(论文)中期报告
一、 进度情况说明：
已到各个交通要道实地观察，了解了控制的运行逻辑，对论文做了总体规划，查阅了有关知识，解决部分关键技术，已完成电路程序图、部分纸介论文书写工作。 二、存在的主要问题及解决方法： 1、按键抖动。
2、各运行逻辑时间的准确性。 3、逻辑转换的正确性。 4、各运行状态的时间分配。 解决办法：
（1）分为四个路口，从路口1开始逆时针排列，路口1直行与路口3右转、路口4右转还有路口一的人行道信号灯一致，亮灯30S，黄灯亮5S，其他路口亮灯情况以此类推。 （2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。
（4）当紧急车辆到来时，通过按键可实现所有方向交通灯都显示红灯，让紧急车辆优先通行。 （5）这样时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通。
（6）关于按键抖动可以有两种处理方法，一种是硬件消抖，二是软件消抖，选用软件消抖较为方便，具体处理措施是：在读到单片机相对应的管脚有按键按下时，进行延时处理，然后再读按键，以确认确实有按键按下。硬件消抖，可在电路中加电容。
（7）认真进行逻辑分析和仿真，画流程图，分析各个状态的运行过程，确保逻辑时间的准确性逻辑转换的正确性及可行性。 三、阶段性成果：
1、深入地了解交通控制系统的运行逻辑。
（1）十字路口的交通灯示意图如图1。1、2、3、4分别表示四个流向的车道，字母A、B、C、P表示各个路口主车道的左行车道、直行车道、右行车道和人行道。字母a、b、c、p表示左转弯、直行、右转弯以及人行道的交通信号灯。
图1 十字路口指示灯示意图
交通信号灯亮灯过程：
①路口1直行时指示灯:3a3b2p绿3c红+4a4b4c3p红+1c绿1a1b4p红+2c绿2a2b1p红 ②路口2直行时指示灯:4a4b3p绿4c红+1a1b1c4p红+2c绿2a2b1p红+3c绿3a3b2p红 ③路口3直行时指示灯:1a1b4p绿1c红+ 2a2b2c1p红+3c绿3a3b2p红+4c绿4a4b3p红 ④路口4直行时指示灯:2a2b1p绿2c红+3c3a3b2p红+4c绿4a4b3p红+1c绿1a1b4p红。
综合以上分析，得到分析表1，其中S表示直行，R表示右转弯，L表示左转弯，P表示人行，1代表红灯，0代表绿灯，
表1 状态分析表
由表可知，路口1的直行和左转与路口2的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，路口2的直行和左转与路口3的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，路口3的直行和左转与路口4的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，因此，只要控制直行和右转弯即可控制直行、左转弯、右转弯和人行道的状况。则可简化如表2所示，
表2 简化表
由上表可进一步简化为四种状态：只研究红灯状态，得到最终分析表，如表3，
表3 最终分析表
（2）程序流程图
2、系统地分析和规划了设计的步骤。 （1）填写设计任务书。 （2）进行总体设计，画出原理图。 （3）用Protel软件画出PCB板并制板。 （4）焊接器件和芯片。
（5）编写并调试程序。
3、查阅了需要用到单片机等有关元器件的有关资料，对这些元件的基本知识和使用有了初步的认识。
（1）AT89C51单片机 a.简介
AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，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，其性能价格比远高于同类芯片。
b.管脚功能
AT89C51单片机为40引脚芯片如图2所示。
①I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读ˆ写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用ALE。P1口是专门供用户使用的I/O口, 是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, P口也可以作为用户I/O口线使用, P2口也是准双向口。P3口是双功能口, 该口每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。
图2 89C51引脚图
②控制口线: PSEN (片外取控制)、AL E( 地址锁存控制)、EA (片外储器选择)、RE2SET (复位控制) ;
③电源及时钟: CCC、VSS; XTAL 1, XTAL 2
引脚功能表
（2） 8255A
8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片,它具有3个8位的I/O口,具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255有三种基本工作方式， 三种工作方式由工作方式控制字决定,方式控制字由CPU通过输入/输出指令来提供.三个端口中PC
口
被分为两个部分,上半部分随PA口称为A组,下半部分随PB口称为B组.其中PA口可工作与方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。8255共有40个引脚,采用双列直插式封装。其引脚图如图所示，各引脚功能如下：
D0--D7：三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据。
CS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。 RD：读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。 WR：写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。 Vcc：+5V电源。
PA0--PA7：A口输入/输出线。 PB0--PB7：B口输入/输出线。 PC0--PC7：C口输入/输出线。 RESET：复位信号线。
A1、A0：地址线，用来选择8255内部端口。
GND：地线。
4.单元电路模块设计
（1）复位方式有多种，但本设计采用看门狗芯片X5045，接线图如图所示。
在设定的定时时间内，89C51必须在/CS/WDI引脚产生一个由高到低的电平变化，以清内部定时器，即“喂狗”，否则X5045将产生一个复位信号。 （2）晶振电路
晶振电路原理图如：
选取原则：传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。电容选取22uF，晶振为11.0592Hz。 （3）I/O口扩展电路
硬件原理设计图如图所示：
用74LS373锁存，74LS138译码，扩展单片机的I/O口，由原理图得8255端口地址分配为：
A口：0FFD8H B口：0FFD9H C口：0FFDAH
（4）总体设计功能介绍
核心器件: 单片机系统采用Atmel公司的AT89C51芯片，晶振选用12MHz，电源电压采用5V。
信号输出设计: 由串行输入并行输出的8位移位寄存器74HC164与单片机的P3.0口相连,由74HC164将信号输送到红色绿色信号灯灯上。为此需要3个移位寄存器，分别控制红、绿、黄三色灯信号。
仿真时使用红绿黄三种颜色的发光二极管作为信号灯。红灯表示停止，绿灯表示通行，黄灯表示等待。电平为1时，亮灯；电平为0时，灭灯。
时间显示：采用LED七段2位显示，采用动态显示方式。四个方向显示的时间是一致的。紧急情况的处理则采用查询加中断的方式。通过查询P1.2和P1.3的状态来控制外部中断1，然后进去相应的处理程序。在哪一方向上有紧急情况，则能通过开关进行中断，使该方向上为绿灯放行，同时紧急情况报警灯亮。
(论文)中期报告
一、 进度情况说明：
已到各个交通要道实地观察，了解了控制的运行逻辑，对论文做了总体规划，查阅了有关知识，解决部分关键技术，已完成电路程序图、部分纸介论文书写工作。 二、存在的主要问题及解决方法： 1、按键抖动。
2、各运行逻辑时间的准确性。 3、逻辑转换的正确性。 4、各运行状态的时间分配。 解决办法：
（1）分为四个路口，从路口1开始逆时针排列，路口1直行与路口3右转、路口4右转还有路口一的人行道信号灯一致，亮灯30S，黄灯亮5S，其他路口亮灯情况以此类推。 （2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。
（4）当紧急车辆到来时，通过按键可实现所有方向交通灯都显示红灯，让紧急车辆优先通行。 （5）这样时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通。
（6）关于按键抖动可以有两种处理方法，一种是硬件消抖，二是软件消抖，选用软件消抖较为方便，具体处理措施是：在读到单片机相对应的管脚有按键按下时，进行延时处理，然后再读按键，以确认确实有按键按下。硬件消抖，可在电路中加电容。
（7）认真进行逻辑分析和仿真，画流程图，分析各个状态的运行过程，确保逻辑时间的准确性逻辑转换的正确性及可行性。 三、阶段性成果：
1、深入地了解交通控制系统的运行逻辑。
（1）十字路口的交通灯示意图如图1。1、2、3、4分别表示四个流向的车道，字母A、B、C、P表示各个路口主车道的左行车道、直行车道、右行车道和人行道。字母a、b、c、p表示左转弯、直行、右转弯以及人行道的交通信号灯。
图1 十字路口指示灯示意图
交通信号灯亮灯过程：
①路口1直行时指示灯:3a3b2p绿3c红+4a4b4c3p红+1c绿1a1b4p红+2c绿2a2b1p红 ②路口2直行时指示灯:4a4b3p绿4c红+1a1b1c4p红+2c绿2a2b1p红+3c绿3a3b2p红 ③路口3直行时指示灯:1a1b4p绿1c红+ 2a2b2c1p红+3c绿3a3b2p红+4c绿4a4b3p红 ④路口4直行时指示灯:2a2b1p绿2c红+3c3a3b2p红+4c绿4a4b3p红+1c绿1a1b4p红。
综合以上分析，得到分析表1，其中S表示直行，R表示右转弯，L表示左转弯，P表示人行，1代表红灯，0代表绿灯，
表1 状态分析表
由表可知，路口1的直行和左转与路口2的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，路口2的直行和左转与路口3的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，路口3的直行和左转与路口4的人行道的交通信号灯的亮灯顺序一致，因此，只要控制直行和右转弯即可控制直行、左转弯、右转弯和人行道的状况。则可简化如表2所示，
表2 简化表
由上表可进一步简化为四种状态：只研究红灯状态，得到最终分析表，如表3，
表3 最终分析表
（2）程序流程图
2、系统地分析和规划了设计的步骤。 （1）填写设计任务书。 （2）进行总体设计，画出原理图。 （3）用Protel软件画出PCB板并制板。 （4）焊接器件和芯片。
（5）编写并调试程序。
3、查阅了需要用到单片机等有关元器件的有关资料，对这些元件的基本知识和使用有了初步的认识。
（1）AT89C51单片机 a.简介
AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，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，其性能价格比远高于同类芯片。
b.管脚功能
AT89C51单片机为40引脚芯片如图2所示。
①I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读ˆ写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用ALE。P1口是专门供用户使用的I/O口, 是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, P口也可以作为用户I/O口线使用, P2口也是准双向口。P3口是双功能口, 该口每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。
图2 89C51引脚图
②控制口线: PSEN (片外取控制)、AL E( 地址锁存控制)、EA (片外储器选择)、RE2SET (复位控制) ;
③电源及时钟: CCC、VSS; XTAL 1, XTAL 2
引脚功能表
（2） 8255A
8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片,它具有3个8位的I/O口,具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255有三种基本工作方式， 三种工作方式由工作方式控制字决定,方式控制字由CPU通过输入/输出指令来提供.三个端口中PC
口
被分为两个部分,上半部分随PA口称为A组,下半部分随PB口称为B组.其中PA口可工作与方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。8255共有40个引脚,采用双列直插式封装。其引脚图如图所示，各引脚功能如下：
D0--D7：三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据。
CS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。 RD：读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。 WR：写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。 Vcc：+5V电源。
PA0--PA7：A口输入/输出线。 PB0--PB7：B口输入/输出线。 PC0--PC7：C口输入/输出线。 RESET：复位信号线。
A1、A0：地址线，用来选择8255内部端口。
GND：地线。
4.单元电路模块设计
（1）复位方式有多种，但本设计采用看门狗芯片X5045，接线图如图所示。
在设定的定时时间内，89C51必须在/CS/WDI引脚产生一个由高到低的电平变化，以清内部定时器，即“喂狗”，否则X5045将产生一个复位信号。 （2）晶振电路
晶振电路原理图如：
选取原则：传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。电容选取22uF，晶振为11.0592Hz。 （3）I/O口扩展电路
硬件原理设计图如图所示：
用74LS373锁存，74LS138译码，扩展单片机的I/O口，由原理图得8255端口地址分配为：
A口：0FFD8H B口：0FFD9H C口：0FFDAH
（4）总体设计功能介绍
核心器件: 单片机系统采用Atmel公司的AT89C51芯片，晶振选用12MHz，电源电压采用5V。
信号输出设计: 由串行输入并行输出的8位移位寄存器74HC164与单片机的P3.0口相连,由74HC164将信号输送到红色绿色信号灯灯上。为此需要3个移位寄存器，分别控制红、绿、黄三色灯信号。
仿真时使用红绿黄三种颜色的发光二极管作为信号灯。红灯表示停止，绿灯表示通行，黄灯表示等待。电平为1时，亮灯；电平为0时，灭灯。
时间显示：采用LED七段2位显示，采用动态显示方式。四个方向显示的时间是一致的。紧急情况的处理则采用查询加中断的方式。通过查询P1.2和P1.3的状态来控制外部中断1，然后进去相应的处理程序。在哪一方向上有紧急情况，则能通过开关进行中断，使该方向上为绿灯放行，同时紧急情况报警灯亮。