【正文】 78的輸出，從而得出交通的變化。ST178的實(shí)物圖如圖6所示。圖6 ST178的實(shí)物圖 LM324電壓比較器LM324是帶差分輸入的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，可以減少共模干擾，與其他的運(yùn)算放大器對(duì)比，占有一定的上風(fēng)。LM324的工作電壓為3V到32伏，靜態(tài)電流為普通運(yùn)放的靜態(tài)電流的20%[14]。當(dāng)去掉LM324內(nèi)部的反饋電阻時(shí),LM324可以用作電壓比較器，電壓比較器的輸出是一種高低電平組成的矩形波，相當(dāng)于數(shù)字信號(hào)，而輸入確實(shí)模擬信號(hào)，所以LM324廣泛用于數(shù)字電子技術(shù)中，它的原理是當(dāng)同相輸入端信號(hào)大于反相輸入端信號(hào)時(shí)，其輸出為低電平，當(dāng)小于反相輸入端時(shí)，其輸出為高電平[15]。LM324的實(shí)物圖如圖7所示，LM324的電路圖形符號(hào)如圖8所示。 圖7 LM324的實(shí)物圖 圖8 LM324的電路圖形符號(hào) 硬件單元電路的設(shè)計(jì) AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)芯片、復(fù)位、晶振、電源、下載等電路組成。單獨(dú)一個(gè)單片機(jī)芯片是不能完成控制任務(wù)的，需要電源電路給芯片供電，除此之外，還需要晶振電路給單片機(jī)提供時(shí)鐘源，單片機(jī)才能工作，當(dāng)單片機(jī)芯片死機(jī)的時(shí)候，需要復(fù)位電路復(fù)位單片機(jī)。因而對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)。(1) AT89S52控制芯片電路部分：AT89S52控制芯片電路如圖9所示。 圖9 AT89S52控制芯片電路（2）電源電路部分：模擬路燈控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊正常工作必須引入穩(wěn)定的供電電壓，才能使各個(gè)模塊能過(guò)驅(qū)動(dòng)其他外圍電路，文章設(shè)計(jì)的模擬路燈控制系統(tǒng)需要+5V的供電電壓，所以需要設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，文章設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源是由變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分電路組成。首先，通過(guò)電源變壓器（12V輸出 20w ）將交流電壓220V降壓成12V左右交流電壓，然后通過(guò)整流橋（2W10 2A/1000V）整流變成波動(dòng)的直流電壓，因?yàn)椴▌?dòng)的直流電流還存在很大的文波，所以需要用濾波電路除去它，文章使用電容濾波（）消除波動(dòng)的直流成分，可以得到比較平整的直流電壓，但是平整的直流電壓還會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而波動(dòng)[16]。為了解決問(wèn)題，文章通過(guò)穩(wěn)壓芯片（LM7805）輸出穩(wěn)定的+5V直流電壓，為了知道電源是否接通，在電源輸出端接了一個(gè)發(fā)光二極管，串聯(lián)470Ω電阻防止燒壞發(fā)光二極管。電源電路如圖10所示。圖10 電源電路（3）晶振電路部分：晶振相當(dāng)于單片機(jī)的心臟，在單片機(jī)系統(tǒng)里的作用非常大，它結(jié)合自己內(nèi)部的電路，可以產(chǎn)生單片機(jī)必需的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)執(zhí)行的所有指令都是建立在時(shí)鐘基礎(chǔ)上的，晶振諧振的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快[17]。通常單片機(jī)系統(tǒng)共用同一個(gè)晶振，可以保證單片機(jī)系統(tǒng)各個(gè)模塊同步。文章設(shè)計(jì)的晶振電路是通過(guò)在AT89S52的XTXT2引腳上接入12MHz的石英晶振，外加兩個(gè)電容(33PF)組成的電路，為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。晶振電路如圖11所示。圖11 晶振電路（4）復(fù)位電路部分：所有的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),都要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，復(fù)位電路可以使系統(tǒng)初始化。一個(gè)良好的復(fù)位電路可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，單片機(jī)上電后就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)置和初始化所有參數(shù)[18]。單片機(jī)復(fù)位分為按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)和運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，一般采用按鍵方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作，使單片機(jī)內(nèi)部清零和置位。C51單片機(jī)的復(fù)位電平為高電平，按鍵復(fù)位需要手動(dòng)在復(fù)位輸入端RST上輸入高電平。文章采用的辦法是在RST端和電源Vcc之間接一個(gè)按鍵，然后串聯(lián)一個(gè)200歐姆和1000歐姆的電阻，再接到電源地。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則200歐姆的電阻與1000歐姆電阻分壓，高電平接入到單片機(jī)的RST引腳[19]。上電復(fù)位是通過(guò)電容（22μF）充電實(shí)現(xiàn)復(fù)位的。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，電容處于充電狀態(tài)，電壓幾乎為0V，那么RST引腳為+5V，為高電平，系統(tǒng)就會(huì)復(fù)位，當(dāng)電容充滿電后，RST就會(huì)為低電平，系統(tǒng)停止復(fù)位。復(fù)位電路如圖12所示。圖12 復(fù)位電路 （5）下載電路部分：設(shè)計(jì)好系統(tǒng)電路后，需要在編程軟件中編寫好各個(gè)模塊的程序，然后經(jīng)過(guò)編譯、鏈接產(chǎn)生可執(zhí)行文件，然后在將可執(zhí)行文件燒錄到單片機(jī)中。如何燒錄程序呢，那就需要通過(guò)下載電路將可執(zhí)行文件寫入單片機(jī)。文章設(shè)計(jì)的下載電路是ISP下載電路，單片機(jī)的P15引腳(MOSI),P16引腳(MISO),P17引腳(SCK),RST引腳與ISP下載線插座相連，再接上電源。在軟件下載工具progisp的幫助下，就可以將生成的可執(zhí)行文件燒錄到AT89S52單片機(jī)中。下載電路如圖13所示。圖13 下載電路 獨(dú)立鍵盤模塊電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求能切換菜單、設(shè)置路燈亮滅的時(shí)間和獨(dú)立的控制每個(gè)路燈，那么就需要鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)以上功能。獨(dú)立鍵盤是模擬路燈控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備，能對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行操作和設(shè)置，總共需要8個(gè)獨(dú)立式鍵盤完成所有的操作。獨(dú)立式鍵盤相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵之間互不影響，按鍵一端統(tǒng)一接地，另一端連接到單片機(jī)的P1口，當(dāng)有按鍵按下，對(duì)應(yīng)的引腳會(huì)被拉低[20]。在通過(guò)10ms時(shí)間的消抖，按鍵還沒(méi)有松開，就認(rèn)為那個(gè)按鍵確實(shí)被按下，然后根據(jù)按下鍵的功能做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。菜單鍵（P10）用來(lái)選擇菜單模式，以便知道是選擇了那個(gè)模式；確定鍵（P11）的作用是當(dāng)選擇好菜單模式后，按下確定鍵進(jìn)入相應(yīng)的模式；退出鍵（P12）的作用是退出相應(yīng)的菜單模式；選擇設(shè)定LED1開關(guān)燈時(shí)間鍵（P13）的作用是當(dāng)按下此鍵就進(jìn)入選擇設(shè)定LED1開關(guān)燈時(shí)間模式；選擇設(shè)定LED2開關(guān)燈時(shí)間鍵（P14）的作用是當(dāng)按下此鍵就進(jìn)入選擇設(shè)定LED2開關(guān)燈時(shí)間模式；選擇調(diào)整時(shí)間鍵（P15）的作用是選擇調(diào)整LED開關(guān)燈時(shí)間的小時(shí)或者分鐘；加鍵或者LED1燈的開關(guān)鍵（P16）的作用是調(diào)整時(shí)間加和開關(guān)LED1；減鍵或者LED2燈的開關(guān)鍵（P16）的作用是調(diào)整時(shí)間鍵和開關(guān)LED2；系統(tǒng)的獨(dú)立鍵盤電路如圖8所示。圖14 獨(dú)立式鍵盤電路 LCD1602液晶顯示電路模擬路燈控制系統(tǒng)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和故障編號(hào)，就需要顯示電路。數(shù)碼管顯示電路控制復(fù)雜，不能顯示清楚的字符，所以就選用了LCD1602液晶屏來(lái)顯示時(shí)間，LCD1602液晶顯示屏比較容易控制，文章設(shè)計(jì)的顯示電路時(shí)采用并行數(shù)據(jù)傳輸控制，單片機(jī)P2口與LCD1602液晶顯示屏的數(shù)據(jù)口相連，LCD1602的控制引腳RS、RW、EN引腳分別與單片機(jī)的P0P0P07引腳相連，單片機(jī)只要控制好LCD1602液晶顯示屏的時(shí)序，就能正確顯示所要的內(nèi)容。液晶電路如圖15所示。 圖15 LCD1602液晶顯示電路 DS1302時(shí)鐘電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，可以利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生１秒時(shí)基，用定時(shí)器計(jì)時(shí)很浪費(fèi)ＣＰＵ的資源，所以采用DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)計(jì)時(shí)，DS1302能精準(zhǔn)的對(duì)時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)主電源被切斷后，保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。文章設(shè)計(jì)的DS1302時(shí)鐘電路，需要DS1302芯片在其X芯片的I/，，在接上電源，單片機(jī)正確對(duì)DS1302的時(shí)序描述，就能讀取DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)間。DS1302時(shí)鐘電路如圖15所示。圖15 DS1302時(shí)鐘電路 交通環(huán)境檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)需要根據(jù)交通環(huán)境自動(dòng)的亮滅路燈，所以設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。電路用到的是單光束反射取樣式紅外光電傳感器ST178檢測(cè)交通環(huán)境情況，ST178接一個(gè)510Ω電阻是為了限流，防止ST178燒壞，接一個(gè)20K的下拉電阻，但是ST178的輸出為模擬電壓，單片機(jī)接收的是數(shù)字信號(hào)，所以在ST178的輸出接上一個(gè)電壓比較器LM324，它能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，輸出的電平只能是+5V或者0V，然后被單片機(jī)讀取，單片機(jī)根據(jù)電平執(zhí)行相應(yīng)的操作。交通環(huán)境檢測(cè)電路如圖16所示 環(huán)境明暗檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求能過(guò)根據(jù)環(huán)境的明暗情況自動(dòng)亮滅路燈，所以要設(shè)計(jì)檢測(cè)環(huán)境明暗的電路。系統(tǒng)是使用光敏電阻（GL3547）和電壓比較器組成的電路檢測(cè)環(huán)境，光敏電阻與200K電阻串聯(lián)分壓到LM324的反相輸入端。當(dāng)有光照強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻的阻值為5M，沒(méi)有光照時(shí)，電阻約為50K，反相端的電壓為4V。所以當(dāng)有光強(qiáng)時(shí)，反相輸入端大于正向輸入端，LM324輸出為低電平，當(dāng)沒(méi)有光強(qiáng)時(shí)，反相輸入端小于正向輸入端，LM324輸出為高電平，單片機(jī)可以根據(jù)電平執(zhí)行相應(yīng)的操作。環(huán)境明暗檢測(cè)電路如圖17所示。圖16 交通環(huán)境檢測(cè)電路圖17 環(huán)境明暗檢測(cè)電路 故障檢測(cè)檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，路燈應(yīng)該亮?xí)r，卻是熄滅狀態(tài)，單片機(jī)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)顯示出現(xiàn)故障路燈的地址編號(hào)。故障檢測(cè)電路的原理與環(huán)境明暗檢測(cè)電路一致，路燈正常情況的狀態(tài)是點(diǎn)亮的，出現(xiàn)異常就會(huì)發(fā)出通知單片機(jī)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。故障檢測(cè)檢測(cè)電路如圖18所示。圖18 故障檢測(cè)檢測(cè)電路 聲光報(bào)警電路當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，路燈正常情況應(yīng)該為亮燈狀態(tài)，卻變成熄滅狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)該發(fā)出聲光報(bào)警。聲光報(bào)警電路是由有源蜂鳴器（HYT1205）、三極管（S9012）、1K電阻、發(fā)光二極管（BT101）等組成。電路中的三極管相當(dāng)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)P07為高電平時(shí)，三極管為截止?fàn)顟B(tài)，LS1為低電平，蜂鳴器不響，當(dāng)P07為低電平時(shí)，三極管為導(dǎo)通狀態(tài)，LS1為高電平，蜂鳴器響，發(fā)光二極管LED4的原理與蜂鳴器相同。1K電阻的作用是限流，防止器件損壞。聲光報(bào)警電路如圖19所示。 路燈電路 路燈電路是用兩個(gè)LED發(fā)光二極管來(lái)模擬，470歐姆的電阻的作用是限流，防止路燈燒壞。路燈電路如圖20所示。 圖19 聲光報(bào)警電路 圖20 路燈電路4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)的描述 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，模擬路燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)監(jiān)控程序模塊、液晶顯示程序模塊、獨(dú)立鍵盤程序模塊、DS1302時(shí)鐘程序模塊，環(huán)境檢測(cè)程序模塊、聲光報(bào)警程序模塊、交通檢測(cè)程序模塊，設(shè)定路燈開關(guān)時(shí)間程序模塊等。 系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是分模塊設(shè)計(jì)的，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序模塊，在調(diào)試程序的時(shí)候，能容易的查找到對(duì)應(yīng)的程序，對(duì)程序修改。接下來(lái)將分模塊對(duì)系統(tǒng)的程序進(jìn)行介紹。 系統(tǒng)監(jiān)控模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控程序又叫主函數(shù)程序，在主程序中，需要對(duì)LCD1602初始化，DS1302初始化，然后顯示提示字符，接下來(lái)進(jìn)入死循環(huán)，在循環(huán)體內(nèi)，等待按鍵掃描，當(dāng)按下某個(gè)功能鍵，就會(huì)去執(zhí)行相應(yīng)的功能鍵子程序。流程圖如圖22所示。 獨(dú)立鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)采用獨(dú)立式鍵盤，采用查詢法進(jìn)行按鍵掃描。系統(tǒng)的鍵盤掃描程序流程圖如圖21所示。圖21 鍵盤掃描程序流程圖圖22 系統(tǒng)監(jiān)控程序流程圖 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和報(bào)警信息，系統(tǒng)用LCD1602液晶顯示器顯示，LCD1602可以分為并行數(shù)據(jù)傳輸和串行數(shù)據(jù)傳輸顯示，系統(tǒng)采用的是并行接口傳輸數(shù)據(jù)。接下來(lái)介紹液晶顯示的軟件核心設(shè)計(jì)步驟，首先，LCD顯示屏初始化，包括設(shè)置功能設(shè)置；顯示與不顯示設(shè)置；輸入模式設(shè)置等[21]。接著清屏，清除屏上的內(nèi)容，寫入顯示字符的地址命令，寫入顯示的數(shù)據(jù)，最后在顯示器上顯示數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖23所示。 圖23 液晶顯示程序流程圖 DS1302時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，采用DS1302來(lái)對(duì)時(shí)間計(jì)時(shí)，現(xiàn)在介紹DS1302的程序編寫思路。首先開啟DS1302的寫保護(hù)，允許單片機(jī)向DS1302寫入數(shù)據(jù)，然后寫入初始時(shí)間，在關(guān)閉寫保護(hù)，禁止寫數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)需要顯示時(shí)間的時(shí)候，向DS1302讀取時(shí)間，最后在LCD1602上顯示時(shí)間。DS1302時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖24所示。圖24 DS1302時(shí)鐘程序流程圖 設(shè)定路燈開關(guān)時(shí)間模塊設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求能調(diào)整路燈亮滅的時(shí)間，需要一個(gè)調(diào)整時(shí)間的程序，文章是用按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)選中設(shè)定時(shí)間菜單，按下確定鍵后，當(dāng)按選擇設(shè)定LED1或LED2開關(guān)燈時(shí)間鍵，將進(jìn)入相應(yīng)的調(diào)整模式，通過(guò)選擇調(diào)整時(shí)間鍵，調(diào)整想要的時(shí)間，最后按下確定鍵，時(shí)間就設(shè)定成功了，當(dāng)時(shí)間到了之后，路燈會(huì)自動(dòng)的亮滅。時(shí)間設(shè)定程序模塊設(shè)計(jì)的流程圖下如圖25所示圖25 時(shí)間設(shè)定程序模塊設(shè)計(jì)的流程圖 環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求根據(jù)環(huán)境明暗自動(dòng)亮滅路燈，所以要設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序。當(dāng)天黑時(shí)，光敏電阻電阻很大，使LM324得輸出為低電平，此時(shí)要驅(qū)動(dòng)路燈亮，當(dāng)白天時(shí)，光敏電阻電阻很小，使LM324得輸出為高電平，路燈熄滅。環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖26所示。圖26 環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖 交通檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求能根據(jù)交通情況自動(dòng)的亮滅燈，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了交通檢測(cè)模塊程序，當(dāng)車輛到達(dá)第一個(gè)位置S處（第一個(gè)ST178能感應(yīng)的位置），第一個(gè)路燈亮（P36=0），然后等待車輛到達(dá)B處，當(dāng)車輛到達(dá)第二個(gè)位置B處（第二個(gè)ST178能感應(yīng)的位置），第二個(gè)路燈亮（P37=0），第一個(gè)燈滅（P37=1），等待車輛到達(dá)S’處，當(dāng)車輛到達(dá)第三個(gè)位置S’處（第三個(gè)ST178能感應(yīng)的位置）