【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