0ffh ; 灭 所 有 灯mov t mod, #55h; 计 数 方 式 方 式 1mov i e, # 85

56、h; 开 中 断mov t emp1, #20;mov t emp2, #2522 mov t emp3, #25mov t emp4, #20star:mov p 1, # 0ffhmov p 2, # 0ffh ; 灭 所 有 灯mov a , 24 h; 将 显 示 时 间 送 acj ne a, # 20, t40t; 判 断 时 间 ， 选 初 始 值t20t: ; 南 北 通 行 要 显 示 的 时 间 为 2 0 的 计 数 器 初 始 值clr t f0; 清 tf0clr t f1; 清 tf1mov t h1, #0ffh ; 送 2 0 秒 时 的 初 始 值mov t

57、l1, #0fch ; 在 些 设 计 2 0 秒 6 辆 为 多 车mov t h0, #0ffhmov t l0, #0fchlj mp temp20; 跳 到 20 秒t40t:; 南 北 通 行 要 显 示 的 时 间 为 4 0 的 计 数 器 初 始 值clr t f0; 清 tf0clr t f1; 清 tf1mov t h1, #0ffh ; 送 4 0 秒 时 的 初 始 值mov t l1, #0f8h ; 在 些 设 计 4 0 秒 8 辆 为 多 车mov t h0, #0ffhmov t l0, #0f8hlj mp temp40; 跳 到 4 0 秒temp20:

58、; temp1 =20 情 况setb tr0 ; 开 始 计 数setb tr1clr p 1. 2clr p 2. 1 ; 南 北 通 行 ， 东 西 禁 止 通 行clr p 1. 323 clr p 1. 5mov t emp1, #20; 南 北 要 显 示 的 时 间 ，mov t emp2, #25; 东 西 要 显 示 的 时 间stlop:acalldi splay1; 调 用 显 示dec t emp1; 时 间 够 一 秒 显 示 时 间 减 1dec t emp2mov a , temp1cj ne a, # 0, next; 若 显 示 时 间 不 为 0 保 持 现

59、 在 状 态lj mp star2; 若 显 示 时 间 为0 跳 到 第 二 状 态next:lj mp stlopstar2:; 状 态 1setb p1. 2clr p 1. 1 ; 南 北 黄 灯 ， 东 西 禁 止 通 行setb p1. 3clr p 1. 4mov t emp1, #05; 南 北 要 显 示 的 时 间 ，mov t emp2, #05; 东 西 要 显 示 的 时 间 ，stlop2:acalldi splay1; 调 用 显 示dec t emp1; 时 间 够 一 秒 显 示 时 间 减 1dec t emp2mov a , temp1cj ne a, #

60、 0, next2; 若 显 示 时 间 不 为 0 保 持 现 在 状 态jb tf1, t40; 判 断 南 北 是 否 多 车jb tf0, t40; 判 断 北 南 是 否 多 车mov t emp1, #20; 少 车 下 次 显 示 时 间 为 20 秒lj mp star3; 跳 到 状 态 3t40:24 mov t emp1, #40;多 车 下 次 显 示 时 间 为 40 秒lj mp star3; 若 显 示 时 间 为0 跳 到 第 三 状 态next2: lj mp stlop2temp40: ; tem=40程 序setb tr0;开 始 计 数setb tr1c