【正文】 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 1 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文） 題 目 交通控制器設計 性 質： 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文 學生姓名 林偉 班 級 電氣 043 系 別 高職部 專 業(yè) 電氣技術 指導教師 李杰 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 2 1 引言 在日新月異的 21 世紀里，家 用 電 子產品得到了迅速發(fā)展 。 許多家電 設備都 趨于人性化、 智能化 ， 這些電器設備大部分都含有 CPU 控制器 或者是 單片機。 單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設備、日常消費類產品和玩具等。并且已經深入到工業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調、彩電）等。 用單片機來控制的小型家電產品具有便攜實用，操作簡單的特點。 本文設計的交通控制器設計屬于 小型智能自動化控制系統(tǒng)。利用單片機進行控制，實時時鐘芯片進行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現數碼的顯示和聲音報警。交通控制器既可廣泛應用于鐵路與公路的交叉口 ,也可應用于安排不了人手看管的交叉路口 。 因而，此設計具有相當重要的現實意義和實用價值。 2 系統(tǒng)概述 本設計以 AT89S52單片機為核心，構成單片機控制電路，結合 LM386 芯片， 顯示15 秒倒計時，并進行報警，同時 完成對 它們的 自動調整 和掉電保護，全部信息用數碼管顯示。軟件控制程序實現所有的功能。整機電路使用 +5V 穩(wěn)壓電源，可穩(wěn)定工作。系統(tǒng)框圖如圖 21所示， 其軟硬件設計簡單，時間記錄準確，可廣泛應用于長時間連續(xù) 顯示的 系統(tǒng)中。 圖 21 系統(tǒng)框圖 3 方案選擇 由于電子萬年歷的種類比較多， 因此 方案選擇在設計中是至關重要的。 正確地選擇方案可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產品推向市場。 方案 1—— 基于 AT89S52 單片機的交通控制器的設計 不使用時鐘芯片，而直接用 AT89S52 單片機來實現電子萬年歷設計。 AT89S52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀 存儲器的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。 單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復擦 寫 1000 余 次。由于將多功能 8 人機接口 顯示電路 軟件控制程序 電源電路 單片機控制電路 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 3 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89S52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 用單片機來實現交通控制器設計，無須外接其他芯片，充分利用了單片機的資源。但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數據，軟件編程較復雜。 方案 2—— 基于 與非門數字電子的交通控制器設計 用電子元器件來搭交通控制器設計，電路較復雜，接點較多，運行不穩(wěn) 定。 4 系統(tǒng)硬件電路的設計 按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共 6 個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖 41所示。主控芯片使用 52 系列 AT89S52 單片機，時鐘芯片使用美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘芯片 DS1302，存儲模塊采用 美國 ATMEL 公司 生產 的低功耗 CMOS 串行 EEPROM 存儲芯片 AT24C02。 DS1302 作為主要計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是， DS1302 可以在很小電流的后備 （ ～ 電源，在 時耗電小于 300nA）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。 555 產生的時鐘信號 時序控制電路 15 秒控制電路 時間顯示電路 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 4 圖 41 交通控制器設計 系統(tǒng)構成框圖 系統(tǒng)核心部分 —— 閃電存儲型器件 AT89S52 AT89S52 具有下列主要性能 [5]： 8KB可改編程序 Flash 存儲器（可經受 1000 次的寫入 /擦除周期） 全靜態(tài)工作： 0Hz～ 24MHz 三級程序存儲器保密 128 8字節(jié)內部 RAM 32條可編程 I/O 線 2個 16 位定時器 /計數器 6個中斷源 可編程串行通道 片內時鐘振蕩器 AT89S52 的引腳及功能 AT89S52 單片機的管腳說明如圖 42所示。 控 制 器 傳感器 燈指示 顯示 音頻放大 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 5 P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78R S T9P 3 .0 ( R X D )10P 3 .1 ( T X D )11P 3 .2 ( IN T 0 )12P 3 .3 ( IN T 1 )13P 3 .4 ( T 0 )14P 3 .5 ( T 1 )15P 3 .6 ( W R )16P 3 .7 ( R D )17X T A L 218X T A L 119GND20P 2 .0 ( A 8 )21P 2 .1 ( A 9 )22P 2 .2 ( A 1 0 )23P 2 .3 ( A 1 1 )24P 2 .4 ( A 1 2 )25P 2 .5 ( A 1 3 )26P 2 .6 ( A 1 4 )27P 2 .7 ( A 1 5 )28P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 0 .7 ( A D 7 )32P 0 .6 ( A D 6 )33P 0 .5 ( A D 5 )34P 0 .4 ( A D 4 )35P 0 .3 ( A D 3 )36P 0 .2 ( A D 2 )37P 0 .1 ( A D 1 )38P 0 .0 ( A D 0 )39V C C40 圖 42 AT89S52 的 管腳 (1) 主要電源引腳 ① VCC 電源端 ② GND 接地端 (2) 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2 ① XTAL1 接外部晶體的一個引腳。在單片機內部，它是構成片內振蕩器的反相放大器的輸入 端。當采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 ② XTAL2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機內部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應懸浮不連接。 (3) 控制或與其它電源復用引腳 RST、 ALE//PROG、 /PSEN 和 /EA/VPP ① RST 復位輸入端。 當振蕩器運行時，在該引腳上出現兩個機器周期的高電平將使單片機復位。 ② ALE//PROG 當訪問外部存儲器時， ALE（地 址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的 1/6）周期性地出現正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在對 Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ /PROG） [6]。 ③ /PSEN 程序存儲允許（ /PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當AT89S52/LV52 由外部程序存儲器取指令（或常數）時，每個機器周期兩次 /PSEN 有效（既輸出 2個脈沖）。但在此期間內，每當訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現。 天津工程師范學院 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 6 ④ /EA/VPP 外部訪問允許端。要使 CPU 只訪問外部程序存儲器（地址為 0000H～FFFFH），則 /EA 端必須保持低電平（接到 GND 端）。當 /EA 端保持高電平（接 VSS 端）時， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的程序。 (4) 輸入 /輸出引腳 ～ 、 ～ 、 ～ 和 ～ ① P0 端口（ ～ ） P0是一個 8位漏極開 路型雙向 I/O 端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅動 8個 TTL 輸入，對端口寫 1 時，又可作高阻抗輸入端用。 ② P1 端口（ ～ ） P1是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P1的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL 輸入。對端口寫 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 ③ P2 端口 （ ～ ） P2是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P2的輸出緩沖器 可驅動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL 輸入。對端口寫 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P2 作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 ④ P3 端口（ ～ ） P3口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 ， 這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能， 這些特殊功能見表 41[7]。 表 41 P3 端口的特殊功能 端口引腳 兼 用 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （ 定時器 0的外部輸入） T1 （定時器 1的外部輸入） /WR （外部數據存儲器寫選通） /