1、基于單片機(jī)的智能交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)誠(chéng)信承諾書本人鄭重承諾：本人承諾呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)?基于單片機(jī)的智能交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立開展研究取得的成果,文中引用他人的觀點(diǎn)和材料,均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn),設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠.本人簽名：日期：年月日基于單片機(jī)的智能交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要近年來隨著科技的飛速開展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入,同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)限制檢測(cè)技術(shù)日益更新.在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)限制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用,僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合,加以完善.十字路口車輛穿梭,行人熙攘,車行車道,人行人道,有

2、條不紊.那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？ 靠的 就是交通信 號(hào)燈 的自動(dòng) 指揮 系統(tǒng).交通信號(hào)燈限制方式很多 .本系統(tǒng)采 用STC89C52RCL 片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和 74HC245 電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件,設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)通過兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示,并能通過按鍵對(duì)定時(shí)進(jìn)行設(shè)置.本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng).關(guān)鍵詞：交通燈；單片機(jī)；顯示；計(jì)時(shí)；車流量DesignandimplementationofintelligenttrafficlightscontrolbasedonMCUAbstractInrecentyearsalongwithther

3、apiddevelopmentofscienceandtechnology,SCMapplicationsarecontinuallydeepening,andpromotethetraditionalcontroldetectiontechnologyisupdated.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofthemicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent,onlySCMknowledgeisnotenough,shouldbebasedo

4、nspecifichardwarestructureofhardwareandsoftwarecombination,tobeperfect.Crossroadsshuttlevehicles,pedestriansbustling,cardealershiptrafficlane,peoplewalkways,everythingingoodorderandwellarranged.Sowhattorelyontorealizeitinorder?Isthetrafficlightsontheautomaticcommandsystem.Alotoftrafficsignalcontrol.

5、ThissystemusesSTC89C52RCand74HC245systemandthesmallesttransistordrivingcircuitandaperipheryofthekeysanddigitaltubedisplayandotherparts,adesignbasedonthesinglechipdesignoftrafficlights.Designthroughoneoftwocommoncathodenixietubedisplay,andcanbekeytoregularset.Thissystemispractical,simpleoperation,str

6、ongexpandingfunction.Keywords:Trafficlight,SCM,Display,Timing,Trafficflow目錄1 前言 11.1 本設(shè)計(jì)的目的及意義 11.2 本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的開展概況及存在的問題 21.3 本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題 32 方案介紹 32.1 設(shè)計(jì)原理 32.2 方案選擇 42.3 分析問題 52.4設(shè)計(jì) 73.1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成：73.2 單片機(jī)系統(tǒng)及其歷史 73.3 單片機(jī)內(nèi)部組成以及引腳介紹 83.4 單片機(jī)最小系統(tǒng) 103.5 LED 顯示 123.6 數(shù)碼管顯示 133.7 信號(hào)顯示驅(qū)動(dòng)電路 153.8 鍵盤輸入電路 153.

7、9 紅外接收原理 164 軟件設(shè)計(jì) 174.1 定時(shí)器的設(shè)置 184.2 中斷程序的設(shè)置 185 調(diào)試 185.1 斷電調(diào)試 185.2 通電調(diào)試 195.3 功能局部的測(cè)試 196 結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 21謝辭 22附錄 231前言當(dāng)今社會(huì),科技不斷的開展,作為微控技術(shù)其中一局部的單片機(jī)也緊跟著腳步,正在迅速開展,普遍運(yùn)用到了人們生活的各個(gè)領(lǐng)域.它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的限制技術(shù)發(fā)生了本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變.可以說單片機(jī)的創(chuàng)造對(duì)于以往的限制技術(shù)來說就像是一場(chǎng)革命.無論在日常生活中,我們所用到的電飯煲,洗衣機(jī),冰箱等等,還是在工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化限制,電子領(lǐng)域的數(shù)據(jù)收集等等,都能看到單片機(jī)存在的身影,在微控領(lǐng)域占據(jù)了

8、極高的地位.所以單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用是高科技領(lǐng)域的一個(gè)里程碑.所以我們有必要更加深入掌握有關(guān)單片機(jī)的知識(shí)以及其應(yīng)用技術(shù).本文正是運(yùn)用單片機(jī)來制作一個(gè)模擬的智能交通燈,通過此交通燈來智能限制十字路口的交通,有效、科學(xué)的限制引導(dǎo)過往的車輛和人流.1.1 本設(shè)計(jì)的目的及意義本設(shè)計(jì)的目的是制作一個(gè)比較符合實(shí)際情況,價(jià)格低廉而不乏性能的交通燈智能操控系統(tǒng).通過對(duì)現(xiàn)在的交通燈的了解和研究,本人打算使用紅外線檢測(cè)傳感、根據(jù)實(shí)際情景來改變智能化限制的技術(shù).系統(tǒng)除了一般的交通燈的功能之外,還可以通過檢測(cè)十字路口車的數(shù)量的多少來限制紅綠燈時(shí)間的改變.不僅如此,除了自動(dòng)限制紅綠燈的變化之外,在緊急的特殊情況下,還可以手

9、動(dòng)的變換紅綠燈來使一些特殊的車輛快速通過交通路口等.由于根據(jù)綜合情況考慮到經(jīng)濟(jì)和實(shí)際運(yùn)用等等,本人使用單片機(jī)來限制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作,跟ARM這種功能等各方面更加完善的限制方案相比,單片機(jī)確實(shí)是無法比較的.然而,正是由于如此,怎么通過單片機(jī)的設(shè)計(jì)來發(fā)揮出其最大的成效才能表達(dá)出本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在.總的來說,本設(shè)計(jì)意義有如下 4 個(gè)方面：(a)用單片機(jī)這個(gè)完善的限制系統(tǒng)在交通燈應(yīng)用的這個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)與運(yùn)用.(b)從人性話的角度來設(shè)計(jì)交通燈.(c)探究全新的交通燈治理系統(tǒng).(d)通過紅外線傳感器來檢測(cè)車流量,以到達(dá)自動(dòng)調(diào)整紅綠燈時(shí)間的功能.這次除了運(yùn)用單片機(jī),還運(yùn)用了可編程并行輸入輸出接口芯片當(dāng)作中央件來完

10、成交通燈限制器的設(shè)計(jì),對(duì)交通十字路口路口進(jìn)行治理.通過單片機(jī)來限制硬件電路,進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情況的模擬,實(shí)現(xiàn)紅綠燈之間的轉(zhuǎn)換,使之按次序點(diǎn)亮.通過 LE 躁碼管來顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間,紅綠燈采用紅、黃、綠 3 種發(fā)光二極管來顯示,而特殊緊急車輛的通過通過實(shí)時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn).用紅外線作為檢測(cè)車流量的方法,根據(jù)車流量的多少來智能的計(jì)算倒計(jì)時(shí)時(shí)間.1.2現(xiàn)在,交通燈遍布在各個(gè)道路上,疏通交通、 治理交通秩序全靠它.然而它確起始于上個(gè)世紀(jì).早在 1850 年,城市交叉口處持續(xù)增多,對(duì)交通帶來極大的不便,這個(gè)問題開始引起了大家的留意.在 1868 年英國(guó)的倫敦,開始了首次對(duì)交叉路口交通的限制,在那個(gè)時(shí)候,通過警察不斷的

11、更換其手上的旗子來指揮,這個(gè)限制的命令在當(dāng)時(shí)叫作旗語.40 年后,它被傳到了美國(guó)的紐約,而且迅速的在傳遍了全國(guó).由于城市電氣化的快速開展壯大,在 1914 年,俄亥俄州的克利夫蘭市出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)通過電力來限制的交通信號(hào)燈.5 年之后,紐約市開始將人工旗子限制的方式更換成電機(jī)限制的信號(hào)燈.在 1923 年的時(shí)候,GarrettMorgan 申請(qǐng)了專利 Morgan 交通信號(hào)燈,通用電氣公司買了這個(gè)專利.9 年后,電機(jī)限制信號(hào)燈取代了最后一個(gè)人工限制的旗子.由 1920 年至 1970年將 50 年的過程中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)燈在交通信號(hào)限制系統(tǒng)領(lǐng)域中成了主導(dǎo)的地位.以便能夠使相鄰的交叉口在一個(gè)交

12、通信號(hào)系統(tǒng)當(dāng)中,在設(shè)定的信號(hào)周期、相位差以及綠信比下正常運(yùn)行,人們創(chuàng)造了“七條線纜的連接方式,能夠讓相鄰的信號(hào)燈在一個(gè)系統(tǒng)限制的模式下運(yùn)行,盡管現(xiàn)在我們進(jìn)入了新世紀(jì),在某局部地方依然在使用這種根據(jù)七條線纜的連接方式.不僅如此,絕大多數(shù)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中所運(yùn)用的術(shù)語,即使到了現(xiàn)在,微處理限制器依然在使用.在上個(gè)世紀(jì)60年代初,計(jì)算機(jī)被引進(jìn)到交通信號(hào)限制系統(tǒng)中.在 1963 年,第一個(gè)計(jì)算機(jī)限制的交通信號(hào)限制系統(tǒng)在加拿大的多倫多市安裝,到了 20 世紀(jì) 70 年代,微處理器被普遍使用,相應(yīng)的硬件和軟件也逐漸開展起來.如今,交通限制變得越來越智能化,相信我們未來的交通必然是更加人性化,更加方便.自從

13、交通燈出現(xiàn)以后,交通的管制變得更加有效,在疏導(dǎo)車輛、提升道路的流暢性、降低交通事故的發(fā)生率等方面有積極的影響.在 1968 年的時(shí)候,聯(lián)合國(guó)出臺(tái)了?道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定?,給每一種信號(hào)燈的作用給出了定義.綠燈代表通行的意思,看見綠燈的車輛能夠通行,左轉(zhuǎn)彎或者右轉(zhuǎn)彎,要不然就是另外一個(gè)標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向.左右轉(zhuǎn)彎車輛的優(yōu)先級(jí)比直行的車輛和在人行道通行的路人要低.紅燈表示禁行的意思,看見紅燈的車輛應(yīng)該在交通路口的停車線后停車.黃燈表示警告的意思,看見黃燈的車輛要停一停,在停車線后的車輛應(yīng)該停止,不應(yīng)該向前行駛,如果車輛已經(jīng)非?？拷＼嚲€卻不能平安停車的時(shí)候可以通過.本設(shè)計(jì)的單片機(jī)限制交通燈就

14、是基于信號(hào)燈.2存在的問題：現(xiàn)在,我國(guó)的交通燈一般安裝交通路口,在顯眼的地方通過紅、黃、綠三種顏色的指示燈來指示.再增加一個(gè)倒數(shù)的數(shù)字顯示器來指導(dǎo)車輛.在一般的正常的行車情況下,車輛分流可以發(fā)揮其作用,然而依據(jù)車輛行駛過程中出現(xiàn)的實(shí)際情況,發(fā)現(xiàn)有以下缺陷：a、兩車道的車輛具有一樣的倒計(jì)時(shí)時(shí)間,而在十字路口,正常是一個(gè)車道為主干道,車輛比副干道的要多,所以正常來說時(shí)間應(yīng)該比它要長(zhǎng)一點(diǎn).R不能智能檢測(cè)車流量,紅綠燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間不會(huì)根據(jù)車流量的多少而改變,從而導(dǎo)致交通擁擠等情況.1.3 本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題本設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)并制作一個(gè)智能交通燈限制系統(tǒng).設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：A、熟練掌握單片機(jī)的用法與最小系統(tǒng)的搭

15、建.B、完成智能交通燈限制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì).G 應(yīng)具有智能判斷車流量功能.D 應(yīng)具有根據(jù)車流量智能設(shè)定紅綠燈時(shí)間功能.E、在制作的單片機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能,并完成演示.F、其他可擴(kuò)展功能.目前,限制單片機(jī)智能交通燈設(shè)計(jì)的因素主要有以下兩個(gè)：a、 根據(jù)各道路路口車流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)通行時(shí)間,由于這個(gè)問題就關(guān)系到了通過運(yùn)用什么技術(shù)來檢測(cè).正常情況下車流量檢測(cè)器通過傳感器加單片機(jī),再加上一些其他器件來運(yùn)行.考慮到整體情況,本人這次用紅外線來檢測(cè)車流量.b、考慮特殊車輛通行情況,設(shè)計(jì)緊急迫換開關(guān).例如消防車、救護(hù)車、警車等等,遇到這些緊急情況的話就要考慮到這些車輛的迅速通行,由于這都是性命攸關(guān)

16、的時(shí)刻,所以設(shè)計(jì)緊急迫換開關(guān)是必須的.而這個(gè)緊急迫換開關(guān)就關(guān)系到了程序的設(shè)計(jì),這個(gè)問題的實(shí)現(xiàn)難度對(duì)于本人來講也是一項(xiàng)挑戰(zhàn).2方案介紹這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)包含以下這幾個(gè)方面：a、設(shè)計(jì)交通燈狀態(tài)的治理方案；b、設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和周邊電路；c、設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)；d、設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路分布和接線；e、使用 C 語言編寫整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的程序,重點(diǎn)是緊急中斷系統(tǒng)的程序.2.1 設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)所用的部件包括以下這幾樣：STC89C52R 單片機(jī)及其最小系統(tǒng),除此之外,還有74HC245 勺驅(qū)動(dòng)電路和外圍的按鍵和用來看數(shù)字的數(shù)碼管,通過這些來完本錢人的這次畢業(yè)設(shè)計(jì).在一定的時(shí)間內(nèi)增加車輛平安

17、通過的數(shù)量和質(zhì)量.而且在車流量密集的時(shí)候通過系統(tǒng)的設(shè)定來改變主次干道的通過車輛的時(shí)間,減少交通密集和堵塞現(xiàn)象.除此之外,針對(duì)緊急特殊情況,系統(tǒng)還具備了緊急處理按鈕,通過這些按鈕可以讓一些如警車、 救火車、 救護(hù)車等快速通過,提升對(duì)特殊緊急狀況的應(yīng)變水平.通過單片機(jī)來掌控交通燈的運(yùn)行,可以讓單片機(jī)改變信號(hào)燈的輪流點(diǎn)亮,能滿足一般情況下的車輛運(yùn)行,當(dāng)然,接入 LED 數(shù)碼管就能夠顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者,更具人性化.這次設(shè)計(jì)在這樣根底之上,單片機(jī)限制系統(tǒng)對(duì)這種情況進(jìn)行了全面的整改,按實(shí)際情況掌控并指揮交通的運(yùn)作.系統(tǒng)總體框圖如圖 2,1 所示：鍵盤設(shè)置局部可以對(duì)模式進(jìn)行選擇,智能時(shí)間出現(xiàn)問題時(shí)還可以

18、對(duì)時(shí)間進(jìn)行人工調(diào)整,當(dāng)系統(tǒng)開始正常運(yùn)行時(shí),在調(diào)整交通燈的正常運(yùn)作顯示的時(shí)候,還將相對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)字灌輸?shù)綌?shù)碼管上,通過數(shù)碼管展現(xiàn)出來.與此同時(shí),還應(yīng)該時(shí)刻能夠檢查違規(guī)的車輛和具有突發(fā)的按鍵處理,實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)緊急情況處理的目的.急停按鈕以及違法檢驗(yàn)立即調(diào)用中斷.圖 2.1 系統(tǒng)的總體框圖根據(jù)這種情況,此次設(shè)計(jì)把單片機(jī)作為根本,以按鍵局部和紅外接受模塊局部作為輸入,交通燈顯示模塊和數(shù)碼管通過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行輸出.系統(tǒng)的總體框圖如圖 2,1 所示2.2 方案選擇a、限制器方案作為交通智能限制的中央,限制器的選擇十分重要.方案一：用 FPGM 行限制.方案二：用 PLC 進(jìn)行限制.方案三：51 系列單片機(jī),這是

19、一種較為實(shí)用的系統(tǒng).經(jīng)過各方面的綜合因素考慮.上面的 3 種限制方案都能夠漂亮的實(shí)現(xiàn)智能交通燈的運(yùn)行,雖然PLC以及FPGAS行操作的時(shí)候比較容易,但是它們的價(jià)格確實(shí)昂貴的.而本人的這次設(shè)計(jì)選的是方案三51 系列單片機(jī),由于它不但能夠完成智能通交通燈的限制,而且它的性能也非常好,價(jià)格也很廉價(jià),是個(gè)非常好的選擇.所以本人選擇了用的比較常用的 89C52 單片機(jī)當(dāng)作限制器.b、供電方案為了能夠讓交通燈在正常的狀態(tài)下運(yùn)作,應(yīng)該有一個(gè)穩(wěn)定的電源.本人的這次設(shè)計(jì)想到了兩種電源方案：方案一： 使用相對(duì)穩(wěn)定的外接電源.這個(gè)方案的好處是性能比較穩(wěn)定平安,并且還有各種相對(duì)完美的電路；缺陷是每一個(gè)局部都使用獨(dú)立的

20、電源,令系統(tǒng)變得更加復(fù)雜,并且有幾率改變電路電平.方案二：通過單片機(jī)限制模塊進(jìn)行電源的供應(yīng).優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,省資金；缺陷是輸出的功率低,導(dǎo)致電路不穩(wěn)定.綜合考慮到了本設(shè)計(jì)的情況,本人采用了第一套方案.c、顯小界面方案這次設(shè)計(jì)的運(yùn)用到了倒計(jì)時(shí)和紅綠燈等顯示.本人想到了以下幾個(gè)方案：方案一：全部通過數(shù)碼管來顯示.但是這樣只能實(shí)現(xiàn)局部符號(hào)和數(shù)字,并不能實(shí)現(xiàn)全部功能.方案二：全部通過點(diǎn)陣式 LED 顯示.缺點(diǎn)是這種方案比較復(fù)雜,而且程序比較難；但是功能全面,根本上能實(shí)現(xiàn)所需的功能.方案三：通過數(shù)碼管和點(diǎn)陣 LED 一起顯示.從實(shí)際狀況等各方面綜合因素考慮,本人選用方案三數(shù)碼管與LED燈一起來顯示時(shí)

21、問與狀態(tài)燈.這個(gè)方案不但實(shí)現(xiàn)了全部需求,實(shí)現(xiàn)起來又比較簡(jiǎn)單.d、輸入方案根據(jù)實(shí)際情況,本人想到了兩種方案：方案一：使用 8155 擴(kuò)展輸入輸出口以及鍵盤、顯示等.這種方案的優(yōu)勢(shì)是：比較靈活,而且含有 RA 防口計(jì)數(shù)器.假設(shè)用該方案,可提供較多 I/O 口,但操作起來稍顯復(fù)雜.方案二：通過在輸入輸出口線上接上按鈕開關(guān).該方案優(yōu)勢(shì)是：編程比較容易,使用起來比較方便,而且本錢更加低.缺點(diǎn)就是功能有限.從各方面因素考慮之后,本人使用方案二來實(shí)現(xiàn)輸入.2.3 分析問題我們假設(shè)設(shè)在一個(gè)十字路口上,分別有東西南北四個(gè)方向,在任意時(shí)候只可以讓其中一個(gè)方向的車輛通過,另外一個(gè)方向禁止通過,經(jīng)過一定時(shí)間后,將兩個(gè)

22、方向互換.說明：黑色代表燈亮,白色代表燈滅.一開始紅綠燈的狀態(tài)如下列圖a,然后到b、c、d,最后根據(jù)這個(gè)順序重復(fù)循環(huán),交通狀態(tài)如圖 2.2 所示：下面是具體的每一個(gè)交通燈的狀態(tài)顯示：圖 2.2 交通狀態(tài)a東西方向紅燈亮,車輛禁止通行,南北方向綠燈亮,車輛可以通行,倒計(jì)時(shí)13 秒時(shí)間只是方便演示.b 東西方向紅燈亮,禁止通行,南北方向黃燈亮,車輛應(yīng)該等待通行,倒計(jì)時(shí) 5 秒 時(shí)間只是方便演示.c南北方向紅燈亮,靜止通行,東西方向綠燈亮,車輛允許通行,倒計(jì)時(shí) 24 秒時(shí)間只是方便演示.d南北方向紅燈亮,車輛禁止通行,東西方向黃燈亮,倒計(jì)時(shí) 5 秒時(shí)間只是方便演示.等待時(shí)間倒計(jì)時(shí),緊接著回到狀態(tài)a下

23、面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下：表 2.1 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)東西綠燈0010南北紅燈0011南北綠燈1000南北黃燈0100東西南北四個(gè)交通口都含有紅綠燈以及數(shù)碼管,無論是哪一個(gè)交通口,但凡看到紅燈的應(yīng)該禁止通行,看見轉(zhuǎn)了綠燈就可以通過,如果黃燈亮了表示紅綠燈狀態(tài)即將發(fā)生變化.各方向的狀態(tài)以及紅綠燈狀態(tài)如上表 2.1.說明：0 表示滅,1 表示亮3硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成：為了滿足這次的交通燈設(shè)計(jì)所需要實(shí)現(xiàn)的功能,本人選用了 STC89C52RCS 片和外圍設(shè)備組成的最小系統(tǒng),代表紅、綠、黃三種顏色的 led 交通燈總共 14 個(gè),4 個(gè) 2 位LED 數(shù)碼管和包

24、括復(fù)位鍵、緊急限制按鍵等,紅外線接受器,驅(qū)動(dòng)電路模塊,假設(shè)干導(dǎo)線、電阻和電容.構(gòu)成了此次設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊.其具體的硬件電路總圖如圖 2.3 所示.本系統(tǒng)把單片機(jī)最小系統(tǒng)作為關(guān)鍵核心,由各個(gè)硬件模塊軟件為限制主體組成一個(gè)處理、智能限制為一體的封閉操控系統(tǒng).其中 P0用來送顯 LED數(shù)碼管的段選和位選,P1用來操控紅綠燈的亮暗,12MHz晶振接在單片機(jī)芯片引腳的 XTAL1 和 XTAL2 上,REST5I 腳接連接復(fù)位電路,P3 端口用來實(shí)現(xiàn)按鈕的限制.3.2 單片機(jī)系統(tǒng)及其歷史單片機(jī)是一塊集成在芯片上的微型計(jì)算機(jī),它的內(nèi)部包括有 CPU、存儲(chǔ)器,定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及中斷系統(tǒng),根本輸入/輸出簡(jiǎn)稱 I/

25、O接口電路等.由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是根據(jù)工業(yè)限制要求設(shè)計(jì)的,所以又稱作微限制器簡(jiǎn)稱 MCU.它在各方面都有良好的優(yōu)勢(shì),例如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,限制效果好,可靠性高、體積小、價(jià)格低,單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)非常重要的分支,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)限制、智能化儀器儀表、家用電器、電子玩具等各個(gè)不同的領(lǐng)域.單片機(jī)誕生于上世紀(jì) 70 年代,經(jīng)歷了三個(gè)階段：SCM、MCU、SOC.一開始的 SCM 單片機(jī)都是 8位或4位的.其中英特爾公司的 8051開展迅速.之后的MCS51系列的MCU單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用.現(xiàn)在高端的32位SOC單片機(jī)性能已經(jīng)到達(dá)了上世紀(jì)90年代中期專用處理器的水平,且價(jià)格低廉.所以越來越多

26、的制作業(yè)、工業(yè)離不開單片機(jī).單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)必須包含硬件局部和軟件局部,只有這樣才是完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng).軟件局部是指導(dǎo)硬件工作的指令集.沒有軟件局部,系統(tǒng)將無法正常工作.硬件局部那么是交通燈系統(tǒng)的根底.沒有硬件系統(tǒng)那么沒有所謂的交通燈系統(tǒng).只有將兩者結(jié)合,才能實(shí)現(xiàn)功能齊全的及交通燈系統(tǒng).3.3 單片機(jī)內(nèi)部組成以及引腳介紹8052是MCS-5整列單片機(jī)的典型芯片,不同型號(hào)一般程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不同,其余內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是完全相同,引腳也全部兼容.Atmel公司的 89系列開展很快,應(yīng)用也最為廣泛,和 8052引腳也完全相同,插座也相互兼容.所以用 89C52 代替 8051 時(shí),只要封裝相同就可以直接代

27、換.中央處理器CPU：交通燈系統(tǒng)的限制核心是單片機(jī),而單片機(jī)的限制核心是中央處理器.它與計(jì)算機(jī)的處理器一樣分為 4 字長(zhǎng)、8 字長(zhǎng)、16 字長(zhǎng)和 32 字長(zhǎng)等處理器,它與單片機(jī)的處理數(shù)據(jù)水平、限制功能、運(yùn)算速度等性能等性能有關(guān),因此,字長(zhǎng)是衡量 CPU*能的主要指標(biāo).CPU 由運(yùn)算器和限制器組成.各一個(gè) 8 位的算術(shù)邏輯單元簡(jiǎn)稱 ALU、累加器簡(jiǎn)稱 ACC、暫存器 B 和程序狀態(tài)存放器 簡(jiǎn)稱 PSW 構(gòu)成了 CPUB 運(yùn)算器.所述限制器包括程序計(jì)數(shù)器 P.,指令存放器IR,指令譯碼器ID和一個(gè)限制電路等.內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAIM單片機(jī) 89C52 芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常是指低 128 個(gè)單位,

28、可以讀也可以寫,是分配給用戶使用的,在斷電后數(shù)據(jù)會(huì)消失.高 128 個(gè)單位那么是內(nèi)部專用存放器使用的存儲(chǔ)單位,用戶無法對(duì)其進(jìn)行操作,所以芯片內(nèi)部一共包含 256 個(gè) RAW 元.內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 ROM89C52 芯片的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器使用的是只讀存儲(chǔ)器,這樣有利于系統(tǒng)的可靠及穩(wěn)定性且能節(jié)省本錢.它有4KB掩摸ROM只能讀不能寫程序?qū)⒉粫?huì)在斷電后喪失.這樣那么不會(huì)改變程序的原始數(shù)據(jù),通常稱為只讀程序存儲(chǔ)器并行 I/O 端口：89C52 芯片內(nèi)部有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口P0 口、P1 口、P2 口和 P3 口,通過 I/O 端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行輸入輸出,是人機(jī)交互的接口.用行口：89C52

29、芯片內(nèi)部串行實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信是通過一個(gè)全雙工異步用行口.該用行口既可以作為同步移位器使用,擴(kuò)展外部 I/O 端口,又可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用.定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89C52 芯片內(nèi)部的 2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以限制單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘,使單片機(jī)按照一定的機(jī)器時(shí)鐘進(jìn)行狀態(tài)限制.還可以進(jìn)行外部定時(shí)或計(jì)數(shù)功能,是芯片的重要組成局部.中斷系統(tǒng)：8052 內(nèi)部共有 5 個(gè)中斷源,2 個(gè)優(yōu)先級(jí)別分別是高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí),在同級(jí)的情一況下,外部中斷 0 大于定時(shí)器 T0 中斷大于外部中斷 1 大于定時(shí)器中斷 T1 大于用行口中斷.時(shí)鐘電路：89C51 芯片單片機(jī)內(nèi)部具有時(shí)鐘電路,只需

30、要在 XTAL1 和 XTAL2 引腳之間接上石英晶體和微調(diào)電容就能構(gòu)成完整的時(shí)鐘電路.此系統(tǒng)選用的晶振頻率為 12MHz 相應(yīng)的機(jī)器周期是 1uso引腳介紹：VCCSTC89C5 如源接入端,接+5V.GND 電源接地端.XTAL1 和 XTAL2 當(dāng)需要使用外部時(shí)鐘時(shí),那么連接外部的時(shí)鐘電路；假設(shè)要使用內(nèi)部時(shí)鐘那么連接電容和晶振.本系統(tǒng)所使用的是內(nèi)部時(shí)鐘,所以在兩引腳間連接了電容和 12MHz 勺晶振.RESETSTC89C52E 片的重置弓 I 腳,當(dāng)連續(xù)輸入這個(gè)引腳 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即有效電平時(shí),芯片將進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)位操作,各個(gè)存放器都恢復(fù)到最初的狀態(tài)重新運(yùn)行程序.EAEA 的

31、 E 的英文是 External,A 的英文是 Access,合在一起是外部程序存儲(chǔ)器的意思.上面的橫線那么代表低電平有效.所以這個(gè)引腳接高電平那么使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器,低電平那么使用外部的程序存儲(chǔ)器.在此系統(tǒng)中,由于程序下載到內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中,因此該引腳與+5V 電源相連接.ALEALE是編程脈沖的輸入端.它以晶振頻率的1/6的固定頻率輸出,所以也可以作為時(shí)鐘電路使用.同時(shí)這個(gè)引腳也是P0口低8位的地址鎖存器,將低8位數(shù)據(jù)與地址相互隔離,用于系統(tǒng)擴(kuò)展.PSEN 此為ProgramStoreEnable的縮寫,其意為程序儲(chǔ)存啟用.低電平有效,當(dāng)引腳輸入低電平時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部 ROW 元的讀操作.在執(zhí)

32、行指令的取指階段和從程序存儲(chǔ)器中取數(shù)據(jù)時(shí)有效.P0口P0.0P0.7 :端口0可以作為通用I/O端口使用和地址/數(shù)據(jù)線使用.共有8個(gè)位,P0.0表示位 0,P0.1 表示位 1,依此類推.一個(gè)數(shù)據(jù)輸出 D 鎖存器、兩個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、一個(gè)輸出限制電路和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)電路共同構(gòu)成了 P0 口的邏輯電路.如果 EASI 腳的電平為低時(shí)即取用片外 RAMT 展或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,P0 就以雙向口的工作方式提供地址總線 A0A7 及數(shù)據(jù)總線 DO-D7.在此設(shè)計(jì)中,P0 口是作為通用 I/O口將各個(gè)共陰極數(shù)碼管相應(yīng)的段選限制端并聯(lián)在一起,用驅(qū)動(dòng)器 74HC245B 動(dòng).P1 口P1.0P1.7:是

33、89C51 單片機(jī)唯一的單功能端口,僅僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口.P1口的邏輯電路與P2口相似,但其內(nèi)部沒有輸出限制電路,而且具有上拉電阻.所以其只能作為通用 I/O 端口使用.在此系統(tǒng)中,P1是用來限制數(shù)碼管的公共端,也稱作為“位選端.P2 口(P2.0P2.7):端口 2 也具有 2 個(gè)功能：一個(gè)是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口,與P0 口相似；另一功能也跟 P0 口相似,P0 口的第 2 功能是作為地址/數(shù)據(jù)線使用,而 P2是單一的地址線使用.系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為高 8 位的數(shù)據(jù)線使用.當(dāng)沒有在 89C51 單片機(jī)芯片外擴(kuò)展ROWRAM且P2口高8位地址總線沒有全部用到時(shí),P2口的口

34、線就可以全部作為通用I/O口線使用.P2 口屬于準(zhǔn)雙向口.在本系統(tǒng)中,P2 口用于限制 LED 信號(hào)燈的亮滅.P3 口(P3.0P3.7):作為通用 I/O 口,作為輸出時(shí),鎖存器的狀態(tài)端(Q)與輸出引腳的狀態(tài)相同；作為輸入端口時(shí),為使引腳處于高阻輸入狀態(tài),需向鎖存器輸入程序數(shù)據(jù)“1.輸入的數(shù)據(jù)在“讀引腳信號(hào)的作用下,進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線.所以,P3在作為通用 I/O 口時(shí),也屬于準(zhǔn)雙向口.在本系統(tǒng),P3作為第二功能使用,主要利用按鍵模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的中斷跳轉(zhuǎn).P3 端口使用第二功能時(shí)：其引腳分配如下：P3.0:RXD 串行通信數(shù)據(jù)的接收.P3.1:TXD 串行通信數(shù)據(jù)的發(fā)送P3.2:INT0,外部中

35、斷 0 申請(qǐng).P3.3:INT1,外部中斷 1 申請(qǐng).P3.4:定時(shí)/計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入.P3.5:定時(shí)/計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入.P3.6:WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào).P3.7:RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào).單片機(jī)引腳圖如圖 3.1 所示：3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)上面提到單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)可以分為硬件局部和軟件局部.軟件局部指揮各個(gè)硬件執(zhí)行燒錄進(jìn)單片機(jī)內(nèi)的程序,如果沒有程序那么它顯然是無法工作的的.但如果它僅僅只是燒錄了程序,它還是同樣無法工作.原因是除了單片機(jī)和軟件局部外,要使單片機(jī)能夠正常工作,還需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路.芯片加上時(shí)鐘和復(fù)位電路,這樣才是完整的最小單片機(jī)系統(tǒng).在

36、XTAL1弓唧和XTAL2引腳間跨接一定頻率的晶振構(gòu)成時(shí)鐘電路為單片機(jī)的正常工作提供根本時(shí)鐘,機(jī)器周期那么由晶振頻率決定.復(fù)位電路那么將系統(tǒng)恢復(fù)初始化.就如同此系統(tǒng)中,將系統(tǒng)恢復(fù)至東西通行,南北禁止的剛啟動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài).圖 3.1 單片機(jī)電路引腳圖為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的同步工作,系統(tǒng)必須有唯一的時(shí)鐘信號(hào),并在這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換和工作.這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以外部時(shí)鐘也可以芯片自帶的時(shí)鐘信號(hào).這種時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘電路提供.在本系統(tǒng)中,在 STC89C51 單片機(jī) XTAL1 和 XTAL2 之間接的是晶振頻率為12MHz 的晶振.機(jī)器周期是晶振頻率的十二分頻,所以機(jī)器周期為 1uso 適當(dāng)編寫

37、程序,那么可以定時(shí) 1ms 或者 1s 的時(shí)間.單片機(jī)與計(jì)算機(jī)相同,都有可能會(huì)出現(xiàn)故障死機(jī)或斷電的情況,這時(shí)候那么需要和計(jì)算機(jī)一樣有一個(gè)復(fù)位鍵將系統(tǒng)重啟,單片機(jī)的復(fù)位電路也是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài).實(shí)現(xiàn)復(fù)位的條件就是 RST 引腳輸入持續(xù) 2 次機(jī)器周期的高電平.復(fù)位后 PC=0000H,即是從新從程序存儲(chǔ)器的第 1 個(gè)單元取指令進(jìn)行譯碼.假設(shè)持續(xù)高電平那么會(huì)循環(huán)復(fù)位.按鍵復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位是復(fù)位電路經(jīng)常采用的兩種不同的方式.本系統(tǒng)所使用的是按鍵復(fù)位.按鍵在其余 4個(gè)按鍵的中間,接芯片的 RST弓 I腳.按鍵瞬間 RST引腳端電位與 Vcc一致,隨著電容

38、C1 的充電,充電電流的減少,導(dǎo)致 RST 引腳的高電位下降.只要 RST 引腳的高電位能夠保證在 2 個(gè)機(jī)器周期以上,單片機(jī)就會(huì)進(jìn)行復(fù)位操作,使系統(tǒng)復(fù)位.上電復(fù)位那么要求接上電源之后能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位,原理相同,不再贅述.單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖 3.2 所示：KW11YELLO1?GREEN13RED24TLLO256KEY17KFY28RST1?RXDlt)TXD11KEYS12HW13KE414KEY513KTY615Ki17U3-XTAl2ISU3-KTAL11?20P1.0VccP1.1PO.OpiaFCUP1.3POJP1.4rr)jP1.5P1.6P0.5P1.7Ptl6R

39、ST_P05RXDP3.QEXVppTXDP3.1ALETROGTNTOP3.2PSEXINTIPS3P2.7T0P3.4T1P3.5P2JWRP3.6rz.4RDP3.7P2JXPAL2P1J.XTAL1P2JVisP2.039Aff38Al37Al36A335A434A5TirA632A731我29_cc28427326q25624_82322211GNDU6ETCggERC4069105VCCRP1圖 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.5 LED 顯示發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為 LED.它是一種半導(dǎo)體二極管.它的可見光是由空穴和電子結(jié)合時(shí)輻射而出的,因此它可以把電能轉(zhuǎn)化為光能.主要由錢Ga與神As、

40、磷P、氮N、鈿In等化合物制成這種半導(dǎo)體二極管.三極管具有 2 個(gè) PN 結(jié),而發(fā)光二極管是由一個(gè) PN 結(jié)組成的,它具有單向?qū)щ娦?正向壓降低,反向壓降那么要相對(duì)高得多.它改變了白熾燈鴇絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理,而采用電場(chǎng)發(fā)光.因此它也是非常有開展前景的綠色照明光源.它的功耗低,壽命長(zhǎng),輻射低的特點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用.不僅如此,它的光效率高,亮度大,同時(shí)可以回收利用的優(yōu)點(diǎn)也使它成為非常受矚目的新一代光源.它的運(yùn)用簡(jiǎn)單,信號(hào)穩(wěn)定,所以選擇發(fā)光二極管作為我們XCC.5VtjClRiiok8叵TTTTiZ“I17而rC2Z2pFPL0T2VccPl1T2EXPOOPi2pa.iPl3pa

41、2PL-1P03Pk51MOSIpgpioinsopa.5Pl7/SCKPG.6RSTP6.7P3.0JRXDEAVPPP?1TXT)ALETROGPMINTOPSENP3.3/INT1P3.4/T0Pl.6P3ST1P2.5P36P24P37P3XTAL2PL2YT.ALlP2,lGKD_P2,0ATS9S.2最小系統(tǒng)3P383634333231至西282ti25242377ISY1怪統(tǒng)非常關(guān)鍵的模擬交通燈燈源.本系秦所選用的是普通單色發(fā)光二極管.它具有體積一小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),非常適合單片機(jī)交通燈系統(tǒng)的模擬交通燈.連接時(shí)也要注意 L

42、ED 燈的單相導(dǎo)電性,接反將會(huì)導(dǎo)致交通燈無法正常使用.模擬交通燈利用發(fā)光二極管來顯示不同顏色的信號(hào)指示燈.LED 燈如圖 3.3 所示：圖 3.3LED 燈顯示電路3.6 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件,在單片機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛,可以顯示單片機(jī)的工作狀態(tài).就如同本系統(tǒng)中的數(shù)碼管用來顯示紅綠黃燈狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間和跳轉(zhuǎn)時(shí)間,是人機(jī)對(duì)話非常重要的輸出設(shè)備.其根本單元是發(fā)光二極管.數(shù)碼管顯示是分段實(shí)現(xiàn)的,通過點(diǎn)亮不同段來顯示不同的數(shù)字.其中按段數(shù)分為七段 LED 數(shù)碼管和八段 LED 數(shù)碼管,其中八段 LED 數(shù)碼管比七段 LE 躁碼管多了一個(gè) LED 燈在右下角作為數(shù)字的小數(shù)點(diǎn).數(shù)碼管按結(jié)構(gòu)還可分

43、為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管.在此系統(tǒng)中所采用的那么是八段共陽極數(shù)碼管結(jié)構(gòu).八個(gè)LED燈構(gòu)成的共陽極數(shù)碼管是將所有LED燈的陽極連接在一起接在高電平上作為公共限制端.陰極作為“段的限制端,當(dāng)其中一“段的限制端接低電平時(shí),該段對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)點(diǎn)亮.通過點(diǎn)亮不同的段從而顯示出各種數(shù)字.本系統(tǒng)的共陽極數(shù)碼管的公共限制端接到+5V 高電平上.共陰數(shù)碼管是指將 LED 燈的陰YELLO1vcc極接到一起形成公共陰極COM勺數(shù)碼管,與陽極不同的是要接在低電平陰極上.而陽極作為段選端,要點(diǎn)亮某段時(shí)那么需要輸入高電平.LED 數(shù)碼管的顯示方式可以分為靜、動(dòng)態(tài)顯示兩種.雖然靜態(tài)顯示相對(duì)于動(dòng)態(tài)顯示用較小的電流

44、就能使數(shù)碼管的亮度增強(qiáng)、 CPU 運(yùn)算時(shí)間少,編程也更簡(jiǎn)便,節(jié)省存儲(chǔ)空問且顯示便于檢測(cè)和限制.但其占用的 I/O 口太多,只適合少位數(shù)碼管使用.不適合此系統(tǒng),所以選用動(dòng)態(tài)顯示,下面重點(diǎn)介紹數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示.此系統(tǒng)用動(dòng)態(tài)顯示方式點(diǎn)亮 4 個(gè) 2 位數(shù)碼管,各個(gè)共陽極數(shù)碼管相應(yīng)的段選限制端并聯(lián)在一起由 P0 口限制,并用驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng).各位數(shù)碼管的公共端,也稱為“位選端由單片機(jī)的 P1 口限制.數(shù)碼管顯示如圖 3.4 所示：圖 3.4 數(shù)碼管顯示D3.7 信號(hào)顯示驅(qū)動(dòng)電路74HC245tt 碼器可接受 3 位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入A0,A1 和 A2,并當(dāng)使能時(shí),提供 8 個(gè)互斥的低有效輸出Y0 至 Y7

45、.74HC245W 有 3 個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效E1 和 E2和一個(gè)高有效E3.除非 E1 和 E2 置低且 E3 置高,否那么 74HC138 等保持所有輸出為高.利用這種復(fù)合使能特性,僅需 4 片 74HC245E 片和 1 個(gè)反相器,即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展,組合成為一個(gè) 1-325 線到 32 線譯碼器.任選一個(gè)低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入,而把其余的使能輸入端作為選通端,那么 74HC245t5 可充當(dāng)一個(gè) 8 輸出多路分配器,未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自適宜的高有效或低有效狀態(tài).74HC245 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時(shí)間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),在高性能存貯器系統(tǒng)

46、中,用這種譯碼器可以提升譯碼系統(tǒng)的效率.將快速賦能電路用于高速存貯器時(shí),譯碼器的延遲時(shí)間和存貯器的賦能時(shí)間通常小于存貯器的典型存取時(shí)間,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計(jì).HC138 根據(jù)三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件,從8個(gè)輸出端中譯出一個(gè)低電平輸出.兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器,擴(kuò)展成24線譯碼器不需外接門；擴(kuò)展成 32 線譯碼器,只需要接一個(gè)外接倒相器.在解調(diào)器應(yīng)用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端.74HC245 電路圖如圖 3.5 所示：R0B2BJB4B5用-HC2J5圖 3.574HC245 電路

47、圖3.8 鍵盤輸入電路單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè) I/O 口上只接一個(gè)按鍵,按鍵的另一端接電源或接地一般接地,這種接法程序比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜,但是占用的 I/O 少.根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法.獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電平上下來判斷是否有鍵按下.將常開按鍵的一端接地,另一端接一個(gè) I/O 口,程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平,平時(shí)無鍵按下時(shí)I/O口保護(hù)高電平.當(dāng)有鍵按下時(shí),此I/O口與地短路迫使I/O口為低電平.按鍵釋放后,單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平.我們所要做的就是在

48、程序中查尋此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動(dòng)作了.在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過程,那就是鍵盤的去抖動(dòng).這里說的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng),是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象,并不是我們?cè)诎存I時(shí)通過注意可以防止的.這種抖動(dòng)一般 10200 毫秒之間,這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)于人來說太快了,而對(duì)于時(shí)鐘是微秒的單片機(jī)而言那么是慢長(zhǎng)的.硬件去抖動(dòng)就是用局部電路對(duì)抖動(dòng)局部加之處理,軟件去抖動(dòng)不是去掉抖動(dòng),而是避抖動(dòng)局部的時(shí)間,等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理.所以這里選擇了軟件去抖動(dòng),實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí) 10200 毫秒以避開抖動(dòng)經(jīng)典值為 20 毫秒

49、,延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值,這一次的值如果為 1 表示低電平的時(shí)間不到 10200 毫秒,視為干擾信號(hào).當(dāng)讀出的值是 0 時(shí)那么表示有按鍵按下,調(diào)用相應(yīng)的處理程序.鍵盤限制電路圖如圖 3.6 所示：GND按鍵圖 3.6 鍵盤限制電路圖3.9 紅外接收原理紅外線接收頭的運(yùn)作原理：它里面的有一個(gè)接收管,作用是把紅外線發(fā)射裝置所發(fā)射出去的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成較弱的電信號(hào),這個(gè)電信號(hào)再通過 IC 里面的放大器處理,把信號(hào)增大,緊接著經(jīng)過一系列的自動(dòng)增益限制、帶通濾波、解調(diào)變、波形整形后轉(zhuǎn)化為遙控器發(fā)射出來的原始編碼,再經(jīng)過接收頭的信號(hào)輸出腳輸入到電器上的編碼識(shí)別電路.紅外接收?qǐng)D如圖 3.7 所示：4

50、軟件設(shè)計(jì)跟 C 語言比起來,匯編語言所編寫的代碼生成的速率很快,但是程序看起來會(huì)十分復(fù)雜,很難讀懂,然后用 C 語言所編寫的代碼在速率方面跟匯編語言差不多,但是卻比匯編容易更容易讀懂,可移植性也很強(qiáng),不僅如此,在編寫高時(shí)效性的代碼的時(shí)候,C語言還能夠嵌入?yún)R編語言來完成.在開發(fā)周期的方面,如果一般中大型的軟件,編寫都是用 C 語言來實(shí)現(xiàn),由于它的開發(fā)周期比匯編語言的要少許多.綜上所述,本人在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中選了 C 語言作為程序編程語言.而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序用 KeilVVision2.0 這款軟件進(jìn)行編寫.由于這個(gè)編程軟件不但支持各種公司的芯片,還具有編譯、 編輯以及仿真等功能,不僅是 C

51、 語言,它還支持 PLM 匯編這兩種語言的編寫和設(shè)計(jì),界面非常簡(jiǎn)潔,讓人容易上手.在程序的調(diào)試和軟件的仿真這兩個(gè)方面都很優(yōu)秀.所以這次的編程的軟件本人選的是 Keil 仙Vision.系統(tǒng)總的流程圖如圖 4.1 所示：4.1 定時(shí)器的設(shè)置G：,1ccT_1座圖 3.8 紅外接收電路圖vfCJFCRX:THOXCV.C圖 4.1 系統(tǒng)總的流程圖定時(shí)器的工作方式可以分為 4 種,工作方式 0 是 13 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器；16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器可以用工作方式 1 來實(shí)現(xiàn)；工作方式 2 是 8 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器；工作方式 3 情況較復(fù)雜,定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0才可以在此工作方式下工作,T0被分解成獨(dú)立的兩個(gè) 8位

52、定時(shí)計(jì)數(shù)器.而在此系統(tǒng)的程序,所采用的是工作方式 1.具體用代碼 TMOD=0 x11設(shè)置 2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0,T1都工作在工作方式 1 下.4.2 中斷程序的設(shè)置在中斷情況下,本系統(tǒng)的程序中斷思路流程圖如圖 4.2 所示,采用外部中斷 0 進(jìn)入只允許東西通行的特殊情況；采用外部中斷 1 進(jìn)入只允許南北通行的特殊情況；在自然情況下,外部中斷 0 的優(yōu)先級(jí)高于外部中斷 1,系統(tǒng)無特別要求可不設(shè)置外部中斷的優(yōu)先級(jí).圖 4.2 程序中斷思路流程圖本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所用的定時(shí)中斷程序是非常重要的,定時(shí)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)之后,它就開始在初始值上的加 1 計(jì)數(shù),程序設(shè)定給 TL0 和 TH0 裝載適宜的初值,假設(shè)需要

53、設(shè)定系統(tǒng)定時(shí) 50ms 計(jì)50000 個(gè)數(shù)后,定時(shí)計(jì)數(shù)器將會(huì)溢出,此時(shí)的時(shí)間就是 50ms 并且會(huì)進(jìn)入中斷系統(tǒng),當(dāng)需要設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間 1s時(shí),程序設(shè)計(jì)時(shí)只要設(shè)置 20次 50ms的定時(shí)中斷就是 1s,這樣便可精確限制定時(shí)時(shí)間同時(shí)利用中斷系統(tǒng)完成數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新和處理不同狀態(tài)的切換.定時(shí)中斷系統(tǒng)的程序流程圖具體情況如圖 4.3 所示.5調(diào)試5.1 斷電調(diào)試以保平安,防止硬件被燒壞,本人一開始先進(jìn)行的是斷電測(cè)試.首先用萬能表檢查圖 4.3 定時(shí)中斷流程圖電路是不是有短路的情況出現(xiàn),然后看看設(shè)計(jì)的原理是不是對(duì)的,每一個(gè)線路電壓有沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤.經(jīng)過檢查,斷電測(cè)試沒有問題.5.2 通電調(diào)試A、 插入電源

54、后,按了開關(guān),發(fā)現(xiàn)電路沒有反響,經(jīng)過一系列的測(cè)試排除后發(fā)現(xiàn)輸入電壓最少應(yīng)該為 6.5V,經(jīng)過處理,換了一個(gè) 9V 的電源,問題終于得到了解決.B、測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)鐘是不是正確的,本人的方法是用萬能表來測(cè)試.把萬能表調(diào)到直流電壓檔這個(gè)檔位,然后把兩線分別接在 XTAL1 與 AXTAL2問,顯示出來的數(shù)字是 2.4,沒有問題.G 復(fù)位電路經(jīng)過檢測(cè)沒有出現(xiàn)問題.D 數(shù)碼管顯示有時(shí)顯示不正常,經(jīng)過一系列排查處理之后,恢復(fù)正常.LED 燈表現(xiàn)也正常.5.3 功能局部的測(cè)試A、接上電源后,交通燈開始運(yùn)作,運(yùn)作正常.運(yùn)行 1 分鐘,按復(fù)位鍵,恢復(fù)到了開始狀態(tài),表現(xiàn)正常.B、按緊急停止按鍵,四個(gè)紅燈一起亮了,再

55、按一次,退出該模式,表現(xiàn)正常.C、按顯示車流量按鍵,數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)停止,紅外線每檢測(cè)到一個(gè)信號(hào),計(jì)數(shù)加 1,再按一次,退出該模式,表現(xiàn)正常.D 按單向通行按鍵,按一次為東西通行,按兩次為南北通行,按第三次退出該模式,表現(xiàn)正常.E、按夜間模式按鍵,按一次路口全為黃燈,按第二次退出該模式,表現(xiàn)正常.F、按調(diào)時(shí)按鍵,調(diào)節(jié)東西方向的紅燈和綠燈時(shí)長(zhǎng),按一次為調(diào)節(jié)紅燈時(shí)長(zhǎng),按兩次為調(diào)節(jié)綠燈時(shí)長(zhǎng),再按時(shí)間加減兩個(gè)按鍵,時(shí)間根據(jù)按鍵的次數(shù)加減,再按一次,退出該模式,表現(xiàn)正常.6結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)到了許許多多的東西.總結(jié)有以下幾條：(1)首先,學(xué)習(xí)到最明顯的就是 word 的運(yùn)用.在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)以前,

56、除了幾次基本的文字編輯之外,其它的功能根本就沒有用過.通過這篇論文的修改,我學(xué)會(huì)了很多功能的運(yùn)用,包括段落、頁面、頁眉、等各種編輯功能.雖然我知道 word 的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些,但是這次起碼讓我學(xué)習(xí)到了我以前不會(huì)的東西,這就是一種進(jìn)步的表現(xiàn).(2)通過復(fù)習(xí)大學(xué)期間學(xué)過的有關(guān)知識(shí),我將此充分運(yùn)用到了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中,跟實(shí)踐相聯(lián)合.同時(shí),我也發(fā)現(xiàn)自己有很多知識(shí)不明白,都是通過問老師,查資料自學(xué)來掌握,我相信經(jīng)過我的努力,可以完美的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì).(3)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我對(duì)單片機(jī)有了更深的理解,學(xué)習(xí)到了更多關(guān)于單片機(jī)的知識(shí).通過深入的研究和思考,在程序編寫方面也有自己獨(dú)特的一套思路,編寫的時(shí)候

57、更加熟練,靈巧.(4)增強(qiáng)了查閱資料和自學(xué)的水平.在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中,我遇到了很多不會(huì)的問題,然后我就開始自己上網(wǎng)搜索,查找或者翻閱書本查找,經(jīng)過自學(xué)之后,如果還是不懂,我就會(huì)問同學(xué)和老師,最后通過自己的理解逐漸的把問題解決了.這讓我體會(huì)到了什么叫學(xué)無止境,知識(shí)是無限的,我們只有通過不斷的學(xué)習(xí),提升自己的知識(shí)面,才能更好的運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中,使生活更加美好,思想境界更加廣闊.參考文獻(xiàn)l邊海龍,孫永奎.單片機(jī)開發(fā)與典型工程工程實(shí)例詳解J.電子工業(yè)出版社,2021,(10):143-160.2王為青,邱文勛.51 單片機(jī)開發(fā)案例精選J.人民郵電出版社,2001,(5):45-47.3張?chǎng)?華臻,陳書謙

58、.單片機(jī)原理及應(yīng)用J.電子工業(yè)出版社,2021(5).4張洪潤(rùn),張亞凡.單片機(jī)原理及應(yīng)用J.清華大學(xué)出版社,2005,(4).5黃智偉.凌陽單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)J.北京航空航天大學(xué)出版社,2007,(6)6蔣輝平,周國(guó)雄.基于 Proteus 的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例M.機(jī)械工業(yè)出版社,2021.7張毅坤.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用,M西安電子科技大學(xué)出版社 19988余錫存曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.陜西：西安電子科技大學(xué)出版社,2000.79雷麗文等.微機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社,1997.10張萌單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實(shí)例第二版清華大學(xué)出版社2005 年11何立民單片機(jī)應(yīng)

59、用文集第一版北京航空航天大學(xué)出版社2004 年12張一工現(xiàn)代電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用第一版科學(xué)出版社2002 年13歐陽文ATMEL8 寐列單片機(jī)的原理與開發(fā)實(shí)踐第一版中國(guó)電力出版社2007 年謝辭在即將結(jié)束本文,完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)刻,我要向所有在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段乃至我大學(xué)幫助過我的老師和同學(xué)致以深深的謝意,感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給我的幫助.通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下,獲得了豐富的理論知識(shí),極大地提升了實(shí)踐水平,并對(duì)當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和開展方向有了一定的了解,單片機(jī)領(lǐng)域這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)有極大的幫助.在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題,最后在老師的辛勤指導(dǎo)下,

60、在同學(xué)的熱情幫助下,終于迎刃而解.同時(shí),在老師的身上我學(xué)到很多實(shí)用的知識(shí),在此我表示感謝！最后,對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵(lì)和幫助的朋友,在此無法一一列舉,在此也一并表示忠心地感謝！#includeREG52.H#includedelay.h#includeseg.h#defineSMG_DATAP0sbitbotton1=P1A6;sbitbotton2=PW7;sbitbotton3=P3A4;sbitbotton4=P3A5;sbitbotton5=P3A6;sbitbotton6=P3A7;sbitS1=P2A7;u8timebreak0=0;u