交通燈控制電路設(shè)計(共32頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)交通燈控制電路設(shè)計交通燈控制電路設(shè)計作者姓名：2B專業(yè)名稱：測控技術(shù)與儀器指導(dǎo)教師：2B 講師精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘要摘要 本設(shè)計主要分為三大模塊:輸入控制電路、時鐘控制電路和顯示電路。以AT89C51 單片機為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了 AT89C51 芯片的 P0 口設(shè)置紅燈、綠燈和黃燈的燃亮功能；為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采用了 74LS14 施密特觸發(fā)器芯片的消抖電路，避免了系統(tǒng)因輸入信號抖動產(chǎn)生誤操作；顯示時間直接通過AT89C51 的 P2 口輸出，由 CD4511 驅(qū)動 LED 數(shù)碼管顯示紅燈燃亮?xí)r間。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞

2、：AT89C51 LED 顯示 交通燈 控制精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)AbstractAbstractThis design mainly divided into three modules: input control circuit, control circuit and the clock display circuit. With AT89C51 single-chip microcomputer as the center device to designing traffic light controller, realize the AT89C51 chip

3、P0 mouth red lights, a green light and set up the yellow lights brighten function; In order to system is stable and reliable, and USES 74 LS14 Schmitt toggle circuit chip away shaking, to avoid the system for the input signal jitter produce false operation; Show time directly through the P2 mouth AT

4、89C51 output, driven by CD4511 LED digital display red light lit the time.Keywords: AT89C51, LED, display, traffic, control 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 目錄目錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1 1 緒論緒論1.11.1 道路交通控制的發(fā)展背景道路交通控制的發(fā)展背景隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化速度加快，機動車輛占有量急劇增加，由此引發(fā)出日益嚴(yán)重的交通問題：交通擁擠甚至堵塞，交通事故頻繁，空氣和噪聲污染嚴(yán)重，公共運

5、輸系統(tǒng)效率下降等。解決這一問題通常有兩種辦法，一種是修路造橋，這對道路交通狀況的改善是一種最直接的辦法，但它需要巨額的投資，且在城市中心區(qū)受拆遷的限制，很難實施另一種是在現(xiàn)有的道路交通條件下，實施交通控制和管理，充分發(fā)揮現(xiàn)有道路的通行能力，大量事實已經(jīng)證明這種方法的有效性。通常，一個經(jīng)驗豐富的交通警察能在極短的時間內(nèi)把一個交叉路口的交通阻塞緩解或解除，但他的作用范圍往往局限于單個交叉路口。而現(xiàn)代的道路交通非常復(fù)雜，常常是幾個或幾十個甚至是成百上千路口互相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，任何一個經(jīng)驗豐富的交通警察都無能為力了因此，人們越來越關(guān)注把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)用于交通管理，從而促進(jìn)了交通自動控制技術(shù)的不斷發(fā)

6、展。11.21.2 道路交通控制的目的和作用道路交通控制的目的和作用道路交通控制的目的可定義為：在確定的行政規(guī)定約束下，采用合適的營運方法來確保公共和私人運輸方式具有最佳的交通運行狀態(tài)。圍繞這一目的研制出的道路交通控制系統(tǒng)，把受控對象看成一個整體，采用對交通流科學(xué)地時間分割的方法，最大限度地保證交通流運動的連續(xù)性，使受控區(qū)域的交通流減少沖突，同時平穩(wěn)地、有規(guī)則地運動。道路交通控制的作用主要表現(xiàn)為以下幾個方面：11)改善交通秩序，增加交通安全。 2)減少交通延誤，提高經(jīng)濟(jì)效益。 3)降低污染程度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。4)節(jié)省能源和土地消耗。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2 2 設(shè)計設(shè)計方案

7、與比較方案與比較2.12.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)下圖1為本設(shè)計十字路口交通信號燈控制示意圖，信號燈的動作受按鍵開關(guān)總體控制： 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Jul-2007Sheet of File:J:ydexiong交交交交交交交交.ddbDrawn By:RGNDGNorthRGNDGEastRGNDGWestRGNDGSouthP0.0P0.1P0.2P0.3圖 1 十字路口交通信號燈控制示意圖1)按一下開始按鍵，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)動作；2)按一下停止按鍵，所有信號燈全部熄滅；3)三基色發(fā)光管與

8、AT89C51 的連接圖 1 所示，其中奇數(shù)口代表紅色, 偶數(shù)口代表綠色,奇偶同用為黃色。當(dāng)只有奇數(shù)口輸出 1 時，紅燈亮；當(dāng)只有偶數(shù)口輸出1 時，綠燈亮；當(dāng)兩個輸出都為 1 時，黃燈亮。4)本設(shè)計，紅燈亮9S，綠燈亮5S，綠燈閃亮2S，黃燈亮2S。具體控制要求見表1。表1 十字路口交通信號燈控制要求信號綠燈亮綠燈閃亮黃燈亮紅燈亮東西時間5s2s2s9s精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)信號紅燈亮綠燈亮綠燈閃亮黃燈亮南北時間9s5s2s2s2.22.2 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計2.2.12.2.1 方案比較方案比較方案一 本方案主要以 8031 為核心，用一塊 74LS373 鎖存器

9、，2764 擴(kuò)展片外存儲器。電路特點擴(kuò)展電路復(fù)雜。圖 2 方案一方框圖方案二本方案主要以 AT89C51 為核心，利用 8255 擴(kuò)展 I/O 口。電路特點 I/O 口總數(shù)較多。圖 3 方案二方框圖方案三本電路采用 AT89C51 為核心，用一塊 CD4511 譯碼器，一塊 74LS14 反相器（施密特）解決按鍵抖動問題。采用 AT89C51 芯片使電路更加智能化，可靠性高，電路成本大大下減。用三基色發(fā)光管形象的把交通燈模擬出來，更好達(dá)到設(shè)計的效果。電路特點系統(tǒng)電路簡單，容易實現(xiàn)，不用擴(kuò)展 I/O 口。提供 5V 工作電壓停止開始復(fù)位控制按鍵8031模擬 8 只發(fā)光二極管驅(qū)動顯示電路驅(qū)動顯示電

10、路電源74LS373 8D 鎖存器鎖存器2764 片外存儲器停止開始復(fù)位復(fù)位提供 5V 工作電壓控制按鍵AT89C51擴(kuò)展口擴(kuò)展口8255交通燈模擬 8 只發(fā)光二極管四方向的 LED 顯示電路 4*LED電源電源提供 5V 工作電壓停止開始復(fù)位控制按 鍵硬件消抖電路74LS14程序控制芯片AT89C51電源指示燈,CPU 指示燈電路模擬交通燈發(fā)光管電路,四路方向燈。三基色發(fā)光管 4 只CD4511 譯碼器電路LED數(shù)碼管12MHZ 時鐘電路電源電源精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4 方案三方框圖2.2.22.2.2 方案論證與確定方案論證與確定綜合上述三個方案，各有特點和缺點:方

11、案一：采用老式的 8031，其本身無內(nèi)部存儲器，為了擴(kuò)展電路，使電路復(fù)雜化，而且無按鍵消抖電路，容易發(fā)生誤操作，難以實現(xiàn)設(shè)計目的。方案二：采用 AT89C51 和擴(kuò)展口 8255 組成，電路 I/O 口較多，但在本電路中造成 I/O 口浪費和成本的提高。同樣無消抖電路，容易發(fā)生誤操作。方案三：采用 AT89C51、CD4511 譯碼器和 74LS14 施密特反相器，且用三基色發(fā)光管，本方案克服了方案一和方案二之中共同存在的容量少、無消抖、成本較高、電路復(fù)雜的問題。系統(tǒng)電路不復(fù)雜，設(shè)計合理，可靠性高，較容易實現(xiàn)交通燈的控制。所以，經(jīng)論證和比較決定采用第三個方案更符合實際和經(jīng)濟(jì)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情

12、為你奉上專心-專注-專業(yè)3 3 系統(tǒng)原理分析系統(tǒng)原理分析3.13.1 工作原理簡介工作原理簡介當(dāng) AT89C51 上電復(fù)位后，給 AT89C51 置數(shù),讓四方向的紅燈全亮,四方向的 LED全顯示 0。進(jìn)行測試,后等待開始命令。當(dāng)按下開始按鈕,中斷 INT1 非響應(yīng),并執(zhí)行中斷服務(wù)子程序:南北紅燈亮,東西綠燈亮 5S南北紅燈亮,東西綠燈閃亮 2S南北紅燈亮,東西黃燈亮 2S延時 1S東西紅燈亮,南北綠燈亮 5S東西紅燈亮，南北綠燈閃亮 2S東西紅燈亮,南北黃燈亮 2S不斷循環(huán)上述過程。LED 數(shù)碼管同時倒計時顯示四方向紅燈亮的時間。當(dāng)有停止命令,按下 SB2,INT0 非響應(yīng),因為其為優(yōu)先級中斷

13、,所以不管 INT1 非執(zhí)行到任何地方都中斷。INT0 非中斷響應(yīng)后,LED 數(shù)碼管與交通燈全滅,等待再次開始.3.23.2 總體方框圖總體方框圖見圖見圖 4 43.33.3 系統(tǒng)電路模塊分析系統(tǒng)電路模塊分析3.3.13.3.1 消抖電路消抖電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,按鍵起到了人機對話的主要設(shè)備,用于向單片機應(yīng)用系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、程序和操作命令。當(dāng)按鈕按下或松開時，會向單片機 CPU 輸入一個 0 電平或 1 電平，CPU 根據(jù)接收到的 0 或 1 電平信號，決定具體的操作。但是，在按鍵的按下和松開時，開關(guān)的機械觸點會產(chǎn)生抖動，一般抖動時間是 510ms 左右，抖動的波形如圖 5。在拉動期間 CPU

14、 不能按收到穩(wěn)定的電平而無法做出正確的判斷，因此，需在對按鈕進(jìn)行去抖動處理。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 5 按鈕產(chǎn)生抖動的波形示意圖為了消除抖動,如圖 6 所示,是利用反相器集成電路來實現(xiàn)消除抖動功能的。當(dāng)開始按鈕按下時，反相器的端為高電平，盡管按下按鍵會產(chǎn)生抖動，但由于反相器的作用，在端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的低電平。在按鈕松開的過程中，由于變?yōu)榈碗娖剑瑯佑捎诜聪嗥鞯淖饔茫诙水a(chǎn)生一個穩(wěn)定的高電平。停止消抖動電路原理一樣。12U1A74LS14SB1SW-PBR11kR210k+C11ufVCCGNDINT1.圖 6 除抖動電路原理圖74LS14 芯片介紹：74LS14 是一個 6

15、 反相器，如果輸入端為高電平， 那么輸出為低電平。 如果輸入低電平，那么輸出為高電平。 本電路用 74LS14 而不用 74LS04。74LS14 與 74LS04 都是 74 系列的非門。兩者不同的是輸入不一樣。74LS04 輸入是 TTL 電平，74LS14 輸入是施密特輸入（有滯回特性） 。因為輸入不一樣，兩個芯片的應(yīng)用場合也有所不同。74LS04 多用于板內(nèi)一般數(shù)據(jù)的“非”控制，而 74LS14 一般用于某些信號的整形或者異受干擾信號的緩沖等。大部分情況下 74LS14 可以替代 74LS04。33.3.23.3.2 振蕩、時鐘電路和振蕩、時鐘電路和 CPUCPU 時序時序1)振蕩、時

16、鐘電路精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)振蕩、時鐘電路。如圖 7 所示，時鐘是單片機的心臟，各部分都以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍的工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有內(nèi)部時鐘和外部時鐘兩種。本設(shè)計利用 AT89C51 內(nèi)部一個高增益的反相放大器，XTAL1 和 XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。這兩個引腳外接一個石英晶體或陶瓷諧振器就可以與片內(nèi)振蕩器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。對外接電容的要求雖然沒有嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性。對電容 C4

17、和電容 C5 的要求為：石英晶體：30PF10PF；陶瓷諧振器：40PF10PF。把一個 12.0MHZ 晶振和兩個 33PF 電容器組成的外部時鐘振蕩電路，接于XTAL1（19 腳）和 XTAL2（18 腳）之間。這樣振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。C433pfC533pfY112MHZGNDX1X2圖 7 時鐘電路2)CPU 時序單位因為單片機系統(tǒng)經(jīng)常要控制一些外部的實時器件,這需要單片機系統(tǒng)提供實時的時鐘信號,為了與 CPU 同步故必須采用同樣的時鐘信號。單片機以晶體振蕩器的振蕩周期(或外部引入的時鐘周期)為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準(zhǔn)。振蕩頻率二分頻后形

18、成狀態(tài)周期或稱 s 周期，所以，1 個狀態(tài)周期包含有 2 個振蕩周期。Fosc 振蕩頻率 l2 分頻后形成機器周期 MC。所以，1 個機器周期包含有 6 個狀態(tài)周期或 12 個振蕩周期。1 個到 4 個機器周期確定一條指令的執(zhí)行時間，這個時間就是指令周期。AT89C51 單片機指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時間都在 1 個到 4 個機器周期之間。4 種時序單位中，振蕩周期和機器周期是單片機內(nèi)計算其它時間值(例如，波精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)特率、定時器的定時時間等)的基本時序單位。下面是本設(shè)計單片機外接晶振頻率12MHz 時的各種時序單位的大小：振蕩周期1/fosc=1/12MHz

19、=0.8335us狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHz=1.6665us機器周期=12/fosc=12/12MHz=1us指令周期=(14)機器周期=14us3.3.33.3.3 復(fù)位電路復(fù)位電路當(dāng) MCS-5l 系列單片機的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。本設(shè)計的 AT89C51 的系統(tǒng)時鐘頻率為 12MHZ，那么，它的復(fù)位脈沖至少應(yīng)為 2us 以上。復(fù)位期間，ALE、P0 口、P1 口、P2 口和 P3 口都要保持高PSEN電平。復(fù)位后 SP=07H，此時堆棧的棧底為 07

20、H。內(nèi)容為 00H 的特殊功能寄存器表明復(fù)位后其值被清零。P0 口、P1 口、P2 口、P3 口這四個端口的鎖存器為 1，使它們?yōu)檩斎霠顟B(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。本設(shè)計采用了上電或開關(guān)復(fù)位。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖 8 所示。上電后，由于電容 C3 的充電和反相器的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 SB3 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。56U1C74LS14SB3

21、R510K+C310UFVCCGNDRESET圖 8 開關(guān)復(fù)位電路圖3.3.43.3.4 LEDLED 驅(qū)動顯示電路驅(qū)動顯示電路為了更加直觀的顯示紅燈燃亮?xí)r間,本設(shè)計采用了 LED 數(shù)碼管顯示。這里用常用的 8 字型數(shù)碼精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)管，既它由 8 只發(fā)光管組成，管子上所顯示的數(shù)字與 8 只 LED 管的發(fā)光情況相聯(lián)系。也就是說，我們要顯示一個數(shù)據(jù)其實就是控制數(shù)碼管上 8 只管的亮暗組合，具體顯示原理下面介紹。為了能驅(qū)動 LED 電路,本系統(tǒng)利用 CD4511BCD 碼七段碼譯碼器，特點如下：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS 電路，

22、能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動 LED 顯示器。1)CD4511 集成塊1A12A23LT4BI5LE6A37A48GND16VCC15f14g13a12b11c10d9eCD4511圖 9 D4511 引腳圖其功能介紹如下：4 腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段BI數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。：3 腳是測試輸入端，當(dāng) BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為 1，不管輸入狀態(tài)LT如何，七段均發(fā)亮，顯示“8” 。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 時，允許譯碼輸出。 LE=1 時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=

23、0 時的數(shù)值。A1、A2、A3、A4 為 8421BCD 碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g 為譯碼輸出端，輸出為高電平 1 有效。CD4511 的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管段選端接上限流電阻就可工作。邏輯功能如下表：表 2 CD4511 邏輯功能精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2)LED 數(shù)碼管1、LED 數(shù)碼管的外形如圖 10 所示1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp圖 10 LED 數(shù)碼管的外形圖2、LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同的字形。如 g,f,e,d,c,b,a 管腳上加上 3FH，SP

24、 上顯示 0，不亮其余為 TTL 高電平，全亮則顯示為 8。采用共陰極連接:LED 的輸入 a 至 g 與 CD4511 的輸出 a 至 g 相連接。輸 入輸 出十進(jìn)制或功能LELTD C B ABIa b c d e f g字型0123456789000000000011111111110 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0

25、1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1消 隱鎖 定燈 測 試1110 010 0 0 0 0 0 0鎖定在上一個 LE=0 時1 1 1 1 1 1 1精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3、驅(qū)動代碼表表 3 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值dop g f e d c b a 驅(qū)動代碼（16 進(jìn)制）00 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 0 0 0 0 0 1 1 006H2 0 1 0 1 1 0 1 15BH3 0 1 0 0 1 1 1 14FH4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 0 1 1 0 1 1 0 06

26、DH6 0 1 1 1 1 1 0 07DH7 0 0 0 0 0 1 1 107H8 0 1 1 1 1 1 1 17FH9 0 1 1 0 0 1 1 167H3)本設(shè)計的數(shù)碼管顯示模塊,用一個 CD4511 驅(qū)動四個數(shù)碼管,四個數(shù)碼管分別顯示東西南北四方向的紅燈燃亮的時間。P1.0 和 P1.1 控制數(shù)碼管。由于 AT89C51 單片機的 I/O 口輸出電流只有約 1.2mA,驅(qū)動能力不夠,P1 口輸出應(yīng)先接三極管的基極，放大電流后，集電極再接數(shù)碼管的接地端。電路圖如下圖 11 所示:A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14T4511GNDVCCabcd

27、efg1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS1BLUECC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS2BLUECC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS3BLUECC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS4BLUECCgfedcbagfedcbaabgcfdeedfcgbaS1NPNP1.0S2NPNP1.1R71KR81KP2.0P2.1P2.2P2.3圖 11 驅(qū)動數(shù)碼管顯示圖3.3.53.3.5 AT89C51AT89C51 芯片控制電路芯片控制電路1)AT89C51 芯片簡介AT89C5

28、1 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的,一種帶 4K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案,功能強大,適合于許多較復(fù)雜的控制應(yīng)用場合

29、。AT89C51 的管腳排列如圖 12：EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10圖 12 AT89C51 引腳圖2)設(shè)計主要用到 AT89C51 的 P0 口、P1 口、P2 口、(P3.2)、(P3.3)、RST、ALE、0INT1INT、 XTAL1 和 XTAL2。

30、具體功能介紹如下：VPPEA/P0.0-0.7：是漏極開路雙向口，可以寫為1使其狀態(tài)為懸浮用作高阻輸入。P0也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作數(shù)據(jù)總線。 P1.0-1.7：是帶內(nèi)部上拉的雙向口，向P1口寫入時，P1口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時，被外部拉低的P1口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。P2.0-2.7:是帶內(nèi)部上拉的雙向口，向 P2 口寫入 1 時,P2 口被內(nèi)部上拉為高電平,可用作輸入口當(dāng)作為輸入腳時，被外部拉低的 P2 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。(P3.2) ：外部中斷0。0INT精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)(P3.

31、3) ：外部中斷1。1INTRST: 復(fù)位輸入線。當(dāng)晶振在運行中，只要復(fù)位管腳至少出現(xiàn)2個機器周期高電平即可復(fù)位。 ALE: 地址鎖存允許/編程線。訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下，ALE 輸出信號恒定為1/6 振蕩頻率。并可用作外部時鐘或定時,注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個ALE脈沖將被忽略。:片外程序存儲器訪問/編程器電源線。在訪問整個外部程序存儲器時，VPPEA/ 必須置低。如果為高時，將執(zhí)行內(nèi)部程序，除非程序計數(shù)器包含大于片內(nèi)EAFLASH 的地址。5XTAL1: 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入。XTAL2：反相振蕩放大器輸出。3)為了實現(xiàn)設(shè)計的目的,用

32、AT89C51 控制外圍電路。P0 口低四位控制四方向的紅燈、綠燈和黃燈,P1 控制四方向 LED 數(shù)碼管。考慮到 P1 口輸出電流小，驅(qū)動發(fā)光管電壓不夠，先接上拉電阻，后再驅(qū)動發(fā)光管發(fā)亮。顯示時間直接通過 P2 口輸出到CD4511 的輸入端。外部中斷 0 和外部中斷 1 控制單片機的停止和開始工作。ALE引腳接限流電阻 R6，后使發(fā)紅光的二極管亮，達(dá)到顯示電源和 CPU 指示燈效果?？傇韴D如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167

33、P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10Q1805112U1A74LS1434U1B74LS1456U1C74LS14SB1SW-PBSB2SW-PBSB3SW-PBR11kR210kR410kR31kR510KR6100C433pfC533pf+C11uf+C21uf+C310UFVCCGNDVCCGNDD9LEDY112MHZGNDVCCVCCGNDGNDA7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F

34、15G14T4511GNDVCCabcdefgP1.0P1.112J1CON21234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS1BLUECC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS2BLUECCVCC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS3BLUECC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS4BLUECCGNDgfedcbagfedcbaabgcfdeedfcgbaS1NPNP1.0S2NPNP1.1R71KR81KVCCR95.1kR105.1kR115.1kR125.1k.001122North001

35、122East001122South001122WestP0.1P0.0P0.2P0.3P0.0P0.1P0.2P0.3.abcde圖 13 總原理圖在以上各部分獨立設(shè)計時，考慮了各部分的可實現(xiàn)性，在整個系統(tǒng)的原理設(shè)計時具體端口功能如下 ：P0.0 南北方向綠燈控制口 P0.1 南北方向紅燈控制口P0.2 東西方向綠燈控制口 P0.3 東西方向紅燈控制口 P1.0 東西 LED 數(shù)碼管控制口P1.1 南北 LED 數(shù)碼管控制口P2.0 CD4511 A 輸入口精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)P2.1 CD4511 B 輸入口P2.2 CD4511 C 輸入口 P2.3 CD4511

36、D 輸入口3.3.63.3.6 輔助電源設(shè)計輔助電源設(shè)計 硬件要工作，要有電源供電。本設(shè)計用到+5V 電源。具體電路用到整流橋和7805 穩(wěn)壓器等。.T1TRANS11234D3BRIDGE1C110.1UFC130.1UFC102200UFC122200UFD10LEDVin1GND2Vout37805R131K6V220V.5V圖 14 電源設(shè)計圖3.43.4 程序設(shè)計程序設(shè)計硬件系統(tǒng)作為實體，為單片機工作提供了基礎(chǔ)和條件，但要使單片機有效工作，還必須有軟件配合。概括地說，計算機的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和程序設(shè)計語言三部分。但單片機由于硬件支持和需要所限，為特定應(yīng)用而設(shè)計的軟件不明

37、顯區(qū)分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而是把兩者結(jié)合起來，只是程序設(shè)計時采用模塊化設(shè)計，使軟件系統(tǒng)設(shè)計方便，有易于維護(hù)。3.4.13.4.1 主程序設(shè)計主程序設(shè)計本設(shè)計用到 AT89C51 單片機的兩個外部中斷源(和)，是開始0INT1INT1INT控制,是停止控制。主程序開始先進(jìn)行初始化。程序主要設(shè)計如下：0INTORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT_A ；外部中斷 0 入口ORG 0013HAJMP INT_B ；外部中斷 1 入口精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ORG 0030HMAIN： MOV A， #0FAH ；所有方向紅燈MOV P0，AMOV A

38、，#00H ；四方向同時為“” MOV P2， ACLR P1.0 ；位選東西、南北 LEDCLR P1.1SETB EA ；開中斷打開CLR IT0 ；低電平觸發(fā)有效CLR IT1 ；低電平觸發(fā)有效SETB EX0 ；外部 0 中斷開放SETB EX1 ；外部 1 中斷開放SETB PX0 ；外部 0 停止優(yōu)先中斷3.4.23.4.2 P0P0 口的算法口的算法 P0 口輸出控制三基色發(fā)光管，實現(xiàn)對模擬的交通燈的控制。P0 口的具體控制為：南北紅燈亮,東西綠燈亮 5S南北紅燈亮,東西綠燈閃亮 2S南北紅燈亮,東西黃燈亮 2S東西紅燈亮,南北綠燈亮 5S東西紅燈亮，南北綠燈閃亮 2S東西紅燈亮

39、,南北黃燈亮 2S。具體字節(jié)算法如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4 P0 口的字節(jié)表3.4.33.4.3 程序流程圖程序流程圖1)主程序流程圖：南北時間東西時間P0 口字節(jié)狀態(tài)南北禁止通行，東西可以通行5S5SF6南北紅燈亮東西綠燈亮F2南北紅燈亮東西綠燈滅2S2SF6南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮2S2SFE南北紅燈亮東西黃燈亮南北時間東西時間P0 口字節(jié)狀態(tài)東西禁止通行，南北可以通行5S5SF9南北紅燈亮東西綠燈亮F8南北紅燈亮東西綠燈滅2S2SF9南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮2S2SFB南北紅燈亮東西黃燈亮開始P0 口 紅燈 全亮，LED 全顯示

40、 0外部開中段等待外部中斷 1子程序外部中斷 0子程序開中斷置數(shù)SETB EACLR IT0CLR IT1SETB EX0SETB EX1SETB PX0結(jié)束精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 15 主程序流程圖2)外部中斷 1 程序流程圖：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) INT1程序外部中斷1子程序南北紅燈亮，東西綠燈亮。R5=（#09H）送P2口顯示9調(diào)用延時1S，R5-1。內(nèi)容送P2顯示8判斷綠5S是否R5=#04H？南北紅燈亮，東西綠燈閃。2S閃2次，每次1亮1滅用時1SR5-1=#02H？判斷閃2S是否完成，并送R5至P2口顯示南北紅燈亮，東西黃燈亮。調(diào)用延時1

41、S。R5-1，內(nèi)容送P2顯示當(dāng)前值R5=#00H？判斷黃燈亮2S是否完成？NYNYNY南北紅燈亮，東西綠燈亮。R5=（#09H）送P2口顯示9P1口位選中南北LED調(diào)用延時1S，R5-1。內(nèi)容送P2顯示8判斷綠5S是否R5=#04H？東西紅燈亮，南北綠燈閃。2S閃2次，每次1亮1滅用時1SR5-1=#02H？判斷閃2S是否完成，并送R5至P2口顯示東西紅燈亮，南北黃燈亮。調(diào)用延時1S。R5-1，內(nèi)容送P2顯示當(dāng)前值R5=#00H？判斷黃燈亮2S是否完成？NYNYNYP1口位選中東西LED圖圖3.3-4 INTO程程序序圖 16 外部中斷 1 流程圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4

42、4 元件參數(shù)設(shè)定元件參數(shù)設(shè)定4.14.1 復(fù)位元件電路選折復(fù)位元件電路選折AT89C51 在通電后要可靠復(fù)位，必須在 RESET 端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖。正脈沖保持在 10ms 以上方可。當(dāng)采用 12MHZ 的晶振時，復(fù)位電路元件 R5 與 C3 的求法如下： T 的公式：TR5*C3，令 R5=10K，則 C3=10uF。6RTKms1010所以復(fù)位電路的 R5 取 10K,C3 取 10uF。4.24.2 消抖電路元件選折消抖電路元件選折只要按下按鍵的時間大于 2 個機器周期，AT89C51 就能讀取正確的信號。當(dāng)采用 12MHZ 的晶振時，本電路的時鐘周期=1/fosc 時：OSCT按下

43、時間 T2（24/fosc=2us）。根據(jù) =10ms，所以取電阻CRR1=R3=1K、R2=R4=10K、C1=C2=1uF。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5 5 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試5.15.1 系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除5.1.15.1.1 硬件調(diào)硬件調(diào)試試?yán)秒妷悍y量各連線是否正常，有無短路現(xiàn)象。在硬件系統(tǒng)成型后,上電后通過測量單片機各管腳的電壓,發(fā)現(xiàn) CPU 能否正常運行上電復(fù)位工作正常。三個按鍵能否分別實現(xiàn)開始、停止和復(fù)位的功能。給單片機 P0 與 P2 口加在不同的電平，會有不同的狀態(tài)，說明硬件系統(tǒng)正常。在調(diào)試硬件的過程中,我碰到如下問題:1)通電后,LE

44、D 數(shù)碼管部分亮,有個數(shù)碼管存在亂碼現(xiàn)象。通過反復(fù)檢查，原來是銅線布的過密，有些銅線引起短路。2)通電后，有些燈管不亮。通過交流毫伏表檢查，發(fā)現(xiàn)是有個燈管引腳接反，有個無接地。3)通電后，開始按鍵和停止按鍵，按下無反應(yīng)。通過檢查，發(fā)現(xiàn)停止按鍵的有個引腳沒接電源和同開始按鍵相接的極性電容接反了。經(jīng)過思考問題和反復(fù)調(diào)試，最終把以上問題解決了，達(dá)到設(shè)計的目的。5.1.25.1.2 軟件調(diào)軟件調(diào)試試在硬件的基礎(chǔ)上，裝上 AT89C51 單片機進(jìn)行軟硬調(diào)制，對編寫好的程序不斷的進(jìn)行測試，以達(dá)到最佳的狀態(tài)。在 WAVE6000 軟件上，經(jīng)過反復(fù)修改，達(dá)到設(shè)計目的，程序調(diào)試如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專

45、心-專注-專業(yè)5.25.2 系統(tǒng)的實際效果系統(tǒng)的實際效果1)能實現(xiàn)表 1 功能。2)能實現(xiàn) 9S 倒計時顯示功能，同時還有電源和 CPU 指示燈效果。3)能實現(xiàn)復(fù)位，開始，停止功能。6 6 結(jié)束語結(jié)束語本系統(tǒng)功能設(shè)計完善，采用 AT89C51 單片機為核心，具有實用，方便，靈活的特點。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，車輛日益增多將成為一種發(fā)展趨勢，所以要有一套安全可靠的交通指示燈。本電路在原來的模擬交通燈上，引進(jìn)了紅燈時間數(shù)字顯示，克服了人們在等待時的心急的心情。減少了紅燈未滅，闖紅燈的現(xiàn)象。本設(shè)計軟件和硬件相結(jié)合，有相當(dāng)大的難度，同時也有很大的實用性。在本設(shè)計中，我熟練掌握了單片機硬件設(shè)計和接口技術(shù)

46、，同時 AT89C51 芯片、譯碼器、LM7805 電源等電路有了一定的了解，掌握了各種集成電路及其相關(guān)元器件的使用。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1夏立國.現(xiàn)代城市交通發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展理念的轉(zhuǎn)變分析J.城市車輛,2007,(9):20-23.2章家?guī)r,謝富春.城市交通燈控制系統(tǒng)電路設(shè)計J.國外電子元器件,2004,(11):11-13.3李仁發(fā),肖玲,吳強.數(shù)字邏輯設(shè)計M.北京:人民郵電出版社,2006.4唐競新.數(shù)字電子電路M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.5鄧興成,姜寶鈞,何光普,張建平,汪志剛.單片機原理與實踐指導(dǎo)M.樂山:樂山師范學(xué)院出版社,2005.

47、6吳金戌.8051 單片機實踐與應(yīng)用研究M.北京:清華大學(xué)出版社,2002.7馬崇林.單片機基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)篇J.家庭電子,2004,(3):10-16.8楊振江.流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例M.北京:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.9李勇.簡易交通燈系統(tǒng)的軟件設(shè)計J.工業(yè)控制計算機,2007,(5):25-29.10張春玲.教學(xué)難點解析J.河北廣播電視大學(xué)學(xué)報,2002,(3):9-15.Design of the Transportation Light Controlling Electric Circuit Huang HeDepartment of Physics and Electronic Information ScienceElectronic Information Project 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄附錄主程序：ORG