【正文】 方向紅燈亮，50秒后東西方向黃燈閃亮3秒后南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。重復執(zhí)行，倒計時用到定時器T0，用P2口作為LED的顯示。二位一體的LED重復執(zhí)行50秒的倒計時。作為突發(fā)事件的處理，本設計主要用到外部中斷EX0。用一模擬開關作為中斷信號。實際中可以接其它可以產生中斷信號的信號源。 本文的設計方案：采用以單片機為核心的控制方案交通燈控制系統(tǒng)的設計主要包括微處理器的選擇、顯示器的選擇及硬件電路和軟件的設計。系統(tǒng)硬件方面，控制芯片選取美國Atmel公司的AT89C51單片機，顯示器選擇八位七段數(shù)碼管。利用AT89C51單片機作為核心控制器件,控制倒計時將不同狀態(tài)顯示在LED上。在軟件方面，首先利用單片機進行數(shù)據(jù)處理，給出交通燈燈控制系統(tǒng)的軟件設計流程圖，最后采用C語言對控制源程序進行編譯，使交通燈控制系統(tǒng)能夠正常運行，控制倒計時顯示出不同狀態(tài)。 2 主要器件介紹 主控芯片的選擇本設計選用的微處理器是兼容標準MCS51指令的AT89C51單片機。 AT89C51單片機性能簡介AT89C51是近年來最流行也是運用最多的芯片，它是ATMEL,PHILPS和SST等公司生產的帶片內4KB FLASH ROM,片內256字節(jié)RAM，4個8為并行I/O口，兩個16為定時器和5個中斷源的低功耗，高性能微處理器。由于其FLASH ROM是可電擦出和電改寫的閃速存儲器，給開發(fā)人員帶來了很大的方便，因此其近年來備受人們青睞。AT89C51單片機的主要性能特征如下：（1） 與MCS51兼容；（2） 4K字節(jié)可編程Flash存儲器；（3） 壽命：1000寫/擦循環(huán)；（4） 數(shù)據(jù)保留時間：10年；（5） 全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ。（6） 三級程序存儲器鎖定；（7） 128*8為內部RAM。（8） 32可編程I/O線；（9） 兩個16位定時器/計數(shù)器；（10） 5個中斷源；（11） 可編程串行通道；（12） 低功耗的閑置和掉電模式；（13） 片內振蕩器和時鐘電路。 AT89C51單片機引腳功能說明AT89C51的引腳如圖21所示。圖21 AT89C51的引腳圖圖21是 AT89C51的引腳結構圖，它是雙列直插式封裝，其引腳功能說明如下：（1）VCC:電源端，+5V；（2）GND:接地端；（3）XTAL1：振蕩電路反相放大器和外部時鐘脈沖的輸入端；（4）XTAL2：振蕩電路反相放大器輸出端；（5）RST:復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持兩個機器周期的電平時，就可以實現(xiàn)復位操作；（6）ALE：地址所存允許信號端。正常工作時不斷向外輸出頻率為振蕩頻率1/6的正脈沖信號，CPU訪問片外存儲器時作為鎖存低8為的控制信號；（7）：程序存儲輸出允許信號端，當片外存儲器取指令時，一個機器周期有兩個脈沖輸出，在此期間，每當訪問片外存儲器時，這兩個有效的不再出現(xiàn)；（8）/VPP：外部存儲器訪問允許端。當/VPP低電平時只執(zhí)行片外存儲器指令；（9）P0:P0口是漏極開路的8位輸入輸出端口；每位可驅動8個TTL負載；（10)P1:P1口是內部有上拉電阻的8位雙向I/O端口，其輸出緩存器可驅動4個TTL門；（11）P2:P2口是一個內部有上拉電阻的8位雙向I/O口，其輸出緩存器能夠驅動4個TTL門，若端口接收寫1指令，其上拉電阻使端口成高電位，此時用作輸入口；（12）P3:P3口是一個內部有上拉電阻的8位雙向I/O口，其輸出緩存器能夠驅動4個TTL門，若端口接收寫1指令，其上拉電阻使端口成高電位，此時用作輸入口；此外P3還有第二功能，其第二功能如表21表21 P3端口引腳第二功能表端口引腳第二功能RXD 串行口輸入口TXD 串行口輸出口外部中斷0 外部中斷1T0 定時器/計數(shù)器0的外部輸入口T1 定時器/計數(shù)器1的外部輸入口片外存儲器片寫選通片外存儲器讀選通 顯示器的選擇本設計選用的顯示器是共陽極2位7段LED顯示器，如圖23數(shù)碼管圖。圖22 2位7段數(shù)碼管圖 7段數(shù)碼管性能簡介七段數(shù)碼管每段由發(fā)光LED組成。發(fā)光二極管LED是一種簡單而常用的輸出設備，它的優(yōu)點是價格低，壽命長，對電流、電壓的要求低及容易實現(xiàn)多路等；但具有亮度較低，溫度依賴性較大等缺點[6]。LED適宜于脈沖工作狀態(tài)，在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)可產生比直流工作狀態(tài)較強的亮度。一般其每秒可導通100次~500次，每次為幾毫秒。 7段數(shù)碼管功能說明7段LED有共陰極與共陽極兩種，當公共陰極接地時，陽極上的信息為“1”時，段就點亮；信息為“0”時，段就不亮。當公共陽極接到+5V，陰極上的信息為“1”時，段就不亮；信息為“0”時，段就點亮。圖23表示7段LED內部段的排列[7]。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某個字符時，相應的段（發(fā)光二極管）恒定地導通或截止，直到顯示另一個字符為止。這種顯示方式編程容易，管理也較簡單，但占用I/O口線資源較多。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般采用動態(tài)顯示方案。在多位LED顯示時，為簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制。而共陰（陽）極公共端分別由相應的I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通[8]。P2口輸出位選碼，P1口輸出段選碼，位選碼占用輸出口的線決定于顯示器的位數(shù)，比如8位就要占8條。74LS245是我們常用的芯片，用來驅動LED或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS07是同向OC門，做位選碼驅動器，輸入低電平時輸出是地電位，輸入為高電平時，輸出開路[9]。圖23 7段數(shù)碼管內部排列圖3 系統(tǒng)硬件構成 設計原理框圖基于AT89C51單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)由電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和顯示電路幾部分組成，框圖如下圖所示：圖31 設計結構框圖 外圍電路 電源電路本次設計的電源電路為+5V穩(wěn)壓電源，其電路如圖32所示。圖32 電源電路穩(wěn)壓電源電路即利用晶體管作為調整元件和負載串聯(lián)，調整元件看做是可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調節(jié)調整管所呈現(xiàn)的電阻來維持輸出電壓基本不變。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調節(jié)，輸出電流也可達到很大，穩(wěn)壓精度較高。穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器780整流電路、濾波電路組成。變壓器是利用電磁感應原理進行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實現(xiàn)簡單且價格低廉，可以實現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源；整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個電容器。 復位電路復位電路操作有上電自動復位電路和按鍵手動復位兩種方式。上電復位電路是加電瞬間電容通過充電來實現(xiàn)的。手動復位，是指通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運行后需要復位，一般是通過手動復位來實現(xiàn)的，通常采用手動復位和上電自動復位組合。如圖33為按鍵電平復位電路圖。圖33 復位電路 晶振電路單片機必須需要時鐘的驅動才能正常工作，單片機內部有個時鐘振蕩電路，所以只需外接一個振蕩源就能產生一定周期的時鐘信號從而到達單片機內部的各個單元，決定單片的工作頻率。晶振與單片機的連接電路圖，晶振電路主要由石英晶體和兩個電容構成穩(wěn)定的自激時鐘振蕩器。該電路中，晶體一般選取12MHZ，電容取30pF左右。時鐘電路:AT89C51單片機的時鐘電路一般是在他的始終引腳外接晶體振蕩器件，和內部高增益反向放大器構成自激振蕩器電路。振蕩器頻率取決于晶體的頻率C1和C2起頻率微調和穩(wěn)定作用。如圖34所示：圖34 晶振電路 LED顯示電路數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管在其中要加相應大小的上拉電阻，上拉電阻的作用就是增大電流，是數(shù)碼管更亮，在此設計中，由于I/O接口數(shù)量足夠，所以采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示方法，這樣雖然浪費I/O接口，但是本設計條件允許，使軟件設計更簡單，更容易。采用的數(shù)碼管為共陰極，所用公共端接地