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正文內(nèi)容

基于at89s51單片機(jī)的數(shù)顯交通燈設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-30 17:35 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR,使得 /RD 或 /PSEN 有效時(shí), 74LS245輸入( ←Di ),其它時(shí)間處于輸出( →Di )。 2. 1. 4 LED 的特性及使用 發(fā)光二極管是由 Ⅲ Ⅳ 族化合物,如 GaAs(砷化鎵)、 GaP(磷化鎵)、 GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的,其核心是 PN結(jié)。因此它 具有一般 PN結(jié)的 IN特性,即正向?qū)?,反?截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下,電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū),空穴由 P 區(qū)注入 N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光 。 圖 3 七段 LED 數(shù)碼管引腳圖 交通燈倒計(jì)時(shí)顯示部分為共陰 LED 數(shù)碼管,如圖 3。即 LED 的陰極全部接低電平,陽(yáng)極接高電平的 LED 亮,這樣就能顯示數(shù)字。 2. 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2. 2. 1 系統(tǒng)框圖 7 圖 4 數(shù)顯交通燈系統(tǒng)組成框圖 工作原理:按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和功能,將系統(tǒng)分為主控模塊、 LED 顯示模塊、電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)模塊,系統(tǒng)組成框圖如圖 4所示。主控模塊采用 AT89S52 單片機(jī),顯示模塊采用七段共陰 LED 數(shù)碼管。晶振電路為單片機(jī)提供穩(wěn)定、高頻率的實(shí)基脈沖,使得單片機(jī)能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行命令指揮交通燈得工作。按鍵電路可以再必要時(shí)轉(zhuǎn)換交通燈的工作方式,適應(yīng)實(shí)時(shí)交通情況。復(fù)位電路作用于發(fā)生意外的情況下,可以使交通燈迅速回到正常工作狀態(tài)。 2. 2. 2 電源電路的設(shè)計(jì) 圖 5 電源電路原理圖 如圖 5,該電路輸入為 220V 交流電,經(jīng)過(guò)整流濾波實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流 5V電壓輸出。 原理: 220V 交流電通過(guò)變壓器降壓后通過(guò)二極管橋式整流電路得到一個(gè)電壓波動(dòng)很大電源電路 AT89S52 單片機(jī) A道 LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路 B道 LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路 復(fù)位電路 晶振電路 按鍵電路 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 的直流電源,再通過(guò) 330uF 的電解電容濾波實(shí)現(xiàn)電壓的平穩(wěn)輸出,此時(shí)得到大約 11V的直流電壓。為了得到穩(wěn)定的 5V 電壓輸出,在這里接一個(gè) 7805 三端穩(wěn)壓器。 7805 最大輸出電流為 1A,從而使負(fù)載得到保護(hù)。 仿真 測(cè)試:按照電路設(shè)計(jì),在輸入端加上 220V 的交流電源之后, LED 發(fā)光顯示工作狀態(tài),使用萬(wàn)用表對(duì)輸出進(jìn)行開(kāi)路測(cè)試,顯示輸出為 。輸出端接入 10K 左右負(fù)載后,顯示輸出為 。 2. 2. 3 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì) 圖 6 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位,以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài),并從初態(tài)開(kāi)始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST引腳 輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí),且振蕩器穩(wěn)定后,如果 RST 引腳 上有一個(gè)高電平并維持 2個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上,則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù) 位方式有:手動(dòng)按 鍵 復(fù)位和上電復(fù)位 。此處電路采用手動(dòng)按鍵復(fù)位的方式。 如圖 6,當(dāng)按鍵按下時(shí), RST 端直接接 5V電源電壓,由于人按鍵時(shí)間最短也要數(shù)十毫秒,因此完全滿(mǎn)足復(fù)位的時(shí)間條件。 2. 2. 4 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì) 9 圖 7 單片機(jī)晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)。它用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作,以提供穩(wěn)定,精確的單 頻振蕩。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振,便于各部分保持同步。 如圖 7,在 XTAL1 和 XTAL2 兩引腳接入晶體振蕩器,在晶振的兩端并聯(lián)兩個(gè) 30pF 的電容,對(duì)振蕩器頻率有微調(diào)的作用,震蕩范圍為 ~12MHz。 2. 2. 5 按鍵電路的設(shè)計(jì) 圖 8 按鍵電路 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 為了可以人工控制調(diào)節(jié)東西南北方向通行時(shí)間,因此在此電路中加入按鍵電路。如圖8,當(dāng)按下 S2 時(shí),南北通行時(shí)間加長(zhǎng);當(dāng)按下 S3 時(shí),東西通行時(shí)間加長(zhǎng)。 S4 為執(zhí)行中斷程序按鍵,當(dāng)按下時(shí),單片機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 2. 2. 6 時(shí)間 倒計(jì)時(shí)顯示電路 圖 9 顯示電路 如圖 9所示,電路共有四組兩位數(shù)碼管和交通燈組。 J6,J7 為人行道交通燈, J8, J9,J10 為左右轉(zhuǎn)和直行交通指示燈,數(shù)碼管顯示直行倒計(jì)時(shí)。同方向的交通燈組顯示相同。同方向直行交通燈顯示與人行道交通燈顯示時(shí)間 長(zhǎng)短 相同。 2. 2. 7 電路原理圖及工作原理 按照設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)分為主控模塊, LED 顯示模塊,復(fù)位電路,晶振電路,按鍵電路幾個(gè)部分。如圖 10,主控模塊即 AT89S52 單片機(jī), P0 口和 P2口控制東西南北交通燈顯示,P1口控制數(shù) 碼管的倒計(jì)時(shí)顯示。復(fù)位電路為按鍵復(fù)位,按鍵按下,單片機(jī)開(kāi)始工作。晶振電路為無(wú)源晶振,使用 12MHz 晶體振蕩器。按鍵電路三個(gè)按鍵分別為南北通行時(shí)間加長(zhǎng),東西通行時(shí)間加長(zhǎng),中斷服務(wù)程序入口。 11 圖 10 電路原理圖第三章 系統(tǒng)軟件件設(shè)計(jì) 12 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3. 1 系統(tǒng) 主 程序流程圖 圖 11 主程序流程圖 開(kāi)始 A道直行, B道紅燈全亮 延時(shí) 35 秒 A道 直行黃燈亮, B 道左轉(zhuǎn)彎 延時(shí) 5 秒 A道右轉(zhuǎn)彎, B 道左右轉(zhuǎn)彎 延時(shí) 20 秒 A道紅燈全亮, B 道直行 延時(shí) 35 秒 A道紅燈全亮, B 道直行黃燈亮 延時(shí) 5 秒 A道左右轉(zhuǎn)彎, B 道右轉(zhuǎn)彎 延時(shí) 20 秒 13 主程序即交通燈正常運(yùn)行狀態(tài)下單片機(jī)執(zhí)行的命令, 如圖 11,通過(guò)主程序流程圖可以看出,在正常工作狀態(tài)下 ,東西道和南北道的通行時(shí)間和停止時(shí)間是相同的,人行道的通行時(shí)間也相同。若交通狀況一切良好則單片機(jī)一直按照此流程循環(huán)執(zhí)行。 3. 2 系統(tǒng)子程序 3. 2. 1 延時(shí)子程序 單片機(jī)延時(shí)程序的編寫(xiě)有 以下兩種常用 指令:空操作指令 NOP,循環(huán)轉(zhuǎn)移指令 DJNZ。NOP 為單周期指令,功能只是消耗一個(gè)機(jī)器周期,而 DJNZ 為雙周期指令,其功能是將第一個(gè)操作數(shù)減 1,并判斷是否為 0,不為 0 則轉(zhuǎn)移到目標(biāo)地址,為 0 則往下順序執(zhí)行。這樣就可以利用循環(huán)嵌套實(shí)現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)的延時(shí)。在此程序中利用的是定時(shí)器的中斷進(jìn)行延時(shí),定時(shí)器中斷 20 次為 1秒。 定時(shí)中斷子程序: PUSH ACC PUSH PSW CLR TR0 CLR TF0 MOV TL0, 0B0H MOV TH0, 3CH DJNZ R2, DS_C MOV R2, 20 DEC 30H MOV A, 30H 3. 2. 2 緊急中斷子程序 當(dāng)十字路口發(fā)生緊急事件或者有緊急車(chē)輛需要通行時(shí)需要執(zhí)行緊急中斷子程序。當(dāng)事件處理完畢恢復(fù)正常交通。 PUSH ACC PUSH PSW CLR IE0 CLR TR0 CPL URF JB URF, UR_CON 。緊急結(jié)束;跳轉(zhuǎn)到正常交通狀態(tài) MOV P0, 49H MOV P2, 15H 第三章 系統(tǒng)軟件件設(shè)計(jì) 14 AJMP UR_R 3. 2. 3 顯示子程序 由于數(shù)顯交通燈需要一直顯示倒計(jì)時(shí),因此顯示子程序一直處于循環(huán)執(zhí)行狀態(tài),并且每次都掃描按鍵電路,當(dāng)有按鍵按下時(shí)執(zhí)行時(shí)間加長(zhǎng)程序來(lái)調(diào)整十字路口交 通燈顯示時(shí)間,若沒(méi)有按鍵按下,則返回繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。 顯示子程序: MOV P3, 0DFH 。選中南北方向的十位數(shù)碼管 MOV A, 30H MOV B, 10 DIV A, B MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A LCALL D1MS …… SETB
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