基于MCS-51十字路口交通燈控制系統設計(四)

圖4-2按鍵子程序流程圖

4.2.2按鍵原理說明

圖4-3 按鍵設置

鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現，并產生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤.而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤；在PLC組成的各種系統中，用的最多的是非編碼鍵盤。也有用到編碼鍵盤的。非編碼鍵盤有分為：獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。其圖如圖4-4]，而我們用的是獨立式鍵盤，如上圖4-3。

圖4-4 矩陣鍵盤的原理圖

按鍵在編寫程序時，應注意問題，如消顫，一般有物理消顫和軟件消顫，我們這使用 軟件消顫。具體操作是，當按鍵按下，用軟件延時一段時間，再次掃描按鍵情況，如果確實有按鍵按下，就進入相應的操作。當操作完后要做一個按鍵是否斷開的判斷，其依據如圖4-5：

圖4-5 鍵閉合和斷開時的電壓抖動

4.2.3按鍵掃描程序

首先程序不斷掃描模式設置鍵，分別記為：S鍵，J鍵，F鍵對應ＩＯ端口的Ｐ3.6,P3.2,P3.7,低電平有效，按鍵順序是指定的，若直接按F鍵，則為自動調整模式，然后進入下一程序；若先按S鍵，再按J鍵，F鍵則為設置時間模式，然后進入下一程序。

程序的開始要判斷是否有鍵按下，可以不斷將S鍵值和F鍵值相與，與值為1則表示沒有鍵按下，為0則表示有鍵按下，程序如下：

K1:     MOV   C, P0.0  

ANL   C, P0.1

JB    C, K1

 …… 

接下來要判斷具體是那個鍵，若為F鍵，則將自動標志位置1，進入下一程序，否則為S鍵，則表示設置南北綠燈時間，用R0存值，按1下加1，同時還需判斷此時J鍵是否按下，若按下，則表示南北綠燈時間設置完畢，開始設置東西綠燈時間，用R1存值，同樣按1下加1 ，同時判斷此時F鍵是否按下，若按下，則表示時間設置完畢，進入下一程序。

在這個過程中，S，J鍵的計數是循環的，從初值20開始，加到40則循環回到20。如判斷S鍵程序如下：

CJNZ   R0, #40, V1

MOV   R0, #20

V1:     INC    R0

…… 

4.2.4狀態燈顯示及判斷

在本設計中，實際控制的燈只有6個，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈，南北綠燈，南北黃燈。定義IO端口如下，其中均是低電平有效。

H_GREEN      BIT P2.2

H_YELLOW     BIT P2.3

L_RED        BIT P2.4

L_GREEN      BIT P2.5

L_YELLOW     BIT P2.6

共有4鐘狀態：東西紅燈亮，南北綠燈亮（11011101/DDH）；東西紅燈亮，南北黃燈亮（10111101/BDH）；東西綠燈亮，南北紅燈亮（11101101/EDH）；東西黃燈亮，南北紅燈亮（11100111/E7H）。

括號中是P2端口8個引腳值P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0以及對應的十六進制碼。

在用于顯示發光二極管時，直接由MOV指令將十六進制碼送入P2口。

剛才的4個狀態是依次變換的，這就要涉及到狀態的判斷和銜接了。先把P2端口的值與所有的4個狀態碼比較，若相同則判斷成功當前狀態，再把下一狀態的狀態碼送顯P2即可。程序如下：

MOV     A, P2

CJNZ    A, #0DDH,D1

MOV     P2, #BDH

D1:     CJNZ    A, BDH,D2

MOV     P2, #EDH

D2:     CJNZ    A, #EDH,D3

MOV     P2, #E7H

D3:     CJNZ    A, #E7H,Y

MOV     R2, #DDH

……

4.2.5LED倒計時顯示

LED計時每1秒都要刷新1次，那么計時滿1秒時就要將存儲時間的工作寄存器R4減1，然后送入LED顯示程序中顯示。下面要將時間數據R4的十位，個位分開送顯P1，P0端口，首先將R4除以10，整數即十位放在A中，余數即個位放在B中，設置7段LED顯示數據的數據表，用數據指針寄存器DPTR指向數據表的首地址，再加上A中的偏移量，就可以指向十位數字，然后送顯即可，個位顯示同理。具體程序如下：

MOV    A, R4       

MOV    B, #10

DIV    A, B

MOV    DPTR, #LEDMAP

MOVC   A, @A+DPTR

MOV    P1, A

MOV    A, B

MOVC   A, @A+DPTR

MOV    P3, A

LEDMAP: DB      3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH

……

4.2.6紅綠燈時間調整程序

根據紅綠燈時間調整原理，一個周期下來，R5，R6中分別存儲著南北，東西的車流量，接下來求單位時間車流量，此時南北向時間，東西向時間分別存儲在R0，R1中，則兩個方向的流量比例為（R5/R0）/（R6/R1）=(R5*R1)／(R6*R0),顯然該比例是1左右帶小數的值，然而PLC程序中只取整數，重要的數據信息就會丟失，所以本設計中首先將(R5*R1)乘以10，比例就變為10左右的值。將該比例值放在A，然后進行時間調整。

由于受到多方面的限制，時間調整在此只劃定3個范圍。比例0到0.7為一個范圍，0.8到1.5為一個范圍，1.5以上為一個范圍。第一范圍顯然表明東西向交通嚴重，應將時間調長；第二范圍表明兩向相當，可設置一樣的時間，第三范圍表明南北向交通嚴重，應將該向時間調長。具體設置如下表（表4-1）

表4-1 比例及調整時間

南北與東西向比例 0—0.7 0.8—1.5 1.5及以上

調整南北向時間 20 30 40

調整東西向時間 40 30 20

由表可知，對應的時間調整也只有三種，分別是20，40；30，30；40，20.顯然在實際應用中這樣簡單的處理難以盡如人意，但在此處，本設計只是模擬大致的調整過程，以上要求的程序如下：

CJNZ    A, #7 M1

M2:     MOV     R2, #20

MOV     R1, #40

SJMP    OUT

M1:     JB      C, M2

CJNZ    A, #15 N1

N2:     MOV     R0, #30

MOV     R1, #30

SJMP    OUT

N1:     JB      C, N2

MOV     R0, #40

MOV     R1, #20

OUT:    CLR     R5

RET

……

5、系統調試

5.1狀態燈顯示測試與分析

當電路連接完畢后，將寫好的測試程序刷寫到芯片內，開啟電源開關K，以及按下K1 和K2分別給端口送高電平和低電平，通電即可檢測。

5.2數碼管顯示測試與分析

將串口和電路板上的接口連接，通過專業燒寫軟件，將寫好的相應測試程序及.HEX文件刷寫到芯片內，我們這用的ISPlayv15下載線編程軟件，其顯示的效果圖如圖5-1，開電源即可測試。

圖5-1 ISP下載軟件