基于AT89S51交通灯设计(三)

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信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图4-3。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20秒，最长时间为40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4-3 交通信号灯运行状态
4.3.3时间显示电路
在交通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0-99秒完全可以满足系统的要求，数码管连接方法如图4-4所示。
图4-4 数码管连接方法

4.4 交通灯控制线路如图 4-5示

5. 系统软件设计
5.1 控制器的软件设计
5.1.1 每秒钟的设定
    延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器产生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法。
计数器硬件延时
.a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为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213 ；在方式1时M的值为216；在方式2和3为28
.b 计算公式
T=（M－TC）T计数
   或TC＝M-C／T计数
T计数是单片机时钟周期ＴＣＬＫ的12倍；TC为定时初值
如单片机的主脉冲频率为ＴＣＬＫ12MHZ　，经过12分频
方式0　　　　TMAX＝213　＊１微秒＝8.912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．
5.1.2 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到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求，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。
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=3CBOH
              ORG 1000H
             START: MOV TMOD, #01H    ; 令T0为定时器方式１
              MOV TH0,    #3CH    ;装入定时器初值
              MOV TL0,    #BOH　　;
              MOV IE,　　　#82H    ;开Ｔ0中断
              SEBT 　TRO　　　　　　；启动Ｔ0计数器
              MOV 　RO,　　#14H　　;软件计数器赋初值
LOOP:　SJMP   $　　　　　　　；等待中断
（２）中断服务子程序
　　　　　   ORG   00BH　　　　　
AJMP　BRT0
　　　　　   ORG　 00BH
BRT0：DJNZ R0，NEXT
　　　　　　AJMP   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,　　 #82H
　　　　　　 RET1
              END
5.1.3 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。
具体的延时程序分析：
DELAY:MOV R4,#08H    延时1秒子程序
   DE2:LCALL DELAY1
      DJNZ R4,DE2
      RET
DELAY1:MOV R6,#0     ；延时125ms 子程序
         MOV R5,#0
DE1:   DJNZ R5,$
         DJNZ R6,DE1
       RET
MOV 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2ms，而DELAY1 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125us 。DELAY 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计。
5.2 流程图如图5-1所示
图5-1 交通灯的软件设计流程图
5.3 程序源代码
ORG 0000H
A_BIT EQU 20H ;用于存放南北十位数
B_BIT EQU 21H ;用于存放南北十位数
C_BIT EQU 22H ;用于存放东西十位数
D_BIT EQU 23H ;用于存放东西位数
TEMP1 EQU 24H ;用于存放第一二南北状态要显示的时间
TEMP2 EQU 25H ;用于存放第一二东西状态要显示的时间
TEMP3 EQU 26H ;用于存放第三第四南北状态要显示的时间
TEMP4 EQU 27H ;用于存放第三第四南北状态要显示的时间

LJMP MAIN
ORG 0003H     ;外部中断0入口
LJMP INT0     ;跳转到外部0中断
ORG 0013H       ;外部中断1入口
LJMP INT1       ;跳转到外部1中断
INT0: MOV A,P1 ;外部0中断
      PUSH ACC
      MOV A,P2 ;中断保护
      PUSH ACC
MOV P1,#0FFH    ;清除先前状态
MOV P2,#0FFH
CLR P1.0
CLR P1.4        ;南北通行，东西禁止通行
CLR P1.6
CLR P2.3
JNB P3.2 ,$     ;判断是否还在中断状态
POP ACC
MOV P2,A        ;返回中断前状态
POP ACC
MOV P1,ACC
RETI            ;中断返回
INT1:MOV A,P1   ;外部1中断
     PUSH ACC   ;中断保护
     MOV A,P2
     PUSH ACC
MOV P1,#0FFH    ;清除先前状态
MOV P2,#0FFH
CLR P1.2
CLR P2.1
CLR P1.3        ;东西通行，南北禁止通行
CLR P1.5
JNB P3.3 ,$     ;判断是否还在中断状态
POP ACC
MOV P2,A        ;返回中断前状态
POP ACC
MOV P1,A
RETI            ;中断返回

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