基于单片机的交通灯控制器的研究与设计-毕业设计论文

基于单片机的交通灯控制器的研究与设计-毕业设计论文内容摘要：

总线主机检测到从属器件的存在，它便可以发出器件 ROM 操作命令之一，所有 ROM 作命令均为 8 位长，这些命 令列表如下： Read ROM(读 ROM) [33h] 此命令允许总线主机读 DS1820 的 8 位产品系列编码 唯一的 48 位序列号 以及 8 位的 CRC。 此命令只能在总线上仅有一个 DS1820 的情况下可以使用，如果总线上存在多于一个的从属器件，那么当所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象，漏极开路会产生线与的结果。 Match ROM( 符合 ROM) [55h] 符合 ROM 命令后继以 64 位的 ROM 数据序列，允许总线主机对多点总 线上特定的 DS1820 寻址。 只有与 64 位 ROM 序列严格相符的 DS1820 才能对后继的存贮器操作命令作出响应。 所有与 64 位 ROM 序列不符的从片将等待复位脉冲，此命令在总线上有单个或多个器件的情况下均可使用。 Skip ROM( 跳过 ROM ) [CCh] 在单点总线系统中，此命令通过允许总线主机不提供 64 位 ROM 编码而访问存储器操作来节省时间。 如果在总线上存在多于一个的从属器件而且在 Skip ROM 命令之后发出读命令 那么由于多个从片同时发送数据，会在总线 上发生数据冲突，漏极开路下拉会产生线与的效果。 Search ROM( 搜索 ROM) [F0h] 当系统开始工作时，总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其 64 位 ROM 编码。 搜索 ROM 命令允许总线主机使用一种消去 elimination 处理来识别总线上所有从片的 64 位 ROM 编码。 Alarm Search(告警搜索 ) [ECh] 此命令的流程与搜索 ROM 命令相同，但是仅在最近一次温度测量出现告警的情况下 DS1820 才对此命令作出响应。 告警的条件定义为温度高于 TH 或低于 TL。 只要 DS1820 一上电，告警条件 就保持在设置状态，直到另一次温度测量显示出非告警值，或者改变 TH 或 TL 的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内，贮存在 EEPROM 内的触发器值用于告警。 DS1820 测温原理 如图 2所示。 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变 化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2的脉冲输入。 计数器 1和温度寄存器被预置在－ 55℃所对应的一个基数值。 计数器 1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1的预置值减到 0时，温度寄存器的值将加 1 ，计数器 1的预置将重新被装入，计数器 1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 图 2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1的预置值。 在正常测温情况下， DS1820 的测温分辩率为 ℃以 9位数据格式表示，其中最低有效位（ LSB）由比较器进行 ℃比较，当计数器 1中的余值转化成温度后低于 ℃时，清除温度寄存器的最低位（ LSB），当计数器 1中的余值转化成温度后高于 ℃，置位温度寄存器的最低位（ LSB），如－ ℃对应的 9位数据格式如下： DS1820 使用中注意事项 DS1820 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： (1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于 DS1820 与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对 DS1820 进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。 在使用 PL/M、 C等高级语言进行系统程序设计时，对 DS1820 操作部分最好采用汇编语言实现。 (2)在 DS1820 的有关资料中均未提及单总线上所挂 DS1820 数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个 DS1820，在实际应用中并非如此。 当单总线上所挂 DS1820超过 8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 (3)连接 DS1820 的总线电缆是有长度限制的。 试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过 50m 时，读取的测温数据将发生错误。 当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距 离可达 150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。 这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。 因此，在用 DS1820 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 (4)在 DS1820 测温程序设计中，向 DS1820 发出温度转换命令后，程序总要等待 DS1820 的返回信号，一旦某个 DS1820 接触不好或断线，当程序读该 DS1820 时，将没有返回信号，这一点在进 程序进入死循环。 对 DS1820 硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 电路的设计 主回路的设计 键盘显示电路 由 74LS247 七段译码器、 74LS139 双二四线译码器、 74LS05 六倒向器各一片和四位 LED显示器组成。 89C51 单片机把要显示的温度信号通过 ~ 口送到 74LS247，经译码后送七段数码显示器，然后再由 89C51 的 ~ 口输出位选通信号，选通要显示的位。 四位显示器从个位到千位依次轮番点亮，每位显示时间 1ms，显示实际测量的温度以及断偶报警。 8255 用作键盘 /LED 显示器 接口电路 8255 引脚功能 RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成输入方式。 CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU 进行通讯。 RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许 8255 通过数据总线向 CPU 发送数据或状态信息，即 CPU 从 8255 读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许 CPU 将数据或控制字写入 8255。 D0～ D7:三态双向数据总线， 8255 与 CPU 数据传送的通道，当 CPU 执行输入输出指令时，通过它实现８位数据的读 /写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 PA0～ PA7:端口 A 输入输出线，一个８位的数据输出锁存器 /缓冲器， 一个８位的数据输入锁存器。 PB0～ PB7:端口 B 输入输出线，一个８位的 I/O 锁存器， 一个８位的输入输出缓冲器。 PC0～ PC7:端口 C 输入输出线，一个８位的数据输出锁存器 /缓冲器， 一个８位的数据输入缓冲器。 端口 C 可以通过工作方式设定而分成２个４位的端口， 每个４位的端口包含一个４位的锁存器，分别与端口 A 和端口 B 配合使 用，可作为控制信号输出 或状态信号输入端口。 PA3 1 40 PA4 PA2 2 39 PA5 PA1 3 38 PA6 PA0 4 37 PA7 RD 5 36 WR CS 6 35 RESET GND 7 34 D0 A1 8 33 D1 A0 9 32 D2 PC7 10 31 D3 PC6 11 30 D4 PC5 12 29 D5 PC4 13 28 D6 PC0 14 27 D7 PC1 15 26 VCC PC2 16 25 PB7 PC 17 24 PB6 PB0 18 23 PB5 PB1 19 22 PB4 PB2 20 21 PB3 A A0:端口地址总线， 8255 中有端口 A、 B、 C 和一个内部控制字寄存器，共４个端 口，由 A0、 A1 输入地址信号来寻址。 2764 是 8K EPROM 型器件。 89C51 的 PSEN 和 2764 的 OE 相连， 和 CE 相连，所以 2764的地址空间为： 0000H1FFFH， ADC0809 的 0 通道（ IN0 其他输入端可作备用）和变送器的输出端相连，所以从通道 0（ IN0）上输入的 0V+5V范围的模拟电压经 A/D转换后可由 89C51通过程序从 P0 口输入到它的内部 RAM 单元，在 =0 和 WR=0 时， 89C51 可使 ALE和 START变为高电平而启动 ADC0809 工作；在 =0 和 RD=0 时， 89C51 可以从 ADC0809 接收 A/D 转换后的数字量。 也就是说 ADC0809 可以视为 89C51 的一个外部 RAM 单元，地址为 03F8H（地址重复范围很大），因此， 89C51 执行如下程序可以启动 ADC0809 工作。 MOV DPTR， 03F8H MOVX @DPTR,A 若 89C51 执行下列程序： MOV DPTR， 03F8H MOVX A， @DPTR 则可以从 ADC0809 输入 A/D 转换后的数字量。 可控硅在自动控制控制，机电领域，工业电气及家电等方面都有广泛的应用。 可控硅是一种有源开关元件，平时它保持在非道通状态，直到由一个较少的控制信号对其触发或称“点火”使其道通，一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态，要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下。 可控硅二极管可用两个不同极性（ PNP 和 NPN）晶体管来模拟，如图 G1 所示。 当可控硅的栅极悬空时， BG1 和 BG2 都处于截止状态，此时电路基本上没有电流流 过负载电阻 RL，当栅极输入一个正脉冲电压时 BG2 道通，使 BG1 的基极电位下降， BG1 因此开始道通， BG1的道通使得 BG2 的基极电位进一步升高， BG1 的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使 BG1 和 BG2 进入饱和道通状态。 电路很快从截止状态进入道通状态，这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。 如果此时在阳极和阴极加上反向电压，由于 BG1 和 BG2 均处于反向偏置状态所以电路很快截止，另外如果加大负载电阻 RL 的阻值使电路电流减少 BG1 和 BG2 的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的 正反馈作用，电路将很快从道通状态翻转为截止状态，我们称这个电流为维持电流。 在实际应用中，我们可通过一个开关来短路可控硅的阳极和阴极从而达到可控硅的关断。 第 4 章 控制的算法 温度控制的 PID 算法 PID 参数如何设定调节 PID 就是比例微积分调节 ,具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍。 正作用与反作用在温控里就是当正作用时是加热 ,反作用是制冷控制。 PID 控制简介 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。 同时 ,控制理论的发展也经历了古 典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。 智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。 自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。 一个控控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。 控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。 不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。 比如压力控制系统要采用压力传感器。 电加热控制系统的传感器是温度传感器。 目前 ,PID 控制及其控制器或智能PID 控制器（仪表）已经很多 ,产品已在工程 实际中得到了广泛的应用 ,有各种各样的 PID 控制器产品 ,各大公司均开发了具有 PID 参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator),其中 PID 控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 有利用 PID 控制实现的压力、温度、流量、液位控制器 ,能实现 PID 控制功能的可编程控制器 (PLC),还有可实现 PID 控制的 PC 系统等等。 可编程控制器 (PLC)是利用其闭环控制模块来实现 PID 控制 ,而可编程控制器 (PLC)可以直接与 ControlNet 相连 ,如 Rockwell 的 PLC5等。 还有可以实现 PID 控制功能的控制器 ,如 Rockwell 的 Logix 产品系列 ,它可以直接与ControlNet 相连 ,利用网络来实现其远程控制功能。 开环控制系统 开环控制系统 (open。