【正文】 管理的服務(wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也減小了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 中國(guó)車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制， 帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 ,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。 6 設(shè)計(jì)目的及思路 設(shè)計(jì)目的 了解交通燈管理的基本工作原理，熟練掌握 STC89C52 的工作原理，熟悉 STC89C52 單片機(jī)并行接口的各種工作方式和應(yīng)用，并了解計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器的工作方式，掌握多位 LED 顯示問題的解決。 設(shè)計(jì)思路 （ 1）分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案，并以此為基礎(chǔ)提出自己的交通控制的初步方案。 （ 2）確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功 能，在這里，本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示。 （ 3）進(jìn)行顯示電路，燈狀態(tài)電路的設(shè)計(jì)和對(duì)各器件的選擇及連接，大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。 （ 4）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，本人采用 C語言編寫程序，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理，總體上完成了軟件的編寫。 7 交通燈顯示時(shí)序及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的理論分析 圖 1 所示為紅綠燈 轉(zhuǎn)換 的狀態(tài) 圖 。 圖 1 紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口， 各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （ 二） 方案 比較、設(shè)計(jì)與論證 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)十字路口交通燈的要求，可將本系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，第一模塊是控制模塊，主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作，第二個(gè)模塊式顯示模塊包括 LED燈和數(shù)碼管；第三是電源模塊，給各模塊提供電源，讓各模塊工作。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖： S1 S2 S4 S3 8 控制模塊選擇方案 方案一：由計(jì)數(shù)器 74LS161 級(jí)聯(lián)組成，配合譯 碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等器件組成交通燈系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單，調(diào)試容易等優(yōu)點(diǎn)。 方案二： 采用單片機(jī) STC89C52作為控制器。單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大。在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn) 8052 單片機(jī)完全兼容，使用時(shí)容易掌握； 采用 STC89C52 單片機(jī) 穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)。 方案比較：采用方案一來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈控制系統(tǒng)非常方便，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制單一，但整個(gè)系統(tǒng)性能不是很高，倒計(jì)時(shí)不是非常精確，如果要求系統(tǒng)能設(shè)置不同工作時(shí)間不容易，因而對(duì)于完成題目較困難， 而方案二完全 能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，容易掌握，利于編程，易控制， I/O 接口很多，易于擴(kuò)展外圍電路，價(jià)格便宜，故選擇方案二。 圖 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 9 2． 3 電源 模塊 方案 為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。 因此 考慮了兩種電源方案 ： 方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。 方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源 ，使用電池盒供電。該 方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。 綜上所述，我選擇第二種方案。 2． 4 顯示界面方案 倒計(jì)時(shí)顯示 界面方案 該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)功能。只需顯示數(shù)字，基于上述原因，我考慮了二種方案： 方案一：采用全數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符，簡(jiǎn)單，方便。 方案二：采用點(diǎn)陣式 LED 顯示。這種方案雖然功能強(qiáng)大，并可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。 綜上所述，我選擇第一種方案，四個(gè)路口采用兩個(gè)二位共陰極數(shù)碼管。 狀態(tài)燈顯示 該系統(tǒng)要求完成狀態(tài)燈顯示的功能。求于要求簡(jiǎn)單，我們把各個(gè)路口的紅燈、綠燈和黃燈設(shè)成直行和左拐兩個(gè)通行方式所共有，也就 10 是說，一個(gè)路 口只需三個(gè)狀態(tài)燈，一個(gè)共有的綠燈，一個(gè)共有的紅燈，一個(gè)共有的黃燈。如下圖 3所示。 北 B ○ ○ ○ ○ ○ A ○ ○ A ○ ○ ○ ○ ○ B 圖 3 狀態(tài)燈顯示 （ 三）硬件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體硬件方案論證 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制 中 心，采用模塊化設(shè)計(jì)，共分以下幾個(gè)功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī) 控制系統(tǒng)、狀態(tài)顯示模塊、 倒計(jì)時(shí) 模塊、電源模塊。經(jīng)上述各模塊的方案選擇與論證，十字路口交通燈控制系統(tǒng)的控制芯片選用單片機(jī) STC89C52 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制器件，主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)工作的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作；采用七段 LED 數(shù)碼管和 LED 燈作為顯示器件，用七段 LED 數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示，用LED 燈作為狀態(tài)燈指示功能；以電池組供電作為系統(tǒng)電源部分，可對(duì) 11 各個(gè)模塊供電 且 便于演示。 單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由 按鍵電路 、復(fù)位電路 、晶振電路 等組成。具體硬件框圖 ， 如下圖所示。 圖 4 硬件設(shè)計(jì)框圖 STC89C52RC 單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC89C52RC是 STC89 系列單片機(jī)中應(yīng)用較為廣泛的一種型號(hào)，芯片內(nèi)部有 8KB的閃速存儲(chǔ)器 Flash ROM。內(nèi)部的 8KB存儲(chǔ)器用于存放可編程控制器監(jiān)控程序。 STC89C52RC單片機(jī)的 40條引腳按功能來分，可以分為 3部分，電源及時(shí)鐘引腳、控制引腳和輸入 /輸出引腳。 按鍵電路鍵盤 LED數(shù)碼管顯示 LED指示燈 復(fù)位電路 晶振電路 單片機(jī) 電源電路 12 圖 5 89C52 單片機(jī)引腳圖 89C52 單片機(jī)引腳功能介紹： 主電源及時(shí)鐘引腳 此類引腳包括電源引腳 Vcc、 Vss、時(shí)鐘引腳 XTAL XTAL2。 （ 1） Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源，為單片機(jī)芯片提供電能。 （ 2） Vss（ 20 腳）接地。 （ 3） XTAL1（ 18腳） 在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大 器構(gòu)成了片內(nèi)的振蕩器，可提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。 （ 4） XTAL2（ 19腳）在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。 控制引腳 此類引腳包括 RESET（即 RSR/VPD）、 ALE、 PSEN、 EA，可以提供控制信號(hào)，有些具有復(fù)用功能。 13 （ 1） RSR/ VPD（ 9 腳） ：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效，當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（ REST）。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持為不高于 的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。 掉電期間，此引腳可接上備用電源（ VPD），以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng) Vcc 下降到低于規(guī)定值，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（ 5177。 ）時(shí)， VPD就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 （ 2） ALE/PROG（ 30腳）： ALE 為地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16 位地址的低 8 位。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的 1/6。但是每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，在兩個(gè)機(jī)器周期中 ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè) ALE 脈沖。 ALE端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 （ 3） PSEN（ 29腳）：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。此輸出為單片內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或取常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期均 PSEN 兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載 。 （ 4） EA（ 31 腳）： EA 功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng) EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 0FFFH時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。 輸入 /輸出引腳 此類引腳包括 P0 口、 P1口、 P2口和 P3口。 14 （ 1） P0（ ~）是一個(gè) 8位三態(tài)雙向 I/O 口，在不訪積壓處部存儲(chǔ)器時(shí)，做通用 I/O口使用，用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，此口為地址總路線低 8 位及數(shù)據(jù)總路線分時(shí)復(fù)用口，可帶 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 （ 2） P1（ ~）是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口（作為輸入時(shí)，口鎖存器置 1），帶有內(nèi)部上拉電阻，可帶 4 個(gè) LSTTL負(fù)載。 （ 3） P2（ ~）是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，與地址總路線高 8 位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 （ 4） P3（ ~）是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，除此之外每位還具有第二功能。 P3口功能表 ： 表 1 P3口功能表 P3口各個(gè)位的第二功能 P3口的位 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)接收口 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)射口 INT0 外部中斷 0 輸入 INT1 外部中斷 1 輸入 T0 計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)輸入 T1 計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM寫信號(hào) RD 外部 RAM讀信號(hào) 15 STC89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 圖 7 時(shí)鐘電路圖 圖 6 STC89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 16 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇。電容取 30PF