【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /O 端口控制框圖 本方案優(yōu)點(diǎn)：利用的硬件源資源相對(duì)較多， 而且由于只是使用最小系統(tǒng)板做 8155 擴(kuò)展 CPU并 行 接 口 LCD 緊急放行 倒 計(jì) 時(shí) 顯 示 89C52 系統(tǒng) 8255 芯片 8 9 C 5 2 系 統(tǒng) LED 顯示 倒計(jì)時(shí) 緊急放行鍵 13 交通燈實(shí)驗(yàn)，故可以充分 資源 利用最小系統(tǒng)板，使資源得到 合理 的使用 ，對(duì)系統(tǒng)的功能完善提供了方便的硬件資源。 缺點(diǎn)： 設(shè)計(jì)適用用于實(shí)驗(yàn)，但與其他設(shè)計(jì)兼容性不高，且增加功能有限 ，不利于產(chǎn)品的商業(yè)化。 方案確定：由于本次設(shè)計(jì)主要目的是提高對(duì)單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與掌握，且使用的是 8255 擴(kuò)展 I/O口的最小系統(tǒng)板，本設(shè)計(jì)選擇方案三。 電路設(shè)計(jì) 顯示電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)顯 示模塊是利用 8255 的 PA口實(shí)行段點(diǎn)亮控制，使用 8255 的 PB、 PC口進(jìn)行 倒計(jì)時(shí)顯示 。其中數(shù)碼管使用共陰管，既 高 電平點(diǎn)亮。 圖 34顯示電路 14 指示燈及放行鍵電路 放行鍵是由 89C52 的 ，其中 構(gòu)成東西放行鍵， 構(gòu)成南北放行鍵。其電路是按鍵一頭接地一頭接 P 口，當(dāng)按鍵斷開時(shí) P口為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)， 就直接接收地 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路中的低電平。 指示燈及放行鍵電路整體圖如圖 所示。 圖 35 指示燈及放行鍵電路 最小系統(tǒng)板電路 89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash 閃速內(nèi)存， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個(gè) I/O 口線， 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。一個(gè) 6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。單片機(jī)內(nèi)寫程序來(lái)計(jì)算和控制單片機(jī)外圍相關(guān)電路協(xié)調(diào)工作。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電路圖如圖36 所示 : 15 圖 36單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 本電路是通過(guò) 74LS373 進(jìn)行地址鎖存， 74LS138 進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電路擴(kuò)展以便提高系統(tǒng)性能，其中 74LS138 的地址輸入端 A、 B、 C分別接 89C52的 、 、 口。其中最小系統(tǒng)板自帶的 8255 擴(kuò)展芯片的片選端 cs 接74LS138 輸入出端的 Y5，完整電路如附錄三 。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路時(shí)單片機(jī)的心 臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)湊。 AT— 51 單片機(jī)允許時(shí)鐘頻率因型號(hào)而異。典型值為 12MHz。本次設(shè)計(jì)中采用的 STC89C52 單片機(jī)最高時(shí)鐘頻率可達(dá) 24MHz，由于考到單片機(jī)的工作頻率越高對(duì) RF 模塊的干擾較大，所以采用 6MHz 的晶振。其電路如圖 37所示。 16 圖 37時(shí)鐘電路 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行前都要復(fù)位，使微處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于 初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。 采用 手動(dòng) 復(fù)位方式 ，在 RST 復(fù)位端接 74LS14 反 圖 38 復(fù)位電路 向器。一個(gè)電阻 R34 至 Vss(地 ),當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)， 74LS14 給單片機(jī)的 RST 端一個(gè)高電平，就能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù) 位，當(dāng)按鍵恢復(fù)為低電平，復(fù)位結(jié)束。此外，系統(tǒng)還提供上電自動(dòng)復(fù)位。 在 上電 的瞬間，電容通過(guò)電阻充電，在輸入端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平。只要 保持 RST 引腳為高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可使 CPU 復(fù)位。所需高電平時(shí)間的長(zhǎng)短與 Vcc 上升時(shí)間和振蕩器起振時(shí)間有關(guān)。圖 38 中 17 R33=51KΩ, R34=100Ω ， C15=, C16=22UF 若頻率為 12MHz,可以保證可靠的上電復(fù)位。如果頻率降低，可以適當(dāng)加大電容 C15。 電路參數(shù)分析： 在本次參數(shù)設(shè)計(jì)中，最主要的是指示燈控制電路的參數(shù)參數(shù)，即 8255PA 口所接的六個(gè) LED 的限流電阻參數(shù)的設(shè)計(jì)，即要使 PA 口為高電平是 LED 滅，又要使 PA 口為低電平時(shí) LED 量 （本設(shè)計(jì)采用的是低電平點(diǎn)亮） 。 由于 發(fā)光二極管的正端通過(guò)一個(gè)提拉電阻接到 5 伏電源上 。 此時(shí)流過(guò) LED 的電流為 I=()/R≈ （ A） (41) 由于 LED 得限流電阻一 般在 3mA12mA 的范圍內(nèi)，所以 R 的取值范圍為300Ω ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)電阻取 510Ω阻值 ，它 完全可滿足發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r的亮度問(wèn)題。 18 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)原理 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，交通燈的點(diǎn)亮順序表 ， 25s 一個(gè)周期，周而復(fù)始下去，所以主程序?yàn)橐粋€(gè)死循環(huán)， 表 交通燈狀態(tài)變換表 延時(shí)方法可以有兩種一中是利用 MCS51 內(nèi) 部定時(shí)器才生溢出中斷來(lái)確定 1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。 但是前一種方式靜的更高且更方便，所以設(shè)計(jì)使用的是中斷程序 在 中斷程序中 ，主要標(biāo)志為 n，即秒的標(biāo)志位 ,用它來(lái)判斷是否到達(dá) 10S、13S、 22S、 25S，然后根據(jù)所得判斷，做相應(yīng)的操作，即將數(shù)據(jù)寫入到 8255。 由于軟件的靈活性，計(jì)時(shí)可以設(shè)計(jì)成順時(shí)計(jì)時(shí)，也可以設(shè)計(jì)成倒計(jì)時(shí)，只要將程序改變成自加還是自減或另外設(shè)一個(gè)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)就可以了 。 設(shè)計(jì)所注意的重要部分是外設(shè)即 8255 的端口地址，如下： 用 8051 的 P0 口的 連接 8255 的片選 信號(hào) cs 我們用 8031 的地址采用全譯碼方式，當(dāng) =0 時(shí)片選有效， 其他無(wú)效， 用于選擇8255 端口 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 X X X X X 0 0 00H 為 8255 的 PA口 1 X X X X X 0 1 01H 為 8255 的 PB口 1 X X X X X 1 0 02H 為 8255 的 PC口 1 X X X X X 1 1 03H 為 8255 的控制口 由于 8051 是分時(shí)對(duì) 8255 和儲(chǔ)存器進(jìn)行訪問(wèn)所以 8051 的 P0 口不會(huì)發(fā)生沖突 10S 3S 9S 3S 東西道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 紅燈亮 南北道 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 黃燈亮 19 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序流程圖 主程序流程圖 ： 主程序流程圖如圖 51 所示，程序開始執(zhí)行初始化，再進(jìn)入循環(huán)體工作。 圖 51 主程序流程圖 初始化8255 、單片機(jī) 標(biāo)志