【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部存儲(chǔ)器空間。 PORT2（ ～ ）：端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4個(gè) LS的 TTL 負(fù)載，若將端口 2的輸 出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 STC89C52 擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個(gè)時(shí)候 P2 便不能當(dāng)做 I/O來使用了。 PORT1（ ～ ）：端口 1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時(shí)器 2的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸 入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ）：端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間 [2]。單片機(jī)引腳圖如下： 圖 321 單片機(jī)引腳圖 E A /V P31X119X218R E SE T9P 37 /R D17P 36 W R16P 32 /IN T 012P 33 /IN T 113P 34 /T014P 35 /T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P SE N29A L E/P30P 31 /TX D11P 30 /R XD10GND20V C C40U1S TC 8 9 C 5 2 10 單片機(jī)時(shí)鐘 系統(tǒng) 單片機(jī)芯片內(nèi)還有一項(xiàng)主要內(nèi)容就是并行 I/O 口。 STC89C51 共有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 口， 分別記作 P0、 P P P3。每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。實(shí)際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低 8 位地址和數(shù)據(jù)由 P0 口分時(shí)傳送，高 8位地址由 P2 口傳送。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)口的每一位均可作為雙向的 I/O 端口使用。 STC89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單 片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容 C1 和 C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值為 30pF。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 間選擇，典型值為 12MHz和 [3]。 當(dāng)在 STC89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要 Vcc的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用 6MHZ 時(shí) C 取22uF,R 取 1KΩ。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST 端經(jīng)過電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)圖如圖 322所示 圖 322 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 11 信號(hào)燈與倒計(jì)時(shí) 顯示系統(tǒng) 紅黃綠信號(hào)燈 顯示 系統(tǒng) 在信號(hào)燈顯示電路中，本控制系統(tǒng)選用了發(fā)光二極管代替信號(hào)燈。其中：紅色發(fā)光二極管、黃色發(fā)光二極管和綠色發(fā)光二極管分別代替紅 燈、黃燈、綠燈 發(fā)光二極管是一種特殊的二極管，導(dǎo)通時(shí)會(huì)發(fā)光（發(fā)光二極管導(dǎo)通壓降一般為 左右）。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。 一般發(fā)光二極管與 I/O 端口之間都會(huì)再連接一個(gè)電阻，其作用在于限制通過二極管的電流，從而達(dá)到減少功耗或者滿足端口對(duì)最大電流的限制。一般發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流為5~15mA?？刂葡到y(tǒng)中 [4]，信號(hào)燈指示電路如圖 331所示。 圖 331 發(fā)光二極管圖 倒計(jì)時(shí) 顯示 系統(tǒng) 8 段數(shù)碼管又稱為 8 字型數(shù)碼管，分為 8 段： A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP。其中， DP 為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管常用的有 10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共段，兩根之間相互連通。 8段 LED數(shù)碼管，就是在一定形狀的絕緣材料上，利用不同形狀點(diǎn)劃的發(fā)光二極管組合，排列成 “8” 字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的點(diǎn)劃來顯示 0~9 的數(shù)字。 12 圖 332 數(shù)碼管顯示 倒計(jì)時(shí) 信號(hào)顯示驅(qū)動(dòng)電路 74HC245 譯碼器可接受 3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（ A0, A1 和 A2），并當(dāng)使能時(shí)，提供 8個(gè)互斥的低有效輸出（ Y0 至 Y7）。 74HC245 特有 3個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效（ E1 和 E2）和一個(gè)高有效（ E3）。除非 E1 和 E2 置低且 E3置高，否則74HC138 將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需 4片 74HC245 芯片和 1 個(gè)反相器，即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè) 132（ 5 線到 32線）譯碼器。任選一個(gè)低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74HC245 亦可充當(dāng)一個(gè) 8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài) [5]。 74HC24 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時(shí)間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) ,在 高性能存貯器系統(tǒng)中 ,用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時(shí) ,譯碼器的延遲時(shí)間和存貯器的賦能時(shí)間通常小于存貯器的典型存取時(shí)間 ,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計(jì)。 HC138 按照三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件 ,從 8 個(gè)輸出端中譯出一個(gè) 低電平輸出。兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器 ,擴(kuò)展成 24 線譯碼器不需外接門 。擴(kuò)展成 32 線譯碼器 ,只需要接一個(gè)外接倒相器。在解調(diào)器應(yīng)用中 ,賦能輸入端可用作數(shù) 據(jù)輸入端。 13 圖 34 74HC245電路圖 設(shè)計(jì)中將 1腳接 VCC， 19 腳接地，整個(gè)芯片是輸入端輸入高則輸出端輸出高，輸入端輸入低則輸出端輸出地，只是相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)作用。 按鍵控制系統(tǒng) 鍵盤設(shè)置電路中，采用獨(dú)立式按鍵進(jìn)行控制。獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài) [6]。 獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí) ， I/O 口線浪費(fèi)較大，不宜采用。根據(jù)以上特點(diǎn)，本控制系統(tǒng)單片機(jī)的 I/O 口數(shù)可以滿足該鍵盤，并且可以完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 要求的手動(dòng)設(shè)定時(shí)間的控制功能，所以本控制系統(tǒng)中應(yīng)采用獨(dú)立式鍵盤。 按鍵模塊的控制是調(diào)用中斷來實(shí)現(xiàn)控制的，獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無鍵按下時(shí) I/O口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口仍然保 持高電平 [7]。我們所要做的就是在程序中查尋此 I/O 口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動(dòng)作了 在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過程，那就是鍵盤的去抖動(dòng)。這里說的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們?cè)诎存I時(shí)通過注意可以避免的。 這里選擇了軟件去抖V C CA02A13A24A35A46A57A68A79B018B117B216B315B414B513B612B711E19D IR17 4 H C 2 4 5ABCDEFGA0B0C0D0E0F0G0 14 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí) 10~200 毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表示低電平的時(shí)間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號(hào)。當(dāng)讀出 的值是 0時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 按鍵 設(shè)置電路如圖 所示。 圖 35 按鍵設(shè)置電路 15 4 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)總述 在確定了硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)后，功能框架就已經(jīng)形成。軟件在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。使用 KeilC4編譯 軟件 C語(yǔ)言編程 ，搭配 Proteus 仿真軟件 進(jìn)行硬件電路模擬和程序的調(diào)試。對(duì)于大家熟悉的 KeilC4和 Proteus 軟件的發(fā)展史以及基本的功能這里就不做過多的介紹了。 程序主體設(shè)計(jì)流程 在交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先對(duì)交通燈進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置，然后根據(jù)是否出現(xiàn)鍵盤事件，如出現(xiàn)鍵盤事件就啟動(dòng)鍵盤程序，進(jìn)行鍵盤時(shí)間處理；若沒有出現(xiàn)，繼續(xù)進(jìn)行由初始參數(shù)進(jìn)行的控制程序。 流程圖如圖（圖 41）所示。 圖 41 系統(tǒng)總的流程圖 開始 宏定義、系統(tǒng)初始化 東西亮綠燈，南北亮紅燈 調(diào)顯示子程序（動(dòng)態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)） 東西，南北方向換向 東西方向黃燈閃，南北方向