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- - 本文由锐测侯杰奉献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 市职业大学 毕业设计论文说明书 设计论文 设计论文题目 基于单片机的多功能交通灯系统设计 院 系 电子信息工程系 07 电子信息工程技术 1 专业班级 姓 学 名 号 指导教师 2021 年 6 月 11 日 基于单片机的多功能交通灯系统设计 摘 要 近年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控 制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往 作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件构造 软硬件结合，加以完善。 随着汽车总量的不断增加，城市交通拥挤和堵塞现象时常出现，因而城市交 通指挥变得重要。一套性能齐全、平安有效的交通灯控制系统对一个城市来说必 不可少。 本系统采用 MSC-51 系列单片机 AT89C52 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 AT89S52 芯片的 P2 口设置交通灯亮的功能； 采用 6 个发光二极管来模拟各路交通信号红绿黄三种灯循环点亮， 个 LED 七段数码 2 管以倒计时的方式显示允许通行或制止通行的信号灯剩余的时间，停 10S，准备 3S， 之后通行 10S。 另外， 本系统还采用 1602 液晶显示器和 580c 喇叭 SPEAKER 实现在交通灯交替点亮的同时液晶显示英文字符和播放背景音乐的功能， 液晶以 滚动方式随着红绿灯的交替点亮循环显示相应的提示标识， 实用性强、 操作简单、 扩展功能强。 本设计采用的程序编写语言为汇编语言，简单又便于阅读。编写程序的原那么 是：1.满足设计的要求。2.尽量采用最好，最有效的算法。3.编写时应尽量用最 简洁的语言。编写好源程序后，采用 Keil uVision2 软件对其进展编译，使其生成 单片机可以识别的.hex 文件，再把此文件导入单片机 AT89S52 中即可。 关键词：单片机，交通灯，播放音乐，液晶显示 2 基于单片机的多功能交通灯系统设计 abstract With the rapid development of science and technology in recent years, SCM applications are deepening at the same time promote more traditional control detection update. In real-time detection and control of the microputer application system, the microcontroller is often used as a core ponent, only the SCM knowledge is inadequate and should be based on specific hardware architecture hardware and software, to be improved. With the cars total growing urban traffic congestion and jams frequently occur, and thus bee important urban traffic control. plete set of performance, safety and effective traffic light control system is essential for a city. In this system, MSC-51 Series MCU AT89S52 to design the traffic signal controller, realized according to the actual traffic flow through the port P2 AT89S52 chip set of traffic lights function; with 6 a light-emitting diodes to simulate various quarters red, green and yellow light traffic signal cycle of light, two seven-segment LED digital tube with a countdown displayed to allow access or prohibit the passage of the signal remaining time, stop 10S, ready 3S, after the passage 10S. In addition, the system also uses liquid crystal display and 580c speakers SPEAKER 1602 to achieve the turn at the traffic lights lit LCD display, while English characters and play background music function, liquid crystal on a rolling basis alternating light cycle with lights display the corresponding prompt identification, practical, simple and powerful extensions. The design used in assembly language programming language, simple and easy to read. Programming principle is: 1. To meet the design requirements. 2. As far as possible the best and most effective algorithm. 3. Preparation should be kept in the most simple language. After the preparation of a good source, using Keil uVision2 pile their software, to generate the microcontroller can recognize. Hex file, then import this file in MCU AT89S52 can. Key words: SCM, traffic lights, plays music, LCD 3基于单片机的多功能交通灯系统设计 目 录 绪 论 5 第一章 单片机的根本知识 6 1.2 单片机的开展概述 6 1.3 单片机的特点 6 1.4 单片机的部构造 7 1.4.1 AT89S52 芯片简介 8 1.4.2 AT89S52 芯片的引脚排列及功能 9 1.4.3 时钟电路 10 1.4.4 复位电路 11 第二章 系统硬件设计 12 2.1 交通灯显示模块 12 2.2 数码管 LED 显示时间模块 13 2.2.1 数码管 LED 显示器 13 2.2.2 数码管 LED 时间显示 14 2.3 液晶 LCD1602 显示模块 15 2.3.1 1602 字符型 LCD 简介 15 2.3.2 1602LCD 的指令说明及时序 16 2.3.3 1602LCD 字符的显示 18 2.4 音乐播放模块 19 2.4.1 音调确实定 19 2.4.2 节拍确实定 21 2.4.3 编码确实定 21 第三章 系统软件设计 23 3.1 设计程序流程图 23 3.2 控制器的软件设计 23 3.2.1 定时设定 23 3.2.2 1 秒钟的设定 24 3.2.3 软件延时 25 3.3 交通灯和数码管 LED 倒计时的源程序 26 3.4 液晶 LCD1602 显示字符源程序 27 3.5 音乐播放源程序 30 第四章 结论 33 致 34 参考文献 35 附录 36 4 基于单片机的多功能交通灯系统设计 绪 论 随着社会经济的开展，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局部。 当今，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 世纪就已经出现了。 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“停顿， 绿色表示“注意。1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，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 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停顿，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，它就能发觉到有人要过马路。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 一种标志制止某一种转向。 左右转弯车辆都必须让合法地正在路口行驶的车辆 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穿插路 口的停车先后停车。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平安停车时可以进入穿插路口。 5 基于单片机的多功能交通灯系统设计 第一章 单片机的根本知识 本章将首先介绍一些单片机的开展背景，以及单片机的根底知识，主要包括单片机的 概念，芯片的简介等。 1.2 单片机的开展概述 随着集成电路技术的开展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性 能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和 开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产 中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。 单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，开展很快。自单片 机诞生至今，已开展为上百种系列的近千个机种。 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。 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，部包含有计算机的根本功能部 件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等，即在一块芯片上集成了 CPU、振荡 器电路、ROM 和 RAM 存储器、定时器/计数器和并行/串行 I/O 接口。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 3 代的开展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向开展，它 们的 CPU 功能在增强，部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。 1.3 单片机的特点 单片机的开展日新月异，在硬件规模方面，单片机相当于将一个根本规模的 单板机所具有的资源复合在一块芯片上，因此具有相当的规模.在功能方面，单 片机已经超过了单板机的功能.在指令系统方面， 如果将单片机的指令系统与 Z80 的指令系统相比拟，除单片机的数据传送能力较弱一点之外，单片机的指令系统 已大大超过 Z80。 6 基于单片机的多功能交通灯系统设计 单片机具有以下几个特点： 1片存储容量越来越大。 2抗干扰性好， 可靠性高。3芯片引线齐全，容易扩展。4运行速度高，控制功能强。 单片机应用系统的特点有：1单片机构成的应用系统可靠性高。2系 统配置规 。3控制功能具有预想性，变动控制方案容易。4具有较高 的性价比。 1.4 单片机的部构造 单片机由 CPU 、存储器包括 RAM 和 ROM I/O 接口、定时器/计 、 数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片各功能通过部总线相互连接 起来。 单片机的构造有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即 哈佛(Harvard)构造， 另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储 器合二为一的构造，即普林斯顿(Princeton)构造。INTEL 的 MCS-51 系列单片机 采用的是哈佛构造的形式。 图 1.1 MCS-51 构造框图 7 基于单片机的多功能交通灯系统设计 1.4.1 AT89S52 芯片简介 AT89S52 是 MCS-51 系列单片机的典型产品， 我们以这一代表性的机型进展 系统的讲解。部包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定 时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线 和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度 的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单 元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器(部 数据存储器 部 RAM): AT89S52 部有 128 个 8 位用户数据存储单元 和 128 个专用存放器单元，它们是统一编址的，专用存放器只能用于存放控制指 令数据，用户只能，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 程序存储器(部 程序存储器 部 ROM)： AT89S52 共有 4KB 个 8 位掩膜 ROM，用于存 ： 放用户程序，原始数据或表格。 定时/计数器： 定时 计数器： AT89S52 有 3 个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或 计数器 计数产生中断用于控制程序转向。 并行输入输出(I/O)口： AT89S52 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、 或 P3)， 口 P2 并行输入输出 用于对外部数据的传输。 全双工串行口： 全双工串行口： AT89S52 置一个 UART 全双工串行通信口，用于与其 它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步 移位器使用。 中断系统： AT89S52 具备较完善的中断功能，有两个外中断、三个定时/ 中断系统： 计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选 择。 时钟电路： 时钟电路： AT89S52 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 AT89S52 单片机需外置振荡电容。 8 基于单片机的多功能交通灯系统设计 1.4.2 AT89S52 芯片的引脚排列及功能 AT89S52 芯片有 40 个引脚，有 3 种封装形式，一种是 DIP(Dual Inline Package)封装形式，这是普通 40 脚双列直插形式；一种是 LCCLeaded Chip Carrier封装形式，还有一种是 QFP(Quad Flat Package)封装形式。本设计采用 40Pin 封装的双列直插 DIP 构造，下列图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源 和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断线与 P3 口线复用。其引脚排列和逻辑符号框图为 图 1.2 AT89S52 引脚和逻辑符号图 Pin9：RESET/Vpd 复位信号复用脚，当芯片通电时，时钟电路开场工作，在 RESET 引脚上出现 2 个机器周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后， 程序计数器 PC 指向 0000H，P0-P3 输出全部为高电平，堆栈指针写入 07H，其 它专用存放器被清“0。 RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开场执行程序。然 而，初始复位不改变 RAM包括工作存放器 R0-R7的状态。 9 基于单片机的多功能交通灯系统设计 AT89S52 芯片的复位方式可以是自动复位， 也可以使手动复位， 见下列图 1.3。 此外，RESET/Vpd 还是一个复用脚，VCC 掉电其间，此脚可接上备用电源，以保 证单片机部 RAM 的数据不会丧失。 Pin29：PSEN 当外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC 的 16 位地址数据将通过 P0 和 P2 口输出，在执行片程序存储器取指令时，不产 生 PSEN 信号；在外部程序存储器时，亦不产生 PSEN 信号。 Pin30:ALE/PROG 当外部存储器，ALE(地址锁存信号)的输出用于锁存 地址的低位字节。而非外部程序存储器时，ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的 正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，可以作为外部时钟或定时 信号用。当外部数据存储器时，将以 1/12 振荡频率输出。PROG 为编程脉 冲输入端，即中选用 8751 单片机时，对片程序存储器进展编程时，由此引脚 输入编程脉冲。 Pin31：EA/Vpp 程序存储器的外部选通线，8051 和 8751 单片机，置有 4KB 的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4KB 时，读取部程序 存储器指令数据，而超过 4KB 地址那么读取外部指令数据。如 EA 为低电平，那么 不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对部无程序存储器的 8031，EA 端必须接地。 在编程时，EA/Vpp 脚还需加上 21V 的编程电压。 1.4.3 时钟电路 AT89S52 虽然有部振荡器，但要形成时钟，必须外部附加电路。AT89S52 单片机的时钟产生方法有两种：部时钟方式和外部时钟方式。 图 1.3 AT89S52 部和外部两种时钟方式 10 基于单片机的多功能交通灯系统设计 本设计采用最常用的部时钟方式， 即用外接晶体和电容组成的并联谐振回 路。振荡晶体可在 1.2MHZ 到 12MHZ 之间选择。电容值无严格要求，但电容取 值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2 可在 20pF 到 100pF 之间取值， 但在 60pF 到 70pF 时振荡器有较高的频率稳定性。 所以本设计中，振荡晶体选择 12MHZ，电容选择 20pF。 在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄 生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠的工作。 1.4.4 复位电路 AT89S52 的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚 RST 通过一个施 密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的 S5P2，施密特触发器的输出电平 有复位电路采样一次，然后才得到部复位操作所需要的信号。 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。如图 1.3 所示 图 1.3 AT89S52 上电和按钮两种复位方式 最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充 电来实现的。只要 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位。时钟 频率用 12MHZ 时 C 取 10uF，R 取 1K 欧姆。 本设计采用的是上电自动复位方式，但除了上电复位外，有时还需要按键手 动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位时通过 RST 端经电阻与电源 Vcc 接通而实现的。 11 基于单片机的多功能交通灯系统设计 第二章 系统硬件设计 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED 数码管、液晶显示器。 根据设计控制要求， 我们选用 P0P2 口作输出 LED 数码管和液晶 LCD1602 显示控制口，用 P3 口作音乐播放的输出控制口。LED 数码管通过静态显示方式 实现倒计时读秒。液晶 LCD1602 要根据交通灯的的变化规律以英文字符的形式 相应的显示红黄绿三种灯表示的含义，580c 喇叭 SPEAKER 循环重复播放音乐 作为背景音乐。 其中， 单片机系统为系统的主控制器， 以控制其他模块协调工作。 2.1 交通灯显示模块 交通灯采用三色 LED, 它由 2 个红色发光二极管、2 个黄色发光二极管和 2 个绿色发光二极管封装在一起,低电平有效。发光二极管，是一种半导体固体发 光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体 中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。 发光二极管的核心局部是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型 半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN 结中， 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出 来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故 不发光。这种利用注入式电致发光原理制作 的二极管叫发光二极管，通称 LED。 本设计将发光二极管连接到 AT89S52 的 P1 口上，由单片机 P1 口赋值控制交通灯 的亮暗。当发光二极管连接的 P1 引脚为低电 平时，灯亮，反之，灯灭。下面是单片机 P1 口与 LED 灯的连接图， P1.0P1.7 这 8 个引脚 分别连接 8 个发光二极管，予以控制。 图 2.1 交通灯的显示连接 12 基于单片机的多功能交通灯系统设计 2.2 数码管 LED 显示时间模块 本设计利用 AT89S52 单片机的一个并行口实现多个 LED 数码管显示的简单 方法，将所有位的段选线并联在一起，由一个 8 位 IO 口控制，而共阴极点或 共阳极点分别由另一个 8 位 IO 口控制；也可采用并行扩展口构成显示电路， 交通灯的倒计时时间显示是通过 8 位共阳数码管动态显示的， 设计根据交通灯的 红、 绿三色灯的变换相应显示各自的倒计时显示时间， 黄、 给行人和车辆以指示。 2.2.1 数码管 LED 显示器 单片机常使用的是由 7 个发光二极管组成的显示字符段, 一般为七段数 码显示管(含小数点为八段)，即七段 LED 按“日字排列成的数码管。这些显示二 dp 极管的一端连接在一起, 形成公共端 CC, 端子 ag、 那么通过引脚与外部总线相 连, 如下列图所示。用 LED 显示红、黄、绿灯显示时间的倒计时，给行人和车辆以 指示。 七段 LED 的阳极连在一起称为共阳极接法，而阴极连在一起称为共阴极接 法。每段 LED 的笔画分别称为 a、b、c、d、e、f、g，另有一段构成小数点。了 解 LED 的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的 硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。下列图是共阴和共阳极数码管的部电 路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。 aLED 器件 b共阳极接法 图 2.2 数码管构造图 c共阴极接法 在选用共阴的 L ED 时， 只要在某一个发光二极管加上高电平， 该段即点亮， 反之那么暗。而选共阳的 LED 时，要使某一段发光二极管发亮，那么需加上低电平， 13 基于单片机的多功能交通灯系统设计 反之那么暗，为了保护各段 LED 不被损坏，需外加限流电阻。 颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED 数码管广泛用于仪表，时钟，车站， 家电等场合。本系统采用的是共阳极数码管。 2.2.2 数码管 LED 时间显示 为了要显示某个字形，那么应使此字形的相应段点亮，也即送一个不同的电 平组合代表的数据来控制 LED 的显示字形，此数据称为字符的段码。数据字位 数与 LED 段码的关系如表 2.1 所示： 表 2.1 数据位数 LED 段码 D7 dp 数据字位数与 LED 段码的关系 D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D1 b D0 a LED 显示模块由 8 位共阳数码管组成，包括控制参数调整显示模块和穿插 口倒计时显示模块 2 局部，此 2 局部的 8 位 LED 均采用动态显示方式，即将所 有数码管的段码线相应段并联在一起， 接到 P0 口， P2 口的各位对各个 LED 进 用 行控制，从而实现对 LED 的定时选通。 图 2.3 数码管 LED 显示模块 14 基于单片机的多功能交通灯系统设计 2.3 液晶 LCD1602 显示模块 LCD1602 是一款最常用也是最廉价的液晶显示屏。在单片机系统中应用液 晶显示器作为输出器件时具有显示质量高，数字式接口简单且体积小、重量轻、 功耗小等优点。 2.3.1 1602 字符型 LCD 简介 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进展控制， 有电就有显示，这样即可显示出图形。 液晶显示器的分类方法有很多种，通常可按其显示方法分为段式、字符式、 点阵式等； 按其驱动方式来分， 可以分为静态驱动 Static 单纯矩阵驱动 、 Simple Matrix和主动矩阵驱动Active Matrix三种。 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD， 目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块，本设计采用的是 1602 字符型 液晶显示器显示交通灯英文提示。 1602LCD 分为带背光和不带背光两种，它们绝大多数是基于 HD44780 液晶 芯片的，控制原理是完全一样的。一般 LCD1602 字符型液晶显示器实物如图 2.4 所示 图 2.4 液晶 LCD1602 15 基于单片机的多功能交通灯系统设计 LCD 1602 可以显示部常用字符(包括阿拉伯数字，英文字母大小写，常用 符号和日文假名等)，也可以显示自定义字符(单或多个字符组成的简单汉字，符 号，图案等，最多可以产生 8 个自定义字符)。 1602LCD 主要技术参数有： 显示容量：16*2 个字符 芯片工作电压：4.5-5.5V 工作电流：2.0mA5.0V 模块最正确工作电压：5.0V 字符尺寸：2.95*4.35W*Hmm 1602LCD 采用标准的 14 条引脚线无背光或 16 引脚线带背光接口， 最多可以显示两行标准字符，每行最多可以显示 16 个字符，各引脚接口说明如 表 2.2 所示 表 2.2 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 2.3.2 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 1602LCD 引脚功能说明 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据 1602LCD 的指令说明及时序 1602 液晶模块部的控制器共有 11 条控制指令，具体如表 2.3 所示。1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 说明：1 为高电平、0 为低电平 16 基于单片机的多功能交通灯系统设计 表 2.3 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 置功能 置字符发生器地址 置数据存储器地址 读忙标志或地址 写数到 CGRAM 或 DDRAM 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1602LCD 控制指令表 R/W 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 D7 0 0 0 0 0 0 0 1 BF D6 0 0 0 0 0 0 1 D5 0 0 0 0 0 1 D4 0 0 0 0 1 DL D3 0 0 0 1 S/C N D2 0 0 1 D R/L F D1 0 1 I/D C * * D0 1 * S B * * RS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 字符发生存储器地址 显示数据存储器地址 计数器地址 要写的数据容 读出的数据容 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或右移。高电平表示有效，低电平那么无效。 指令 4：显示开关控制 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平 表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平有光标，低电平无光标 B:控制光标 是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C:高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平 4 位总线，低电平 8 位总线 N:低电平为单行 显示，高电平双行显示 F：低电平显示 5*7 的点阵字符，高电平显示 5*10 字符 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能 接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 17 基于单片机的多功能交通灯系统设计 根本操作时序： 根本操作时序 读状态 写指令 读数据 写数据 2.3.3 输入：RS=L,RW=H,E=H 输出：D0-D7=状态字 输入：RS=L,RW=L,E=下降沿脉冲 D0-D7=指令码 输出：无 输入：RS=H,RW=H,E=H 输出：D0-D7=数据 输入：RS=H,RW=L,E=下降沿脉冲 D0-D7=数据 输出：无 1602LCD 字符的显示 LCD 1602 液晶模块部的字符发生存储器CGROM)已经存储了 160 个不 同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、大小写英文、常用的符号、和日 文假名等，每一字符都有固定的代码，比方大写的英文字母“A的代码是 41H， 显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形“A显示出来，显示操作的过程如下： 1、首先确认显示的位置，即在第几行第几个字符开场显示。 第一行的显示地址是 0x800x8F，第二行的显示地址是 0xC00xCF。例如 想要在第 2 行，第 3 个位置显示一个字符，那么地址码就是 0xC2。在编程过程 中，通常编写一个函数确定在某行某个位置显示数据。 2、其次设置要显示的容，即上面提到的 CGROM 的字符编码。如显示 “A，将编码 41H 写入到液晶屏显示即可。通常设置地址和显示容用一个函数 来完成。 3、定义一个字符串显示函数，可以通过直接输入字符方式进展显示。 本设计中液晶显示模块与 AT89S52 接口图，液晶 LCD1602 显示器通过与单 片机的 P2 口连接写入和读取数据，从 P0 口显示读出的数据，利用定时器实 现液晶 LCD1602 与交通灯实时同步的 循环显示交通指示信息。 当灯亮时， 液 晶 LCD1602 显示“please stop， 黄灯亮 时 ， 液 晶 LCD1602 显 示 “wait a moment，绿灯亮时，液晶 LCD1602 显示“lets go。 图 2.5 液晶显示模块与 AT89S52 接口 18 基于单片机的多功能交通灯系统设计 2.4 音乐播放模块 乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。利用单片机的定时器产生乐 谱的各种频率方波，经过放大电路，有蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲。 一般来说，单片机演奏音乐根本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频 率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄 清楚音调和节拍两个概念即可，音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个 音符唱多久的时间。 我们知道，声音的频率围约在几十到几千赫兹，假设能控制单片机某个口线 的电平的上下，那么在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一 定频率的声音，本设计在音乐开场播放后，没有任何操作情况下，单片时机连续 播放，形成交通灯的背景音乐。 2.4.1 音调确实定 音调确实定实际上就是不同频率脉冲信号的产生，其步骤如下： 1单片机要产生不同频率的脉冲信号，先要产生音频脉冲，只要算出某一 音频的脉冲1/频率 ，然后将此周期除以 2，即为半周期的时间，利用定时器计 时这个半周期的时间，每当计时到后就将输出脉冲的 I/O 反相，然后重复计时此 半周期的时间在对 I/O 反相，就可以在 I/O 脚上得到此频率的脉冲。 2利用单片机的部定时器使其工作在计数器模式 MODE1 下，改变计数 值 TH1 及 TL1 以产生不同的频率。 3.例如频率为 523Hz，其周期 T=1/523 S=1912uS，因此只要令计数器计时 956uS/1us=956，在每计数 956 次时就将 I/O 反相，就可得到中音 DO532Hz 。 计数脉冲值与频率的关系公式如下： N=Fi / 2 / Fr N：计数次数，Fi：音频脉冲频率，Fr：单片机的机器周期 4定时器初始值的求法如下： T=65536-N=65536-F