【正文】 天津工程師范學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文） 題 目 交通控制器設(shè)計(jì) 性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 學(xué)生姓名 林偉 班 級(jí) 電氣 043 系 別 高職部 專 業(yè) 電氣技術(shù) 指導(dǎo)教師 李杰 天津工程師范學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1 引言 在日新月異的 21 世紀(jì)里，家 用 電 子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展 。 許多家電 設(shè)備都 趨于人性化、 智能化 ， 這些電器設(shè)備大部分都含有 CPU控制器 或者是 單片機(jī)。 單片機(jī)以其高可靠性、高性價(jià)比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費(fèi)類產(chǎn)品和玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)以及人民生活的各個(gè)方面，如車間流水線控制、自動(dòng)化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。 用單片機(jī)來(lái)控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實(shí)用，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)的交通控制器設(shè)計(jì)屬于 小型智能自動(dòng)化控制系統(tǒng)。利用單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行記時(shí)，外加掉電存儲(chǔ)電路和顯示電路，可實(shí)現(xiàn)數(shù)碼的顯示和聲音報(bào)警。交通控制器既可廣泛應(yīng)用于鐵路與公路的交叉口 ,也可應(yīng)用于安排不了人手看管的交叉路口 。 因而，此設(shè)計(jì)具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。 2 系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)以 AT89S52單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合 LM386 芯片， 顯示15 秒倒計(jì)時(shí)，并進(jìn)行報(bào)警，同時(shí) 完成對(duì) 它們的 自動(dòng)調(diào)整 和掉電保護(hù)，全部信息用數(shù)碼管顯示。軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。整機(jī)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(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記錄準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)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(wàn)年歷的種類比較多， 因此 方案選擇在設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。 正確地選擇方案可以減小開(kāi)發(fā)難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 方案 1—— 基于 AT89S52 單片機(jī)的交通控制器的設(shè)計(jì) 不使用時(shí)鐘芯片，而直接用 AT89S52 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)。 AT89S52 是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單 片機(jī)。 單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦 寫(xiě) 1000 余 次。由于將多功能 8 人機(jī)接口 顯示電路 軟件控制程序 電源電路 單片機(jī)控制電路 天津工程師范學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案。 用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)交通控制器設(shè)計(jì)，無(wú)須外接其他芯片，充分利用了單片機(jī)的資源。但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數(shù)據(jù)，軟件編程較復(fù)雜。 方案 2—— 基于 與非門(mén)數(shù)字電子的交通控制器設(shè)計(jì) 用電子元器件來(lái)搭交通控制器設(shè)計(jì)，電路較復(fù)雜，接點(diǎn)較多，運(yùn)行不穩(wěn)定。 4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的 要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、鍵盤(pán)接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共 6 個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 41所示。主控芯片使用 52系列 AT89S52單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302，存儲(chǔ)模塊采用 美國(guó) ATMEL 公司 生產(chǎn) 的低功耗 CMOS 串行 EEPROM存儲(chǔ)芯片 AT24C02。 DS1302作為主要計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是， DS1302 可以在很小電流的后備 （ ～ 電源，在 時(shí)耗電小于 300nA）下 繼續(xù)計(jì)時(shí)，并可編程選擇多種充電電流來(lái)對(duì)后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。 555 產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào) 時(shí)序控制電路 15 秒控制電路 時(shí)間顯示電路 天津工程師范學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 41 交通控制器設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 系統(tǒng)核心部分 —— 閃電存儲(chǔ)型器件 AT89S52 AT89S52 具有下列主要性能 [5]： 8KB可改編程序 Flash存儲(chǔ)器（可經(jīng)受 1000次的寫(xiě)入 /擦除周期） 全靜態(tài)工作： 0Hz～ 24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 32條可編程 I/O線 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 6個(gè)中斷源 可編程串行通道 片內(nèi)時(shí)鐘振 蕩器 AT89S52 的引腳及功能 AT89S52單片機(jī)的管腳說(shuō)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(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，既把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 ② XTAL2 接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)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(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。 (3) 控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST、 ALE//PROG、 /PSEN和 /EA/VPP ① RST 復(fù)位輸入端。 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ② ALE//PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， 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(wèn)外部存儲(chǔ)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(xiàn)正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。在對(duì) Flash存儲(chǔ)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(chǔ)允許（ /PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52/LV52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效（既輸出 2個(gè)脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 天津工程師范學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 ④ /EA/VPP 外部訪問(wèn)允許端。要使 CPU 只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H～FFFFH），則 /EA端必須保持低電平（接到 GND 端）。當(dāng) /EA端保持高電平（接 VSS端）時(shí)， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。 (4) 輸入 /輸出引腳 ～ 、 ～ 、 ～ 和 ～ ① P0 端口（ ～ ） P0 是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 輸入，對(duì)端口寫(xiě) 1時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。 ② P1 端口（ ～ ） P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě) 1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。作輸入口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 ③ P2 端口 （ ～ ） P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě) 1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作 輸入口。 P2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 ④ P3 端口（ ～ ） P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL門(mén)電流。當(dāng) P3口寫(xiě)入 “1” 后，它們被內(nèi)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(jiàn)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(shí)器 0的外部輸入） T1 （定時(shí)器 1的外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選