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基于单片机的交通灯设计

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5.控制器的软件设计
5.1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。
5.2计数器硬件延时
5.2.1 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时M为213 ;在方式1时M的值为216;在方式2和3为28
5.2.2 计算公式
 T=(M-TC)T计数
 或TC=M-T/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=8.192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
5.2.3 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
5.2.4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TO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  000BH
      AJMP  BRT0
      ORG 00BH
 BRTO:DJNZ R0,NEXT
      AJMP   TIME ;     跳转到时间及信号灯显示子程序
DJNZ:MOV RO,#14H ;恢复R0值
          MOV TH0,    #3CH    ;重装入定时器初值
            MOV TL0,    #BOH  ;
            MOV IE,   #82H
       RET1
END
5.3 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
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。
 
5.4 时间及信号灯的显示
5.4.1 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,因为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。
   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。
5.4.2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。  
5.4.3  8255PA口输出信号接信号灯:
 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。
 5.4.4 8255输出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7FH所以 SP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
dop g f e d c b a
驱动代码(16进制)
0
0 0 1 1 1 1 1 1
3FH
1
 0 0 0 0 0 1 1 0
06H
2
 0 1 0 1 1 0 1 1
5BH
3
 0 1 0 0 1 1 1 1
4FH
4
 0 1 1 0 0 1 1 0
66H
5
 0 1 1 0 1 1 0 0
6DH
6
 0 1 1 1 1 1 0 0
7DH
7
 0 0 0 0 0 1 1 1
07H
8
 0 1 1 1 1 1 1 1
7FH

                                   3 驱动代码表
5.4.5 8255与8051的连接:
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 p0.1 用于选择8255端口
 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 00H8255 的PA口
1     X    X     X    X    X    0   1 01H 8255的PB口
1     X    X     X    X    X    1   0 02H 8255的PC口
1     X    X     X    X    X    1   1 03H 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


 

 

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