【正文】 的節(jié)省人們在交通道路上的時間。最重要的是交通燈的存在大大的減少了交通事故的發(fā)生保證人們在交通道路上的人身安全。提高了人們的生活質(zhì)量。所以說交通燈的存在對維持交通秩序和維護(hù)交通安全都有著非常重要的意義。 單片機(jī)控制 的交通信號燈與老式交通燈相比，具有計(jì)數(shù)精確，成本低廉，可靠性高，機(jī)動性好等 優(yōu)點(diǎn)，選擇性的放行車輛使管理更加人性化，較大程度的提高了車輛通行的效率。 技術(shù)要求 用 AT89S52 單片機(jī)控制一個交通信號燈，晶振采用 12MHZ。設(shè) A 車道和B 車道交叉組成十字路口， A 是主道， B 是支 道。設(shè)計(jì)要求如下： 1）用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測信號。 2 ）正常情況下， A,B 兩車道輪流放行， A 車道放行 50s，其中 5s 用于警告； B 車道放行 30s，其中 5s 用于警告。 4）在交通繁忙時，交通信號燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開關(guān)，可人為的改變信號燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。在 B 車道放行期間，若 A 車道有車而B 車到無車，按下開關(guān)使 A 車道放。在 A 車道放行期間，若 B 車道有車而 A車道無車，按下開關(guān)使 B 車道放行。 本章小結(jié) 本章介紹了交通燈的背景，目的意義和本課題的技術(shù)要求。 其中包括了交通燈 的產(chǎn)生，交通燈的應(yīng)用領(lǐng)域，以及在未來的發(fā)展中，交通燈的發(fā)展方向更趨向于智能化和人性化的特點(diǎn)。 同時 隨著城市化的發(fā)展，交通燈在生產(chǎn)生活中占有越來越重要的地位。 另外本章也介紹了課題的技術(shù)要求和功能指標(biāo)，交通燈的 A、 B 兩條車道的放行狀況和當(dāng)有特殊狀態(tài)產(chǎn)生時單片機(jī)對交通燈的控制。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 設(shè)計(jì) 方案 設(shè)計(jì)方案選擇 交通燈的相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)可以通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，同時也可以通過 PLC 控制 。以下簡單介紹對于三種方案的比較和選擇。 方案一：數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電路可以用 555 芯片作為多諧振 蕩器為整個電路提供秒脈沖 ，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并由譯碼器將信號送到數(shù)碼管顯示時間。這個方案雖然可行，但是所需要的元器件多，焊接及調(diào)試麻煩，且計(jì)時不精準(zhǔn)，可靠性不高。 方案二：單片機(jī)控制交通燈。單片機(jī)控制交通燈主要由單片機(jī)及其晶振電路，復(fù)位電路，數(shù)碼顯示電路，紅黃綠顯示電路組成。這個設(shè)計(jì)方案硬件電路較為簡單，易于連接和調(diào)試，機(jī)器周期由晶振提供，計(jì)時較為精準(zhǔn)， 并且單片機(jī)有內(nèi)部的定時器，計(jì)數(shù)器，外部中斷資源豐富，有很好的應(yīng)用價值。單片機(jī) 成本 比較 低廉，它同時也具有良好的生產(chǎn)價值。 方案三： PLC 控制交通燈。由于市場上 PLC 價格昂貴，由其控制的交通燈多應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，在人們平時的出行中難以得到廣泛的應(yīng)用。 綜合三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，由單片機(jī)控制交通燈這一方案有很好的應(yīng)用價值，因此選擇方案二。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)框圖 圖 21 交通燈系統(tǒng)框圖 如圖 21 所示，系統(tǒng)由復(fù)位電路，晶振電路，按鍵電路單片機(jī)，驅(qū)動電路， LED 數(shù)碼顯示電路及紅黃綠燈顯示電路構(gòu)成。 其中，復(fù)位電路 為了方便調(diào)試，設(shè)計(jì)了 兩種復(fù)位方式，手動復(fù)位及上電復(fù)位 。 由于單片機(jī)需要高穩(wěn)定，高頻率的實(shí)時脈沖， 因此需要晶體振蕩器。 考慮到延時時間的計(jì)算和取材的方便，晶振電路選用 12MHz 晶振， 此時 單片機(jī)的每個機(jī)器周期是 1us。 單片機(jī)選用 AT89S52 單片機(jī)，與其他型號的單片機(jī)相比，此型號的單片機(jī)在市面上和生產(chǎn)上應(yīng)用相對廣泛，調(diào)試和修改程序比較容易，并且其功能和 ROM,RAM 的大小符合設(shè)計(jì)的要求。 驅(qū)動電路用集成模塊，信號經(jīng)過驅(qū)動電路放大后送入 LED 顯示電路和兩個道口的紅黃綠燈顯示電路中。在本次設(shè)計(jì)中，紅黃綠燈用三種顏色的發(fā)光二極管模擬，緊急情況的檢測用開關(guān)信號模擬， AT89S52 單片機(jī) 復(fù)位電 路 晶振電路 按鍵電路 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路 A 道 LED 顯示電路 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路 A 道 紅黃綠 顯示電路 B 道紅黃綠 顯示電路 B 道 LED 顯示電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 整機(jī)電路圖 圖 22 交通燈電路圖 系統(tǒng)工作原理 AT89C52 在 XTAL1 和 XTAL2 兩管腳上接晶體振蕩器，在晶體振蕩器的 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 兩端并聯(lián)兩個電容 C1 和 C2，參數(shù)為 30pF，對震蕩頻率有微調(diào)作用 。 時間倒計(jì)時顯示電路采用兩位 共陰極七段數(shù)碼管顯示 。工作時，單片機(jī) P1 口輸出信號控制數(shù)碼管的顯示， P1， P2 口則控制十字路口的紅黃綠三色交通燈順序點(diǎn)亮。 本章小結(jié) 本章介紹了整機(jī)電路的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方案。并列出了方框圖和整機(jī)電路圖。 在方案的選擇里，提供了通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)控 制實(shí)現(xiàn)，通過PLC 控制交通燈的三種控制方案，對每種設(shè)計(jì)方案都做了一定的分析，并列出各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 整個電路包括單片機(jī)，晶振電路，復(fù)位電路，驅(qū)動電路，數(shù)碼管顯示電路 和紅黃綠交通燈顯示電路這幾個方面。在本章對各部分電路都進(jìn)行了簡單的闡述。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3 章 系統(tǒng)原理說明 AT89S52 單片機(jī) 單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 1971 Intel 公司的霍夫研制成功世界上第一塊 4 位微處理器芯片 Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時代從此開始。 1973 年8 月，霍夫等人研制出 8 位微處理器 Intel 8080，以 N 溝道 MOS 電路取代了P 溝道，第二代微處理器就此誕生 。 1975 年 4 月， MITS 發(fā)布第一個通用型Altair 8800，售價 375 美元，帶有 1KB 存儲器。這是世界上第一臺微型計(jì)算機(jī)。 1976 年 intel 公司研制出 MCS48 系列 8 位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問世 。 20 世紀(jì) 80 年代初， Intel 公司在 MCS48 系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了 MCS51 系列 8 位高檔單片機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)無論是片內(nèi) RAM 容量，I/O 口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。 現(xiàn)在單片機(jī) 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路， LCD 控制器等。 目前單片機(jī) 已廣泛用于 智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、通信領(lǐng)域、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、大型電器及汽車設(shè)備領(lǐng)域中 。而 在今后，單片機(jī) 已明顯地朝三個方向發(fā)展 即 ：巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化 。 AT89S52 單片機(jī) 引腳圖 AT89S52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元 。其引腳圖如下： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 31 AT89S52 單片機(jī)引腳圖 在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī) P0、 P P2 都用作輸入 /輸出口，其中 P0 口外接上拉電阻。單片機(jī)其他用到的引腳功能介紹如下： RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 EA/VPP 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平。如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 XTAL1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的 輸入端。 XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 1） 復(fù)位電路 復(fù)位電路 可以實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位和上電復(fù)位。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 32 單片機(jī)復(fù)位電路 上電后，由于電容 存在一定的 充電 時間 ，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平 ，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位 。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 （ 2） 晶振電路 晶振采用 12MHz 晶振，則單片機(jī)的機(jī)器周期為其倒數(shù)，即 1us。 圖 33 單片機(jī)晶振電路 本章小結(jié) 單片機(jī)自問世就得到十分迅速 的發(fā)展，現(xiàn)在單片機(jī)已廣泛運(yùn)用與生活生產(chǎn)中，成為電路開發(fā)不可缺少的一環(huán)。 AT89C52 單片機(jī) 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ，與同類產(chǎn)品相比有性價比高，程序?qū)懭牒唵危{(diào)試方便的特點(diǎn)。 本章介紹了單片機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用，以及單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭接和原理。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 4 章 單元電路設(shè)計(jì) 驅(qū)動電路 74LS245 芯片引腳圖 圖 41 74LS245 引腳圖 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“ 0”，信號由 B 向 A 傳輸（接收） ； DIR=“ 1”，信號由 A 向 B 傳輸（發(fā)送） ； 當(dāng) CE 為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 電路中將片選端 /CE 接地，將 DIR 置 1，信號從單片機(jī)的 P0， P1 或 P2口輸出，送入 A0~A7，經(jīng) 74LS245 芯片將其放大，從而帶動負(fù)載，即發(fā)光二極管和數(shù)碼管。 74LS245 芯片功能 74LS245 在電路設(shè)計(jì)中常用來驅(qū)動 LED 或者其他的設(shè)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)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0最大負(fù)載能力時，必須接入 74LS245 等總線驅(qū)動器。 引出端符號的意義為 A： A 端總線； B： B 端總線 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 G：三態(tài)允許端 （低電平有效） DIR：方向控制端 芯片的封裝方式為雙列直插式封裝，其邏輯圖如下： 圖 42 74LS245 邏輯圖 極限值：電源電壓 7V 輸入電壓 7V 輸出高電平時高組態(tài)電壓 工作環(huán)境溫度 0~70℃ 存儲溫度 65~150℃ LED 顯示電路 LED 數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位“ +1”型。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等， LE