基于单片机的盲人交通提示系统的设计

1、设计（论文）题目:编 号审定成绩:重庆邮电大学 毕业设计（论文）基于单片机的盲人交通提示系统的设计学院名称：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：答辩组负责人：通信学院彭通军电子信息工程（通信技术）31009072009214996包杰柏咏菊填表时间：2013年5月 重庆邮电大学教务处制摘要智能交通系统是从上世纪中期就开始研究的一种交通系统。当今世界，随着汽车的普及，很多国家已经着手于该系统的开发和应用，并已经取得了很多成果。完善的智能交通系统应该包含车流量检测、智能调节红绿灯时间以及解决盲人通行等功能，本设计主要研究如何解决盲人通行的问题。为解决盲人交通问题，本设计研究了一种新型的交通语音提

2、示系统。采用AT89C51 单片机结合无线射频芯片NRF401 的方法， 为盲人设计一套便携式的信号发送/接收终端，以半双工通信的方式和ISD1420 语音录放模块来共同实现交通灯信号的无线语音提示功能，性能比现有语音提示系统有了较大提高。系统选用的 AT89C51 单片机控制芯片，是一种低功耗、高性能的处理器，适用于常规编程，这使得51 单片机为本系统提供灵活、有效的解决方案。单片机通过程序控制各种输入输出信号，可以方便的选择运行规则，从而实现多种功能。本文所设计的盲人提示系统，可以在现有的交通灯上直接嵌入，节约了改造交通系统的成本。盲人手持发送终端，可以自主的询问实时的红绿灯情况，语音芯片

3、内置于盲人手持终端中，所发出的声音不会影响正常人的生活，同时也保障了盲人的通行安全。【关键词】AT89C51 单片机技术ISD1420 NRF401I重庆邮电大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTIntelligent Transportation Systems is a transport system that began to study in the middle of the last century. Today, with the popularization of the car, many countries proceed with the development an

4、d application of the system, which has achieved a lot. Intelligent Transportation Systems should contain the traffic monitoring, smart to change the traffic light time and solve the problem of blind people crossing the road. In this paper, the main purpose is to solve t the problem of blind people c

5、rossing the road.To resolve the traffic problem of blind man, this paper introduces a new kind of method which uses MCU AT89C51 together with NRF401 to design a convenient signal transmitting/receiving terminal instead of the existing traffic light system. It actualizes the function of wireless sugg

6、estive voice by using voice recording/playing back module ISD1420.The signal transmits by the method of half duplex communication. The new system ' s performance is better than the existing system testing and verifying.The system selects AT89C51 chip. It is a low-power and high-performance proce

7、ssor., also apply to regular programming, which makes 51microcontroller system provides a flexible, effective solution programs. MCU control various input and output signals through the program, you can easily choice of operating rules, in order to achieve a variety of functions.This design can be e

8、mbedded directly in the existing traffic lights, saving the cost of the transformation of the transport system. Blind handheld sending terminal, can autonomous asked the real-time traffic lights, voice chip built into the blind hand-held terminal, the sound does not affect normal life, but also prot

9、ects the traffic safety of the blind.【Key words】 AT89C51 SCM technology ISD1420 NFR410#重庆邮电大学本科毕业设计（论文）目录刖 H 1第一章绪论 2第一节研究背景 2第二节主要研究内容 3第三节本章小节 3第二章单片机概述 4一、MSC-5但片简介 4二、8255芯片简介 8三、74LS373简介 9第二章系统硬件设计 10第一节交通管理的方案论证 10第二节系统硬件设计 11第三章语音电路的设计 13第一节ISD1420芯片介绍 13第二节NRF401电路设计 15第四章控制器的软件设计 18第一节每秒钟的

10、设定 18第二节计数器硬件延时 18一、计数器初值计算 18二、计算公式 18三、1秒的方法 19四、相应程序代码 19第三节软件延时 20第四节时间及信号灯的显示 20一、8051并行口的扩展 20二、显示原理 21三、8255PA口输出信号接信号灯 21iii重庆邮电大学本科毕业设计（论文）四、8255输出信号与数码管的连接 21五、8255与8051的连接 22第五节程序设计 22一、程序源代码 22结论 28致 ft 29参考文献 30英文文献31翻 译 35#重庆邮电大学本科毕业设计（论文）近年来，随着人们生活水平的不断上升，交通的方式越来越多样化，而地面交通仍然确切为人们生活中最主

11、要的交通方式。由此而来也就引发诸多的问题， 随着经济的发达，交通堵塞，事故等问题时常发生，无处不在。这些问题中，还 有一个难以解决但是不得不解决的问题， 那就是盲人交通提示问题。十字路口的 红绿灯处，对于盲人的提示问题。由此而来就产生的盲人交通提示系统。 这是一个由单片机作为核心的交通提 示系统。AT89C51是单片机中最常见的一种芯片，是一种低功耗，高性能的八位 单片机。内有4KB的可反复电擦写的Flash只读程序储存器，同时还要有一片无 线发射芯片.如何有效的解决盲人交通问题，一直是当今社会关注的一大难题。 现有的盲人过街提示装置，在红绿灯亮是，能够通过外置扩音器发出相应提示声， 但是为了

12、使提示声更加清晰，不可避免地存在提示音音量过大的缺点，对居民生 活造成严重干扰，而且生产，维护成本高。本文利用单片机和射频技术设计了一套便携式的信号发送 /接收终端，改变 交通灯音频提示的方式，让每个盲人都能自主的发送 /接收信号，通过嵌入在手 持终端的音频模板使每个盲人做出判断同时不影响其他人的正常生活。1重庆邮电大学本科毕业设计(论文)第一章绪论第一节研究背景本发明涉及交通导航技术。本发明解决了现有导航系统无法提示交通灯状态 的问题，提供了一种盲人交通导航系统， 其技术方案可概括为：盲人交通导航系 统，其特征在于，包括交通灯信号发射装置、交通灯后台服务器及具备通信功能 的电子导航设备，所述

13、交通灯信号发射装置与交通灯后台服务器连接，具备通信功能的电子导航设备与交通灯后台服务器连接。 本发明的有益效果是，方便用户， 适用于交通导航系统。本发明涉及交通导航技术。本发明解决了现有导航系统无法提示交通灯状态 的问题，提供了一种盲人交通导航系统， 其技术方案可概括为：盲人交通导航系 统，其特征在于，包括交通灯信号发射装置、交通灯后台服务器及具备通信功能 的电子导航设备，所述交通灯信号发射装置与交通灯后台服务器连接，具备通信功能的电子导航设备与交通灯后台服务器连接。 本发明的有益效果是，方便用户， 适用于交通导航系统。本论文将对单片机对于盲人交通提示系统应用作研究，从单片机的软硬件原理 入手

14、。结合交通提示系统的主要技术，然后了解整个系统运用的技术对于盲人的 特殊需求。深入了解AT89S51单片机的工作原理和无限射频芯片 NRF401的作用, 以及半双工通信方式，ISD1420语音录放模块。最后结论得出上述的所有组成部 分所共同作用出来的无线语音提示功能对于盲人的交通导航意义。5第二节主要研究内容(1) 了解盲人交通导航系统的相关理论，包括该系统的特点、关键技术等;(2)清楚了解单片机的作用原理以及单片机的软件硬件知识。(3)单片机对于整个交通提示系统的作用，以及整个交通提示系统的作用 原理。(4)发明研究这个系统对于实际社会中的盲人交通的意义，以及各种优劣 点第三节本章小节随着现

15、代社会的发展与发达，相信盲人交通提示系统必将对于整个社会带来 巨大的收益。此项科学研究的结果必将是有深远的意义。第二章 单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机 种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制 器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成， 内部包含有计算机的基本功能部 件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软 件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方 向发展，它们的 CPU功能在增强，内部资源在增多，引 角的多功能化以及 低电压

16、底功耗。一.MSC-51芯片简介（1） .MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行 系统的讲解。8051单片机包含中央处理器、程序存储器 （ROM、数据存储器（RAMb定时计数 器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和 控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 1.中央处理器：中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能 处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工 作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2 .数据存储器8051内部有128个8位用户数据存储单

17、元和128个专用寄存器单元，它们是统 一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAMR有128个，可存放读写的数据，运算 的中间结果或用户定义的字型表。S051内部造悯图1.1 8051内部结构80SI这植址馍制鲜 蜀勺地e技怠丽3 .程序存储器(ROM)8051共有4096t8位掩膜ROM用于存放用户程序，原始数据或表格。3.1 定时/计数器(ROM)8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控 制程序转向。3.2 并行输入输出(I/O) 口 ：8051共有4组8位I/O 口(P0、P1、PM P3)

18、,用于对外部数据的传输。4 .全双工用行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该 用行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。5 .中断系统8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个 串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2级的优先级别选择。6 .时钟电路8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲 时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储 器合二为一的

19、结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-5保列单片机 采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位白MCS-9赛列单片机则采用普林斯 顿结构。下图是MCS-5保列单片机的内部结构示意图。FQ &P0 7 P2 0-P2 T»ecffiffiibJFJl地址寄有器遵道口驱动88|使遒久回湎程序皿育苻翳TJQ4：IF存器叶K1T TOJWt|H5I*f_1Ei-*»1KST*!I选时和指会 在制理也寄存隔；中鼾.奉行口定时黑运辐仆诂期那DPTR 一nmT日工T*L21通道】性存通加蜚动副 ttWtJtF iiiimiFft. t-fl. J PS o

20、1>J 7-就5-51络将椎0|逼遒嫌动朋| | -图1.2MCS-51结构框图（2） .MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双歹【 直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外 置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用。 现在我们对这些引脚的功能加以说明：1.MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均 采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中， 正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两

21、根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复 用。现在我们对这些引脚的功能加以说明，如图pppppppp PPPPPFPPTTrix 1» IT123456r_MOO12345&T8?O 12 345 67X8 LL1LLLLILL2 d3A3driadJMddddddddddd酊 % 3?D ?cc3 PO O/ABO3 PO t f皿 口 PO打皿3 F0豺通3 FO.4/1D4 ” “皿3 F0 5g3 Pi "皿3 E*/T 口33 F23 F2 b/I14 ：3 F2罚”才 3 P2 A/kl2 3 F2 311L3 F2 2/110 ；3 ?2

22、 1/33 F2重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图1.3 MCS-51引脚示意图Pin9:RESET/Vpd 复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计 数器PC指向0000H P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入 07H,其它专用 寄存器被清“ 0"。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H地址开始 执行程序。然而，初始复位不改变 RAM（包括工彳寄存器R0-R7O的状态，8051 的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。止匕外，RESET

23、/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片 机内部RAM的数据不丢失9XI12外部时钟方式内部时科方式图1.4 8053复位Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址 的低 位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号， 这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一 个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM,在编程其间，将用于输入编程脉冲。MACJ、议、路由协议、QoS安全问题、功率控制和网络互联等。Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负

24、脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在 P0和P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0 口上，由CPU卖入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当 EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21的编程电压。二.8255芯片简介（一）8255可编程并行接口芯片简介 ：1.8255可编程并行接口芯片端口：8255可编

25、程并行接口芯片有三个输入输出端口，即 A 口、B 口和CD, 对应于引脚 PA7PAR PB7PB0和PC7PCQ其内部还有一个控制寄存器， 即控制口。通常 A口、 B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A/B配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。2.8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明：8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C 口按位置位/复位控制字。其中C 口按位置位/复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述。方式标志，1有效。D6、D

26、5: A 口方式选择D4D30 0 一方式001 一方式11 X一方式2:A 口功能:C 口高4位功能D2: B 口方式选择D1: B 口功能D0: C 口低4位功能（1=输入,0=输出）（1=输入，0=输出）（0二方式0, 1二方式1）（1=输入0=输出）（1=输入，0=输出）3.8255可编程并行接口芯片工作方式说明方式0:基本输入/输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每 个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。方式1:选通输入/输出方式。这时 A 口或B 口的8位外设线用作输 入或输出，C 口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。方式2 :双向总线方式。只

27、有 A 口具备双向总线方式，8位外设外线用作输入或输出，此时 C 口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。三、74LS373简介74LS373是一种带三态门的 8D锁存器，其管脚示意图如下示: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。7 心373重庆邮电大学本科毕业设计(论文)第二章系统硬件设计第一节交通管理的方案论证东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指 示灯，指挥车

28、辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提 示人们注意红、绿灯的状态即将切换， 且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公 共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表60S 5S 80S 5S东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮表1表1说明：(1)当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道 为 绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为 60秒。(2)黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。(3)当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁 止 通过，行人通行。时间为80秒。东西方向车流大 通行时间

29、长。(4)这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆 就能安全畅通的通行。#重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二节系统硬件设计选用设备8031 （AT89S52单片机一片选用设备：8031单片机一片，8255 并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692'看门狗一片,共阴极的七段 数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两 个，开关键盘、连线若干。、系统总框图:红外对苣怜满 信号输入键盘设置 时间参数8031系统处理红灯根及记录车流量锁 存的并行接口8255A 扩展 CPUii图2.1系统总框图重庆邮电大学本科毕业设计(论文)、交

30、通灯硬件线路部分图:LLU 1111-rfg*T1111111 Hlh工 JL .曜 .及 M-i'15图2.2交通灯硬件线路图第三章语音电路的设计第一节ISD1420芯片介绍ISD1400系列语音芯片是ISD (Information Storage Device)公司生产的。它 包括时钟振荡器、128K可编程电擦除只读存储(EEPROM)、低噪前置放大器、 自动增益控制电路、抗干扰滤波器、差分功率放大器等电路。ISD1400系列语音芯片采用直接存储模拟信号，自动待机省电，可编程电擦除只读存储和总线技术， 高保真、录音数据永久保存、省电、适用于同单片机接口。ISD1420是ISD14

31、00系列中语音时长为20S的语音芯片。ISD1400系列语音芯片具有下列特点： (1).采用直接模拟量存储技术(DAST),重显优质原音。(2)零功率信息存储，无需备用电池，存储的信息可保留10年以上。(3)易于使用，无需编程，可随意改变录音内容，录放次数达10万次以上。(4)具有自动省电功能，录音和回放后即刻进入等待模式，仅需0.5仙A维持流。 (5)可分段存储多段信息。(6)自带时钟源。(7)高抗干扰性能。(8)单+5V标准电源供电。(9)可直接驱动816Q喇叭工作，输出不失真功率大于 50 Mw.也可作激励信 号单端输出，外接功率放大器，输出功率为额定输出功率的 1/4,约为12mW左

32、右。(10)采用总线技术，适于同单片机接口。ISD1420录音时间为20S,它最多可录音160个语音段，语音段最短时间可达到 0.125S。 其管脚排列如图所示：IS1 )1420AO1_1128221STATUEAIKECA2RCLFA3RECLLDA4PJAYHASJ上Q“ITPLAYLNCO£ J-r，吃NCNC722ANA OUTA6_K* 1ANA INA71 1JR12171316ACCNC_ MtC KEFVSSDMICVSSAVCCASP+_SP- 41 A图3.1 ISD1420管脚图主要管脚介绍如下：A0A7地址或操作模式控制端，当 A6和A7不全为高电平时，A0

33、 A7为分段录音信息地址线，不同的地址对应不同的录音片段，A6和A7全为高电平时，A0A5用于选择操作模式。MIC 话筒输入端，话筒输入信号通过电容交流耦合至此引脚并传给片上预放大器，片上自动增益控制（AGC）电路控制预放大器的增益在1524dB之间。耦合电容值和该端内阻（10kQ）决定 语音信号通频带下限频率。ANA IN 模拟信号输入端，对于话筒输入，ANAIN引脚应通过外部电容与 ANA OUT引脚连接，若为外部输入信号，则要直接 通过电容耦合到此端。耦合电容决定片上控制预放大器通频带的下限频率。SP+、SP喇叭输出端，该端可直接驱动16Q喇叭。可采用双端输出驱动喇 叭，也可采用单端输出

34、驱动喇叭，不过双端输出信号的功率是单端的四倍， 单端 输出需要该脚与喇叭之间用接100仙F的交流耦合电容，录音期间该输出端保持 高阻状态。RECLED 工作状态指示端，在录音或放音时该端输出低电平，可驱动一个LED来指示状态。PLAYL 电平触发放音控制端，该端电平变为低电平并保持，芯片进入放音状态。REC录音触发端，REC 一旦变为低电平，芯片就进入录音状态。语音电路设计部分电路中包含了为语音系统供电的电源部分电路设计。电源部分采用二极管整流电路， 接在电源变压器的次级 输出端，用四个二极管组成桥式整流电路。 它们的后级为滤波电容，交流电整流 后，要求将交流成分滤的越干净越好，所以滤波电容选

35、用大容量的电解电容13。 电路如图¥那I图3.2 ISD1420与单片机借口电路并且设有两种语音工作模式：自动和人工两种播报方式。在通常情况下，语 音处于自动播报状态，只要来车系统自动产生语音通知道口值守人员和来往行 人；遇有特出情况，值守人员可以自行将开启人工播报方式，用与语音板相连接的麦克风对发布通知。实验过程中发现的ISD1420芯片使用应该注意的几个问题：(1)该芯片所有控制端、地址端必须可靠的接地或接高电平，不能悬空， 否则会出现停播的现象。(2)为了充分发挥其优质高保真的特点，应注意：AGC阻容尽量靠近芯片,且连线要尽量的短；电源地线宽度应在0.88mm以上。(3)芯片的

36、SP+,SP端一定不能直接接地，只能接喇叭或是悬空。第二节NRF401电路设计NRF401无线收发芯片采用 FSK调制解调技术，最高工作速率可以达到 20 KbitPs ;发射功率可以调整，最大发射功率是+ 10 dBm。NRF401的天线接口设计 为差分天线，以便于使用低成本的 PCB天线。它要求非常少的外围元件，无需声 表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4 MHz晶体,收发天 线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，有2个工作频 宽(433.92P434.33 MHz),工作电压为2.75 V，还具有待机模式，可以更省电和高 效。NRF401无线收发芯

37、片的结构框图如图图3.3 NFR401结构框图NRF401有3种工作模式：收模式（RX）、发模式（TX）和等待模式（Stdlby）。 工作模式可由3个引脚设定,分别是TXEN、CS和PWR-UP。因此通过单片机 控制NRF401的工作模式，使其处于接收、发射、等待任一种状态，实现半双工通 信。若PWR = 0 ,TXEN和CS任意，系统为待机状态。若TXEN = 1，为发送状 态；TXEN = 0 ,为接收状态。CS为信道的选通端，CS = 0选通信道为433.92 MHz CS = l选通信道为434.33 MHz。其主要特性如下： 1）工作频率为国际通用的数传频段； 2）工作速率最高可达2

38、0 KbitPs3） FSK调制,抗干扰能力强；4）采用PLL频率合成技术，频率稳定性极好；5）灵敏度高达-105 dBm6）功耗小，接收状态250叱A ,待机状态仅为8仙A7）最大发射功率达+ 10 dBm8）低工作电压（217 V）,可满足低功耗设备的要求； 9）具有多个频道，可方便地切换工作频率；10）因采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的 使用距离最远可达1 000 mNRF401接收机使用频移键控（FSK）调制方式，改善了噪声环境下的系统性 能。NRF401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高（out -of - bandblocking）,这意

39、味着它不需要外部声表面波（SAW）滤波器。此外NRF401的解调 器是DC平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种0、1'序列， 因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。Nrf401的具体电重庆邮电大学本科毕业设计（论文）路图如图7所示，1脚和20脚之间连接的是振荡电路，采用 4MHz的高稳定性 晶振;9脚是数据的输入引脚，10脚是数据的输出弓I脚，与主控板 ARM的UARI 输入输出接口相连；连接在奸-PWR端和vss之间的电阻R4可设置输出功率，可 以通过选择不同的R4值来调整发射功率，发射功率越大，传输距离越远，但芯 片消耗电流也越大，所以在满足距离要求的前提

40、下，通过设置R4来选择合适的发射功率，本文系统使用的 R4=22ko,最大发射功率为+1odBm（具体内容参考 3.2.3.2节）。PLL回路滤波器是外接的单端2阶滤波器，由CS, CS和R3构成。 VCOI引脚端和VCOZ引脚端之间外接高质量片式电感， 提高频率的稳定性。18 脚和19脚用于控制发射和接收模式，均与主控板的 GPIO相连。巧脚和16脚是 环形天线的连接引脚；天线以差分方式连接到丘RF401,单端天线也可以通过一 个差分转换匹配网络连接到nRF401。本文设计的电路采用PCB环形天线（如图 12所示），整个环形天线做在PCB上，对于便携设备接近效应小，比传统的鞭状 天线或单端天

41、线节省了空间和生产成本，机构上也更稳固可靠。17图3.4 NRF401射频模块电路原理图重庆邮电大学本科毕业设计(论文)第四章控制器的软件设计第一节每秒钟的设定延时方法可以有两种，一种是利用 MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软延时的方法。第二节计数器硬件延时一、计数器初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此， 我们可 以把计数器记满为零所需的计数值设定为 C和计数初值设定为TC可得到如下 计算通式：TC=M-C式中，M为计数器摸值，该值和计数器工作方式有关。在方式 0

42、时M为 213 ;在方式1时M的值为216;在方式2和3为28二、计算公式T= (MTC) T 计数 或 TC = M-T/T 计数T计数是单片机时钟周期TC LK的12倍；TC为定时初值 如单片机的主 脉冲频率为TCLK 12MHZ ,经过12分频方式0 TMAX =213 * 1微秒=8.192毫秒方式1 TMAX =216 * 1微秒=65.536毫秒显然1秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器 和软件相结合的办法才能解决这个问题.三、1秒的方法我们采用在主程序中设定一个初值为 20的软件计数器和使T0定时50毫 秒.这样每当T0至IJ50毫秒时CPU就响应它的溢出中断

43、请求，进入他的中断服 务子程序。在中断服务子程序中，CPU先使软件计数器减1 ,然后判断它是否 为零。为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。四、相应程序代码1.主程序定时器需定时50毫秒，故T0工作于方式1。 初值:TC=M-T/ T 计数 =216 50ms/1us=15536=3CBOHORG 1000HSTART: MOV TMOD, #01HMOV TH0, #3CH令T0为定时器方式1装入定时器初值MOV TL0, #BOH ;MOV IE, #82H 开 T0 中断SEBT TR0 ;启动T0计数器MOV RO, #14H;软件计数器赋初值LOOP: SJMP $(2)中断服

44、务子程序ORG 000BHAJMP BRTOORG 00BHBRTO:DJNZ R0, NEXTAJMP TIME跳转到时间及信号灯显示子程序DJNZ:MOV R0, # 14H ;恢复 R0 值MOV TH0,#3CH 重装入定时器初值MOV TL0,#BOH ;MOV IE, #82HRET1END第三节软件延时MCS-51的工作频率为2-12MHZ,我们选用的8031单片机的工作频率为 6MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12* (1/6M) =2us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可 以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。具体的延

45、时程序分析：DELAY:MOV R4,#08H延时1秒子程序DE2:LCALL DELAY1DJNZ R4,DE2RETDELAY1:MOV R6,#0 延时 125ms 子程序MOV R5,#0DE1: DJNZ R5,$DJNZ R6,DE1 RETMOV RN , #DATA字节数数为2机器周期数为1所以此指令的执行时间为2msDELAY1为一个双重循坏循环次数为 256*256=65536所以延时时间 =65536*2=131072us 约为 125usDELAY R4设置的初值为8 主延时程序循环8次，所以125us*8= 1 秒 由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不

46、计。第四节时间及信号灯的显示一、8051并行口的扩展8051虽然有4个8位I/O端口，但真正能提供借用的只有P1 口用为P2和P0 口通常用于传送外部传送地址和数据，P3 口也有它的第二功能。因此，8031通常 需要扩展。由于我们用外部输入设定红绿灯倒计时初值、数码管的输出显示、 红 绿黄信号灯的显示都要用到一个I/O端口，显然8031的端口是不够，需要扩展。19重庆邮电大学本科毕业设计（论文）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。二、显示原理当定时器定时为1秒，时程序跳转到时间显示及信号灯显示

47、子程序，它将依 次显示信号灯时间，同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时 一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把所有的灯色的时间显示完后在重新 给时间计数器赋初值，重新进入循环。三、8255PA 口输由信号接信号灯由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所 以可以用置位方法点亮红，绿，黄发光二极管。四、8255输由信号与数码管的连接LED灯的显示原理：通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是 否点量而显示不同的字形如 SP, g,f,e,d,c,b,a管角上加上7 F H所以 S P上为 0伏，不亮其余为TTL高电平，全亮则显示为8采用共阴级连接：其

48、中 PC0PB0-a,PC1PB1-b,PC2PB2-c,PC3PB3-d,PC4PB4-e,PC5PB5-f,PC6PB6-gPC7PB7 -SP 接地显示数值dap g f e J c b a驱动代班（16进制）00 0 1111113FH10 0 0 0 0 1 1 006H20 10 110 115BH30 10 0 11114FH40 110 0 11066H50 110 110 06DH60 111110 07DH70 0 0 0 0 1 1 107H80 11111117FH表4驱动代码表五、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8

49、031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 p0.1用于选择8255端口P0.7 p0.6 p0.5 p0.4 p0.3 p0.2 P0.1 P0.0A7 A6 A5 A4A3 A2 A1 A0XXXXXXXXX1 X X XXX00 00H 为 8255 的 PA 口01 01H 为 8255 的 PB 口10 02H 为 8255 的 PC 口11 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 突第五节程序设计、程序源代码ORG 0000H;主程序的入口地址LJMP MAIN；跳转到主程序的开始处ORG

50、 0003H;外部中断0的中断程序入口地址ORG 000BH;定时器0的中断程序入口地址LJMP T0_INT ORG 0013HMAIN : MOV SP,#50HMOV IE,#8EH1中断MOV TMOD,#51H 于模式1MOV TH1,#00HMOV TL1,#00HSETB TR1SETB EX1SETB IT1;跳转到中断服务程序处;外部中断1的中断程序入口地址;CPU开中断，允许T0中断，T1中断和外部中断;设置T1为计数方式万0为定时方式，且都工作;T1计数器清零;启动T1计时器;允许INT1中断;选择边沿触发方式MOV DPTR ,#0003HMOV A, #80H;给82

51、55赋初值，8255工作于方式0MOVX DPTR, A/ST0:MOV P3 ,#0F0HAGAIN: JB P3.1,N0;判断是否要设定东西方向红绿灯时间的初值,若P3.1为1则跳转MOV A,P1JB P1.7,RED ;判断 P1.7是否为 1,若为1则设定红灯时间，否则设定绿灯时间MOV R0,#00HMOV R0,A MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAINRED: MOV A,P1ANL A,#7FH MOV R7,#00H MOV R7,A MOV R3,A LCALL DISP1;R0清零;存入东西方向绿灯初始时间;P1.7 置

52、 0;R7清零;存入东西方向红灯初始时间LCALL DELAYAJMP AGAINN0:SETB TR0;启动T0计时器MOV 76H,R7；红灯时间存入76HN00: MOV A,76H；东西方向禁止，南北方向通行MOV R3,AMOV DPTR,#0000H ;置8255A 口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮MOV A,#0DDHMOVX DPTR, AN01: JB P2.0,B0N02: SETB P3.0CJNE R3,#00H,N01 ;比较R3中的值是否为0,不为0转到当前指令处 执行;-黄灯闪烁5秒程序-N1:SETB P3.0MOV R3,#05HMOV DPTR,#0000

53、H ;置8255A 口 ,东西，南北方向黄灯亮MOV A,#0D4HMOVX DPTR,AN11: MOV R4,#00HN12: CJNE R4,#7DH,$;黄灯持续亮 0.5 秒N13: MOV DPTR,#0000H;置 8255A 口，南北方向黄灯灭MOV A,#0DDHMOVX DPTR,AN14: MOV R4,#00HCJNE R4,#7DH,$;黄灯持续灭0.5秒CJNE R3,#00H,N1;闪烁时间达5秒则退出JN2:MOV R7,#00HMOV A,R0;东西通行，南北禁止MOV R3,AMOV DPTR,#0000H 置8255A 口，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮MOV A,#0EBHMOVX DPTR,AN21: JB P2.0,T0329N22: CJNE R3,