【文章內容簡介】 系統硬件設計 6 數據現暢通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 /RD 或 /PSEN 有效時， 74LS245輸入（ ←Di ），其它時間處于輸出（ →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）等半導體制成的，其核心是 PN結。因此它 具有一般 PN結的 IN特性，即正向導通，反向 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)。進入對方區(qū)域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發(fā)光 。 圖 3 七段 LED 數碼管引腳圖 交通燈倒計時顯示部分為共陰 LED 數碼管，如圖 3。即 LED 的陰極全部接低電平，陽極接高電平的 LED 亮，這樣就能顯示數字。 2． 2 系統硬件設計 2． 2． 1 系統框圖 7 圖 4 數顯交通燈系統組成框圖 工作原理：按照系統設計的要求和功能，將系統分為主控模塊、 LED 顯示模塊、電源電路、復位電路、晶振電路、驅動電路等幾個模塊，系統組成框圖如圖 4所示。主控模塊采用 AT89S52 單片機，顯示模塊采用七段共陰 LED 數碼管。晶振電路為單片機提供穩(wěn)定、高頻率的實基脈沖，使得單片機能夠準確的執(zhí)行命令指揮交通燈得工作。按鍵電路可以再必要時轉換交通燈的工作方式，適應實時交通情況。復位電路作用于發(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 電源電路的設計 圖 5 電源電路原理圖 如圖 5，該電路輸入為 220V 交流電，經過整流濾波實現穩(wěn)定的直流 5V電壓輸出。 原理： 220V 交流電通過變壓器降壓后通過二極管橋式整流電路得到一個電壓波動很大電源電路 AT89S52 單片機 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 復位電路 晶振電路 按鍵電路 第二章 系統硬件設計 8 的直流電源，再通過 330uF 的電解電容濾波實現電壓的平穩(wěn)輸出，此時得到大約 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 7805 三端穩(wěn)壓器。 7805 最大輸出電流為 1A，從而使負載得到保護。 仿真 測試：按照電路設計，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)，使用萬用表對輸出進行開路測試，顯示輸出為 。輸出端接入 10K 左右負載后，顯示輸出為 。 2． 2． 3 單片機復位電路工作原理及設計 圖 6 單片機復位電路 單片機在啟動時都需要復位，以使 CPU 及系統各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機的復位信號是從 RST引腳 輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。當系統處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳 上有一個高電平并維持 2個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU就可以響應并將系統復位。單片機系統的復 位方式有：手動按 鍵 復位和上電復位 。此處電路采用手動按鍵復位的方式。 如圖 6，當按鍵按下時， RST 端直接接 5V電源電壓，由于人按鍵時間最短也要數十毫秒，因此完全滿足復位的時間條件。 2． 2． 4 單片機晶振電路工作原理及設計 9 圖 7 單片機晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱。它用一種能把電能和機械能相互轉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提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振，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，在晶振的兩端并聯兩個 30pF 的電容，對振蕩器頻率有微調的作用，震蕩范圍為 ~12MHz。 2． 2． 5 按鍵電路的設計 圖 8 按鍵電路 第二章 系統硬件設計 10 為了可以人工控制調節(jié)東西南北方向通行時間，因此在此電路中加入按鍵電路。如圖8，當按下 S2 時，南北通行時間加長；當按下 S3 時，東西通行時間加長。 S4 為執(zhí)行中斷程序按鍵，當按下時，單片機執(zhí)行中斷服務程序。 2． 2． 6 時間 倒計時顯示電路 圖 9 顯示電路 如圖 9所示，電路共有四組兩位數碼管和交通燈組。 J6,J7 為人行道交通燈， J8， J9，J10 為左右轉和直行交通指示燈，數碼管顯示直行倒計時。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間 長短 相同。 2． 2． 7 電路原理圖及工作原理 按照設計要求，系統分為主控模塊， LED 顯示模塊，復位電路，晶振電路，按鍵電路幾個部分。如圖 10，主控模塊即 AT89S52 單片機， P0 口和 P2口控制東西南北交通燈顯示，P1口控制數 碼管的倒計時顯示。復位電路為按鍵復位，按鍵按下，單片機開始工作。晶振電路為無源晶振，使用 12MHz 晶體振蕩器。按鍵電路三個按鍵分別為南北通行時間加長，東西通行時間加長，中斷服務程序入口。 11 圖 10 電路原理圖第三章 系統軟件件設計 12 第三章 系統軟件設計 3． 1 系統 主 程序流程圖 圖 11 主程序流程圖 開始 A道直行， B道紅燈全亮 延時 35 秒 A道 直行黃燈亮， B 道左轉彎 延時 5 秒 A道右轉彎， B 道左右轉彎 延時 20 秒 A道紅燈全亮， B 道直行 延時 35 秒 A道紅燈全亮， B 道直行黃燈亮 延時 5 秒 A道左右轉彎， B 道右轉彎 延時 20 秒 13 主程序即交通燈正常運行狀態(tài)下單片機執(zhí)行的命令， 如圖 11，通過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間和停止時間是相同的，人行道的通行時間也相同。若交通狀況一切良好則單片機一直按照此流程循環(huán)執(zhí)行。 3． 2 系統子程序 3． 2． 1 延時子程序 單片機延時程序的編寫有 以下兩種常用 指令：空操作指令 NOP，循環(huán)轉移指令 DJNZ。NOP 為單周期指令，功能只是消耗一個機器周期，而 DJNZ 為雙周期指令，其功能是將第一個操作數減 1，并判斷是否為 0，不為 0 則轉移到目標地址，為 0 則往下順序執(zhí)行。這樣就可以利用循環(huán)嵌套實現時間較長的延時。在此程序中利用的是定時器的中斷進行延時，定時器中斷 20 次為 1秒。 定時中斷子程序： 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 當十字路口發(fā)生緊急事件或者有緊急車輛需要通行時需要執(zhí)行緊急中斷子程序。當事件處理完畢恢復正常交通。 PUSH ACC PUSH PSW CLR IE0 CLR TR0 CPL URF JB URF, UR_CON 。緊急結束；跳轉到正常交通狀態(tài) MOV P0, 49H MOV P2, 15H 第三章 系統軟件件設計 14 AJMP UR_R 3． 2． 3 顯示子程序 由于數顯交通燈需要一直顯示倒計時，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，當有按鍵按下時執(zhí)行時間加長程序來調整十字路口交 通燈顯示時間，若沒有按鍵按下，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碼管 MOV A, 30H MOV B, 10 DIV A, B MOVC A, @A+DPTR MOV P1， A LCALL D1MS …… SETB