【正文】 effectively improved the transportation condition. However, and lacks along with the volume of traffic fast growth to the speedway system research and the control, the speedway not fully plays the anticipated role. But city speedway in structure charact eristic, also had decided the city speedway transportation condition inevitably receives the speedway and the ordinary path coupling place transportation condition restriction. Therefore, how uses the appropriate control method, maximum limit uses the good consumption large amount of money construction the city speedway, alleviates branch with Ramp , the city supports with the peripheral locality transportation stops up the condition, more and more bees the main question which the transportation management and the urban planning department urgently awaits to be solved. There fore, applied the knowledge through me which studied to design a set of traffic lights control circuit traffic light control system mainly by the timing circuit, the host controls the electric circuit, the signal light switch, the pulse signal generating devices posed. Key word: The AT89S51。 設(shè)計完成的模擬交通信號燈控制器能夠準(zhǔn)確指揮交通，并具有人工控制功能，實現(xiàn)了人工智能一體化。該控制系統(tǒng)包括了按鍵控制電路、定時控制電路、顯示電路等幾部分的組成。本課題設(shè)計正是基于這個方向設(shè)計一個 符合指標(biāo)要求的模擬交通信號燈控制器。 i 基于單片機(jī)的交通信號燈模擬控制器的設(shè)計 THE DESIGN OF TRAFFIC LIGHTS’ANALOG CONTROLLER BASED ON SINGLECHIP MICROCOMPUTER ii 摘要 隨著人類科技文明的發(fā)展，人們對于日常交通便利的要求在不斷地提高。 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是 51 系列的單片機(jī)，由于其使用方便、價格低廉等優(yōu)勢，在市場上占有很大的份額。設(shè)計以硬件和軟件相結(jié)合為指導(dǎo)思想，通過軟件編程實現(xiàn)系統(tǒng)大部分功 能，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。本系統(tǒng)設(shè)計控制精確、體積小、功耗低，具有很強(qiáng)的實用性。LED show。在不斷拓寬交通道路以及修建新的交通要道的同時，交通信 號燈的用途變得更加明顯。基于以上考慮，我們提出了這個課題要求，進(jìn)行設(shè)計，并模擬和仿真。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。其功能和市場競爭力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為 MCS51系列 單片機(jī)，因為 MCS 只是 Intel 公司專用的單片機(jī)系列型號。 目前單片機(jī)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其應(yīng)用于儀器儀表中顯得更為優(yōu)越。單片機(jī)的發(fā)展推動了應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展又反過來對單片機(jī)提出了更高要求，從而促進(jìn)單片機(jī)的發(fā)展。除了一般必須具有的 ROM、 RAM、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)外，隨著單片機(jī)檔次的提高，以適應(yīng)檢測、控制功能更高的要求，片內(nèi)集成的器件通常還有電源監(jiān)控與復(fù)位電路、 WDT、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 DMA 控制器、中斷控制器、鎖相器 、頻率合成器、字符發(fā)生器、聲音發(fā)生器、 CRT 控制器、譯碼驅(qū)動器等。而簡單的家用電器、智能玩具、儀表儀器、智能 IC 卡等對單片機(jī)功能要求不高。而高亮度、低能耗 LED 在信號燈上的應(yīng)用，給信號燈產(chǎn)品帶來革命性的變化。 冷光源，能耗低 。 可靠性好，壽命長 。單管 LED 的理論壽命為 100 000h，由此推斷 LED信號燈的實際使用壽命大于 50 000h。 （ 3） LED 驅(qū)動電路設(shè)計粗糙，功率因數(shù)偏低。 這幾年 LED 的技術(shù)發(fā)展非?？欤瑸?LED 信號燈技術(shù)的提高提供了很好的基礎(chǔ)。 [6～ 8] 交通信號燈的發(fā)展 信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。 道路交通信號燈（以下簡稱信號燈）的光源幾經(jīng)變遷，從最初易發(fā)生爆炸的煤氣燈發(fā)展到 穩(wěn)定、安全的白熾燈、鹵鎢燈，如今發(fā)光二極管（ LED）得到了廣泛應(yīng)用。近年來，新材料、新技術(shù)在道路交通領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用， 發(fā)光二極管（ LED）在道路交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用更是有目共睹。 在十字路口東西南北各設(shè)置紅、黃、綠三種信號燈，正常情況下，東西 (A線 )、南北 (B線 )方向輪流放行。 北 西 東 南 6 課題研究的目的及意義 交通信號燈，自從它被發(fā)明的那天起，就成為人們生活中必不可少的一種工具，尤其是現(xiàn)在這個講究效率的年代，交通信號燈更是在人類交通、生活、生產(chǎn)、工作等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其研究的意義在于： 為設(shè)計小型的單片機(jī)十字路口交通信號燈提供了有用的參考，為進(jìn)一步的研究提供了有效的途徑。 7 第 2 章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 本次設(shè)計中采用 AT89S51 控制芯片， 以單片機(jī)為控制核心， 單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示 ，由定時電路、按鍵控制電路和顯示電路（兩位 LED 數(shù)碼管顯示倒記時， 4組紅、黃、綠發(fā)光二極管模擬交通信號燈和 16*16 點陣顯式 LED顯示行人通行與禁止）等 組成。 CPU 對系統(tǒng)的整體功能、開發(fā)難度和價格都起主導(dǎo)作用，所以在硬件開發(fā)中應(yīng)該首先確定 CPU，然后再依據(jù)實際需求設(shè)計周邊電路。此外，顯示模塊使用到了 74HC164，74HC273 等芯片，根據(jù)它們的物理結(jié)構(gòu)及功能，組成了 LED 顯示屏的顯示部分?？臻e模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 P0口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 EA/VPP ：當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時 ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每個端口包含一個 4 位鎖存器。 方式控制字格式說明下 表 所示： D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志， 1有效。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。只有 A 口具備雙向總線方式， 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時 C口的 5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 當(dāng) 1腳為高電平時 ,11(CLK)腳是鎖存控制端 ,并且是上升沿觸發(fā)鎖存 ,當(dāng) 11腳有一個上升沿 ,立即鎖存輸入腳 1 1 1 18 的電平狀態(tài)，并且立即呈現(xiàn)在輸出腳 2(Q0)、 5(Q1)、 6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、19(Q7)上 。 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 單片機(jī)作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，結(jié)合性能分析，設(shè)計的單片機(jī)最 小系統(tǒng)如圖 。復(fù)位電路則是實現(xiàn)這一功能的實際執(zhí)行者 , 它應(yīng)該使高電平的復(fù)位信號持續(xù)兩個機(jī)器周期以上。 按鍵 K0、 K K2 分別由 AT89S51I/O口的 、 、 控制，當(dāng) P2 口輸出高電平時，信號燈點亮 。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40AT89S51K0k1K2 圖 按鍵與單片機(jī)接口電路 16 LED 顯示電路設(shè)計 交通信號燈中，要求信號燈的穿透性要好，可控性強(qiáng)，能耗低，使用壽命長，因此，我們可以選擇 LED（發(fā)光二極管），七段數(shù)碼管和 16*16 點陣式 LED（ 16*16點陣式 LED 是由四塊 8*8 點陣式 LED 組成）構(gòu)成系統(tǒng)中的顯示電路，此外，還用到了 74LS164 和 74LS273 兩塊譯碼芯片，如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ D O C U M E N T S A N D S E T T I N G S \ A D M I N I S T R A T O R \ 桌面 \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y : +5 圖 共陽極連接 LED 器件的恒流驅(qū)動方式 由 LED 的特性可知，其 PN施加正向電壓時，流過的正向電流將使 LED 發(fā)光。 18 LED 器件的脈沖驅(qū)動方式 點亮 LED 可以采用恒流靜態(tài)的方式，也可以采用脈沖方式的恒流驅(qū)動。所以，當(dāng)30幀刷新率時每幀時間內(nèi)至少要點亮 4次。最常見的 LED 點陣顯示單元有 5*7, 7*9, 8*8 結(jié)構(gòu)，前兩種主要用于顯示各種西文字符，后一種場用于顯示各 種漢字字符， 8*8 點陣式 LED 的等效電路及外觀圖如圖 ， 所示。其工作時是縱向送字型碼，橫向從上往下進(jìn)行動態(tài)掃描，顯示完一個圖案所用的字型碼為 32 個字節(jié)。 20 圖 以單片機(jī)為核心的動態(tài)掃描電路框圖 根據(jù)驅(qū)動方式的不同， LED 大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。在實際的 LED 大屏幕顯示中，很少有采用靜態(tài)驅(qū)動的。 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，與此同時，列驅(qū)動中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到一行的各列數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)轿缓?，才能并行地進(jìn)行顯示。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(R