【文章內(nèi)容簡介】 3）直行跟左轉(zhuǎn)同時禁行，為紅燈。 （ 4）東西兩個方向都是只能直行，且任何時候狀態(tài)都一樣，要么同為紅燈，要么同為綠燈，且時間都是同步的。 12 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)組成 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括電源（地），晶振（一般使用 或者 12M），復(fù)位電路 ，單片機(jī)內(nèi)裝入程序 。有了以上三塊內(nèi)容，單片機(jī)就能夠工作了。另外要注意的一點(diǎn)是 ， EA（ 31 腳）也要接高電平， 即接到電源 +5V。 告訴單片機(jī)不使用片外存儲器，這樣單片機(jī)系統(tǒng)才會老老實(shí)實(shí)地執(zhí)行你燒寫進(jìn)去的程序。 下圖 就是單片機(jī)最小系統(tǒng)示意圖： 圖 最小系統(tǒng)電路圖 STC10F04 單片機(jī)是單時鐘 /機(jī)器周期（ IT）的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812倍。內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，針對高速通信，智能控制，強(qiáng)干擾場合。 STC10F04 單片 機(jī)的定時器 0 /定時器 1/串行口與傳統(tǒng) 8051 兼容，增加了獨(dú)特波特率發(fā)生器，省去了定時器 2。傳統(tǒng) 8051 的 1111 條指令執(zhí)行速度全面提速，最快的指令快 24倍，最慢的指令快 3倍。 13 增強(qiáng)型 8051 CPU， 1T，單時鐘，機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 工作電壓： ~ 工作頻率范圍 ： 0~35MHz,相當(dāng)于普通 8051 的 0~420MHz 應(yīng)用程序空間 : 4K 字節(jié) RAM： 256 字節(jié) 通用 I /O（ 40/36 個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng)I/O）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn) 雙向口 /弱上拉 ,推挽 /強(qiáng)上拉 ,僅為輸入 /高阻，開漏每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA，但整個芯片最大不要超過 100mA ISP(在系統(tǒng)可編程 )/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編輯器，無需專用仿真器，可通過串口（ RXD/,TXD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 看門狗 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（晶體頻率在 24MHz 以下時，要選擇高的復(fù)位門檻電壓，如 以下復(fù)位，晶體頻率在 12MHz 以下時，可選擇低的復(fù)位門檻電壓，如 以下復(fù)位，復(fù)位腳接 1K 電阻到地） 內(nèi)置一個對內(nèi)部 Vcc 進(jìn)行掉電檢測的掉電檢測電路，可設(shè)置為中斷或復(fù)位， 5V 單片機(jī)掉電檢測門檻電壓為 1 時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 ,用戶在下載程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘 .常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 4MHz~，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn) 1 2 個 16 位定時器（與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器， 16 位定時器T0和 T1） 1 3個時鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在 1 外部中斷 I/O 口有 5 路，支持傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷。Power down（掉電）模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, INT/TO/, INT/T1/, INT/Rxd/(或 INT/Rxd/) STC10F04 單片機(jī)采用了 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，如圖 是它們引腳配置 14 圖 STC10F04 引腳配置 40個引腳中正電源和地線兩根，外置石英震蕩器的時鐘線兩根，共有 36個 I/O。 VCC ：電源電壓 GND ：地 P0 口： P0口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／ 0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “l(fā)” 可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “l(fā)” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉 電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， Pl接收低 8位地址。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪 問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@Ri 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗(yàn)時， P2亦接收高位地址和其它控制信15 號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ 0 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3口寫入 “l(fā)” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3口除了作為一般的 I／ 0口線外，更重 要的用途是它的第二功能， 如下表 所示： 表 具有第二功能的 P1 口引腳 端口引腳 第二功能： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外中斷 0） / INT1（外中斷 1） T0（定時／計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時／計數(shù)器 1 外部輸入） / WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） / RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 RST ：復(fù)位輸入。 當(dāng)振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 DISRT0 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 ALE ／ PROG———— ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1／ 6 輸出固定 的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 F1ash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN———— 程序儲存允許（ PSEN———— ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN————有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN——— —信號。 EA——／ VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H16 － FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 F1ash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 Vpp。 XTAL1 ：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 ：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 信號顯示驅(qū)動電路 圖 三極管電路圖 三 極管放大作用是通過小電流控制大電流晶體三極管是一種電流控制元件。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié) ,而集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN 結(jié)稱為集電結(jié)。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有 NPN 和PNP 兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅 NPN 和 PNP 兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，三極管工作在放大區(qū)時，三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏，集電極電流 Ic 受基極電流 Ib 的控制， Ic 的變化量與 Ib 變化量之比稱作三極管的交流電流放大倍數(shù)β（β =Δ Ic/Δ Ib, Δ表示變化量。）在實(shí)際使用 中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極 C，基極 B，發(fā)射極 E。分成 NPN17 和 PNP 兩種。我們僅以 NPN 三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。 圖 三極管放大電路原理圖 下面的分析僅對于 NPN 型硅三極管。如上圖 所示，我們把從基極 B流至發(fā)射極 E 的電流叫做基極電流 Ib；把從集電極 C 流至發(fā)射極 E 的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E 上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫 做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于 1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流 Ib的變化， Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流 Ic 是流過一個電阻 R的，那么根據(jù)電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。 鍵盤輸入電路 單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個 I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系 統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的 I/O少。根據(jù)本設(shè)計的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。 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 I/O 口，程序開始時將此 I/O口置于高電平，平時無鍵按下時 I/O 口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時，此 I/O 口18 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。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作了。 在用單片機(jī)對鍵盤 處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機(jī)械的抖動，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)定正常現(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般 10~200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒的單片機(jī)而言則是慢長的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們必須去除或避開它。目前的技術(shù)有硬件去抖動和軟件去抖動，硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，但是實(shí)現(xiàn)的難度較大又會提高了成本。軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理 。所以這里選擇了軟件去抖動，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時立即延時 10~200 毫秒以避開抖動（經(jīng)典值為 20毫秒），延時結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表示低電平的時間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號。當(dāng)讀出的值是 0時則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。硬件電路如圖 所示： 圖 鍵盤控制電路圖 19 4 交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 軟件總體設(shè)計思想 本程序由主程序，定時中斷子程序和外部中斷子程序組成 。主程序主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化和等待中斷，定時中斷子程序主要負(fù)責(zé)數(shù)碼