智能交通信号灯控制器的研究毕业设计.doc

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1、摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过AT89C51芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；显示时间直接通过8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制，直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、

2、扩展性强。 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 关键词：单片机 交通灯 控制器 设计 实现ABSTRACTIn recent years along with science and technology develop fast, the application of single flat machine is moving towards thorough continuously, at the same time drive traditional

3、control detection day the benefit of new moon update. In the only flat machine application system of the automatic control and detection of real time, only flat machine is often to use as a key parts, only single flat machine aspect knowledge is insufficient , return should basis specificly hardware

4、 structure, as well as aim at the software that applies object characteristic specificly combination, perfect.Crossroads vehicle wear comb, pedestrian Xi Rang, turn to be all right lane, person pedestrian says , methodically. Do you lean what to realize this orderly order? What lean is that the auto

5、matic command system of traffic signal lamp. Traffic signal lamp control way is many. This system adopts MSC-51 series only flat machine AT89C51 with but programming parallel interface chip 8255 A of I/O is central device the design controler of traffic lights, haverealized can measure according to

6、actual wagon flow the P1 installation bonus and green light that passes through AT89C51 chips burn to light the function of time; Show that time is directly exported through PB and PA of 8255; The signal of traffic lights is exported through usually PC mouth; The point of traffic lights light to ado

7、pt VT two-way Jing floodgate pipe come to control, directly drive with the alternating current source of 220 V, practicality is strong, operating is simple.Keywords: Only flat machine Traffic lights Controler Design Realize目录 绪论11.1 课题来源和背景11.2 课题研究目的和意义21.3 国内外研究概况和发展趋势2 2.主要任务及方案论证42.1主要任务42.2方案对比

8、论证42.2.1总体设计方案42.2.2电源提供方案52.2.3显示界面方案52.2.4输入方案：52.2.5方案的论证：6 3.交通信号灯系统的硬件电路设计73.1系统硬件设计7 3.1.1 总体框图设计7 3.1.2 系统工作原理7 3.1.3交通灯的原理方框图及说明8 3.1.4 交通灯硬件总机线路图83.2 AT98C51的振荡器及时钟电路83.2.2 引脚描述103.2.3 AT89C51性能及特点11 3.2.4 工作原理123.3 复位及复位电路123.4信号灯显示电路133.4.1 8255芯片介绍133.4.2 AT89C51并行口的扩展143.4.3 显示原理153.4.4

9、 8255PA口输出信号接信号灯153.4.5 8255输出信号与数码管的连接153.4.6 8255与AT89C51的连接163.5倒计时显示电路16 3.5.1 74LS373芯片介绍173.6 键盘电路18 4.交通灯控制器电路的软件设计204.1交通灯的工作状况204.2 软件设计思路204.3主程序设计204.3.1部分参数计算214.4 定时中断子程序224.5 软件的延时234.6 程序源设计24 5.结论25 致 谢26 参考文献27 附 录28 绪论1.1 课题来源和背景 本课题来源于教学实践。 随着社会经济的发展，交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成

10、为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代交通监控指挥系统中最重要的组成部分。在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯

11、爆炸，使警察受伤，遂被取消。 1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故

12、有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.2 课题研究目的和意义 专业课的学习不仅仅是要学习理论知识，还要有了解本专业的科技前沿知识，专业知识在日常生活中的应用，理论联系实际，应用本专业的一般理论去进行创新等等，而毕业设计正是起到桥

13、梁的作用，它不仅仅是对理论的理解，更是对理论的应用和创新。本设计分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合实验阐述了交通灯控制系统的工作原理，设计出一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。 而对于本次毕业设计，通过交通灯控制的控制系统的设计进一步熟悉和掌握单片机的内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用AT89C51单片机，理解单片机在自动化仪表中的作用以及掌握单片机的编程方法；掌握键盘和显示器在的单片机控制系统中的应用。掌握撰写毕业设计的方法。1.3 国内外研究概况和发展趋势 随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高，整个社会对交通运输的需求日

14、益增加。虽然世界各国政府已经或是正在大量投入财力于交通基础设施的建设，但交通状况恶化及其伴生的安全事故、空气污染等一系列问题越来越困扰着有关的政府当局。交通运输对经济发展的制约作用不同程度地普遍存在于每个国家和地区，如何解决大城市周围地区交通拥挤和堵塞现象几乎成了最为棘手的难题之一。 交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。俗话说“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好，道路还是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份的交

15、通信号灯也应国际化。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定

16、了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 近年来单片机技术发展的非常迅速，有单片机做成的产品外围元件很少，能实现的功能却很广，广泛应用于工业，农业，交通等，因而越赖越受人们的喜爱。兼于此，特用单片机89C51设计此电路。本电路可实现倒计时和秒表两种功能。其中单片机控制的交通灯控制系统就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片

17、机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 交通灯的未来发展趋势是拥有自动调节时间长短的功能。譬如说，它能自动感应该地区的交通情况，如果塞车的话该交通灯能自动控制红、黄与绿等的亮灯时间长短。未来的交通灯会是一种全新的交通灯，激光等离子形成的屏障对行人和汽车均无伤害，但这种效果足以让司机朋友们不再跃跃欲试。2.主要任务及方案论证2.1主要任务 本设计的主要任务是针对交通十字路口经常出现的问题，基于以单片机AT89C51为主，兼用一些如液晶显示器，交通指示灯，电阻排等器件，来设计的一个单片机控制的交通灯控制系统。其主要目标及参数：（1）主、支干道交替通行，通行时间均可在0-99s内任意设

18、定。（2）每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间(也可在0-99 s)内任意设定，用以等待十字路口内已经通过停车线的滞留车辆的通过。（3）主、支干道通行时间和黄灯亮的时间均由同一计数器按减计数方式。（4）计数(零状态瞬间进行状态的转换，视为无效态)。（5）在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换(换灯)。（6）计数器的状态由EWB显示器件库中的带译码器七段数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由EWB显示器件库中的指示灯模拟。2.2方案对比论证2.2.1总体设计方案 方案一：纯数字电路方式 用数电器件设计：时钟分频模块，交通灯亮灭控制模块，交通灯显示模块，倒计时计数模块，倒计时显示模块，实现交通灯的

19、控制和显示功能。优点是不需要软件编程控制，缺点是硬件规模庞大且不能实现延时可调。 方案二：FPGA/CPLD方式 FPGA/CPLD除了完成交通灯控制、存储和显示功能外，还可进行人机交互，实现定时器延时可调。这种方案系统结构紧凑，但调试过程繁琐。 方案三：单片机方式 利用单片机控制相应I/O口，模拟交通灯显示，利用其串口实现数码管显示。利用外部中断功能，设计人机交互接口，完成交通灯主次干道通行时间任意可调。此方案占用硬件资源少、功能齐全、调试过程简单。 故本设计采用方案三。2.2.2电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案。 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点

20、是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。 综上所述，我们选择第二种方案。2.2.3显示界面方案 该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案： 方案一：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。 方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英

21、文字符，汉字，图形等。 方案三：完全采用数码管显示。这种方案显示有限的符号和数码字苻，简易，能符合题目要求。方案三既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。2.2.4输入方案： 题目要求系统能手动设置灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案： 方案一： 直接在IO口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。 方案二：采用8255扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,操作起来稍显复杂

22、。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，单片机本身的I/O 口不够实现，且本身的计数器及RAM已经占够用，故选择方案二。 而选择单片机时，8951有片内ROM用来存储指令。8031无片内ROM，使用8031时需要外接ROM来存储指令。故采用单片机AT89C51来完成。故本设计采用单片机AT89C51作为控制器，8255可编程并行接口芯片，数码管等器件完成。2.2.5方案的论证： 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

23、东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1。表1 指示灯燃亮的方案 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。（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初

24、始值。3.交通信号灯系统的硬件电路设计3.1系统硬件设计 该交通灯系统选用电子元件：一片AT89C51单片机，一片8255并行通用接口芯片，一片SN74LS373,四个由EWB显示器件库中的带译码器共阴极的七段数码管，若干双向晶闸管，红、黄、绿交通灯各两个，2个4开关键盘、连线若干。 3.1.1 总体框图设计键盘设置 时间参数锁存AT89C51单片机数码管显示时间红黄绿交通灯的并行接口8255A扩展CPU 图1 总体框图 3.1.2 系统工作原理 (1)开关键盘输入交通灯初始时间，通过AT89C51单片机P1输入到系统 (2)由AT89C51单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信

25、息，由8255的PA 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。 (3)AT89C51通过 设置 各个信号等的燃亮时间、通过AT89C51设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由AT89C51的 P0口向8255的数据口输出。 (4)通过AT89C51单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值，当P3.0为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。 (5)红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后然后恢复正常。 (6)增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯

26、时间重新记入。 (7)绿灯时间倒计时完毕，重新循环。 3.1.3交通灯的原理方框图及说明 交通信号灯自动定时控制系统用中小规模数字集成电路实现非常方便，而且便于在EWB内进行仿真实验。设系统工作的不十字路口由主、支两条道构成，四路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计时的两位由数码管显示的十进制计数器，其示意图由图2所示： 图2 十字路口交通信号灯控制示意图 注释：主干道为东西方向，支干道为南北方向。 3.1.4 交通灯硬件总机线路图 硬件总机线路图见附录13.2 AT98C51的振荡器及时钟电路 3.2.1 AT89C51芯片介绍 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

27、。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，以及低电压底功耗。 下图是AT89C51单片机的内部结构示意图3。 图3 AT89C51的内部结构图 AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程擦除只读存储器(FPEROM-Flash Progra

28、mmable and Erasable Read Only Memory) 8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。AT89C51（以下简称 89C51）将具有多种功能的8位 CPU与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比较高. AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案. 外形及引脚排列如图4所示。图4 AT89C51封装引脚配置图表2

29、 P 3口提供的第二功能P3口线第二功能P3.0RXD(串口输入)P3.1TXD(串口输出)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)P3.4T0(外部定时输入0)P3.5T1(外部定时输入1)3.2.2 引脚描述 各引脚对应的功能简要介绍如下： GND 接地。 Vcc 电源端，接5V。 P0.00.7 P0口是开漏双向口可以写为1使其状态为悬浮用作高阻输入，P0也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线，此时通过内部强上拉输出1。P0口每位可以能驱动8个LS型TTL负载。 P1.01.7 P1口是带内部上拉的双向I/O口，向P1口写入1时P

30、1口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时被外部拉低的P1口会因为内部上拉而输出电流。P1口每位可以能驱动4个LS型TTL负载。 P2.02.7 P2口是带内部上拉的双向I/O口，向P2口写入1时P2口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时，被外部拉低的P2口会因为内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器和外部数据时分别作为地址高位字节和16位地址，此时通过内部强上拉传送1。当使用8位寻址方式访问外部数据存储器时，P2口每位可以能驱动4个LS型TTL负载。 P3.03.7 P3口是带内部上拉的双向I/O口，向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚

31、时被外部拉低的P3口，会因为内部上拉而输出电流。P3口每位可以能驱动4个LS型TTL负载。P3 口还具有以下特殊功能(表2)：RxD(p3.0) 串行输入口TxD(P3.1) 串行输出口INT0(P3.2) 外部中断0INT1(P3.3) 外部中断T0(P3.4) 定时器0 外部输入T1(P3.5) 定时器1 外部输入WR(P3.6) 外部数据存储器写信号RD(P3.7) 外部数据存储器读信号RST 复位。当晶振在运行中只要复位管脚出现2个机器周期高电平，即可复位内部。有扩散电阻连接到Vss，仅需要外接一个电容到Vcc即可实现上电复位。ALE 地址锁存使能。在访问外部存储器时，输出脉冲锁存地址

32、的低字节，在正常情况下，ALE 输出信号恒定为1/6 振荡频率并可用作外部时钟或定时。PSEN 程序存储使能。当执行外部程序存储器代码时，PSEN每个机器周期被激活两次。在访问外部数据存储器时，PSEN无效。访问内部程序存储器时，PSEN无效。EA/Vpp 外部寻址使能/编程电压。在访问整个外部程序存储器时EA必须外部置低，如果EA为高时将执行内部程序，除非程序计数器包含大于片内。FLASH的地址。该引脚在对FLASH编程时，接5V/12V编程电压(Vpp)，如果保密位1已编程，EA在复位时由内部锁存。XTAL1 反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。XTAL2 反相振荡放大器输出。3.2

33、.3 AT89C51性能及特点 89C51的主要性能包括： （1）与MCS51微控制器产品系列兼容。 （2）片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器（Flash Memory）。 （3）存储器可循环写入擦除1000次。 （4）存储数据保存时间为10年。 （5）宽工作电压范围：Vcc可为2.7V6V。 （6）全静态工作：可从0Hz至16MHz。 （7）程序存储器具有3级加密保护。 （8）1288位内部RAM。 （9）32条可编程IO线。 （10）两个16位定时器计数器。 （11）中断结构具有5个中断源和2个优先级。 （12）可编程全双工串行通道。 （13）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内

34、容。 3.2.4 工作原理 图3中XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。89C51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89C51单片机需外置振荡电容。因此采用晶振构成12MHz的时钟电路。该时钟电路如图5（取自总电路图）所示： 图5 时钟电路3.3 复位及复位电路 图3中RESET为复位信号复用脚，当AT89C51通电，时钟

35、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（包括工作寄存器R0-R7）的状态，AT89C51的初始态。 AT89C51的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。如图6（取自总电路图）所示： REST 89C51单片机 图6 复位电路3.4信号灯显示电路 用6个发光二极管（LED） 来实现红绿灯转换状态，由于我们用外部输入设定红绿灯倒计时初值、数码

36、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AT89C51的端口是不够,因此路口倒计时的显示就不能实现，所以信号灯显示电路中采用8255PA口来实现。如图7（取自总电路图） 图7 信号灯显示电路3.4.1 8255芯片介绍 8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0。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AB配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。

37、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，需要时用户可自行查找有关资料。 方式控制字格式说明如表3：表3 方式控制字格式说明 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7：设定工作方式标志，1有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 方式0 0 1 方式1 1 方式2 D4：A口功能 （1=输入，0=输出） D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出） D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=输入，

38、0=输出）D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出） 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。每一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。只有A口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。3.4.2 AT89C51并行口的扩展 AT89C51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

39、送外部传送地址和数据,P3口也有它的第二功能。因此，AT89C51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AT89C51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。3.4.3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

40、初值 ，重新进入循环。 3.4.4 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。3.4.5 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。其驱动代码如表4所示采用共阴级连接: 其中 PC0PB0-a, PC1PB1-b, PC2PB2-c, PC3PB3-d, PC4PB4-e, PC5PB5-f, PC6PB6-

41、g, PC7PB7 -SP接地.表 4 驱动代码表显示数值dop g f e d c b a 驱动代码（16进制）00 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 0 0 0 0 0 1 1 006H2 0 1 0 1 1 0 1 15BH3 0 1 0 0 1 1 1 14FH4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 0 1 1 0 1 1 0 06DH6 0 1 1 1 1 1 0 07DH7 0 0 0 0 0 1 1 107H8 0 1 1 1 1 1 1 17FH3.4.6 8255与AT89C51的连接 用AT89C51的P0 口的 p0.7 连接8255的片选信号cs 我们用AT89

42、C51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 A4 A3 A2 A1 A01 X X X X X 0 0 00H为8255 的PA口1 X X X X X 0 1 01H 为8255的PB口1 X X X X X 1 0 02H 为8255的PC口1 X X X X X 1 1 03H 为8255的控制口 由于AT89C51是分时对8255和储存器进行访问所以AT89C51的P0口不会发生冲突。3.5倒计时显示电路 前面已经分析过相向

43、的灯的状态和倒计时都是相同的，所以为了节省，采用两组四个数码管作为倒计时的显示；同时为了节省口资源，采用8255PC口与一片8个电阻的电阻排连接的串口的方式来显示驱动数码管。见图8（取自总电路图）所示。 图8 倒计时显示电路 3.5.1 74LS373芯片介绍 74LS373 是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如图9： 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。 图9 74LS373引脚3.6 键盘电路键盘部分主要是完成简易的计算器的功能，在扫描键盘的时候我采用P1口的高四位作为输入，P1口的低位作为输出来检测到底是那一个键被按下，这样每一个键就对应一个数字和符号（1-16），在实际的设计中我们用A，B，C，D，F，分别表示加减乘除和等的符号，这样就可以完成简易的计算器的功