NO5单片机定时计数器应用——交通灯控制系统设计电子课件 单片机应用技术 中职 高三 工信版

学习任务五 单片机定时/计数器应用—— 　　交通灯控制系统设计 单片机应用技术 学习目标 任务说明 自从1868年英国人发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的100多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位。随着经济的发展人们社会活动日益频繁，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，交通得到有效管制，对于提高道路导通能力、减少交通事故等都有显著的效果。 学习目标 任务说明 近年来随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入我们的生活。本学习任务模拟交通灯系统利用单片机A89S51作为核心元件，实现通过信号灯对路面状况的智能控制。在本学习任务中，根据实际情况设计一套交通灯控制系统，假设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间后，经过短暂的过渡，将通行和禁行方向对换，该系统运行状况如下。 学习目标 任务说明 东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮，同时在两位七段显示器上开始25 s倒计时，南北方向上也同时显示时间；25 s倒计时进行到5 s时，东西路口绿灯闪烁，以示警示；绿灯闪烁3 s后，倒计时到2 s时东西路口黄灯亮，表示进入路口的车继续行进，未进入路口的车辆禁止超过标志线，黄灯亮2 s之后熄灭；然后是东西向与南北向反过来进行一次上面的循环，以此类推不断循环。交通灯控制系统总体框图如图5-1所示，其中“按键控制电路”及其功能的实现不在本学习任务之中。按键控制电路部分为功能扩展部分，基于实际情况，可增加紧急状况处理和通行时间可调这两项特殊功能。感兴趣的学生可以在完成本任务的基础上实现此项特殊功能，使交通灯控制系统的功能更完善。 通过实训模块的操作训练和相关知识的学习，使学生熟悉单片机端口控制的工作原理，掌握定时器/计数器的控制方法，熟悉单片机开发的基本过程。 图5-1　交通灯控制系统总体框图 学习目标 学习目标 知识和能力要求 知识要求 （1）掌握单片机端口的控制方法； （2）熟悉常用的单片机定时/计数器的使用方法； （3）理解常用几种结构的程序设计特点； （4）掌握单片机定时/计数器初始化的方法； （5）掌握常用元器件的特性和测试方法； （6）掌握单片机子程序的编写及调用方法； （7）掌握单片机倒计时程序的编写方法。 学习目标 知识和能力要求 能力要求 （1）能够根据项目要求分解任务并设计出硬件电路； （2）能够使用WAVE6000软件对汇编程序进行调试、编译等； （3）能够进行复杂电路的正确连接及调试； （4）能够进行显示电路的设计和数据传输程序的设计与调试； （5）能够灵活运用单片机中除法指令进行数据拆分； （6）能够把分解开的任务进行综合、整体分析并编写连接程序； （7）能够读懂交通灯系统总体程序； （8）能够熟练使用编程器下载程序到单片机中。 任务准备 在单片机控制系统中，常常需要有实时时钟以实现定时或延时控制，也常需要有对外界事件进行计数的功能。定时或计数功能既可用软件实现，也可用单片机内部的可编程定时/计数器实现。用软件实现定时及计数，常采用延时程序，它占用了CPU的执行时间，降低CPU的利用率。为了提高CPU的利用率往往采用单片机内部的定时/计数器，通过软件确定和改变它的定时/计数值，实现各种定时/计数要求。 单片机定时/计数器系统 一、 定时/计数器的结构 1. A89S51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，每个定时/计数器都可以实现定时和计数功能，其结构框图如图5-2所示。定时/计数器i的基本部件是两个8位寄存器THi及i组合的16位加法计数器，用于对定时或计数脉冲进行加法计数。 任务准备 图5-2　定时/计数器结构框图 任务准备 　　当计数脉冲来自内部时钟脉冲，即机器周期（f osc/12）时，定时/计数器作定时器使用。 当计数脉冲来自于外部引脚T0/T1上的输入脉冲时，定时/计数器作计数器使用。如果在第一个周期检测到T0/T1引脚的脉冲信号为1，第二个机器周期检测到T0/T1引脚的脉冲信号为0，即出现从高电平到低电平的跳变时，计数器加1。由于检测到一次负跳变需要两个机器周期，所以最高的外部计数脉冲的频率不能超过时钟频率的1/24，并且要求外部计数脉冲的高电平和低电平的持续时间不能小于一个机器周期。 任务准备 定时器方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，定时器控制寄存器TCON用于控制定时/计数器的启动和停止。 任务准备 定时/计数器的控制 1. 1）定时/计数器方式控制寄存器OD 定时/计数器方式控制寄存