【文章內(nèi)容簡介】 電路如圖 2— 4（ c）所示： （ a） 上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 2— 4 復(fù)位電路 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2 個機(jī)器周期。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖 2— 4（ b）上電復(fù)位方式。 3． STC89C52RC 引腳說明 圖 25 51 系列單片機(jī)的引腳圖 圖 25 是 AT89C51 的引腳圖，引腳說明如下： VCC AT89C51 電源正極輸入，接 +5V 電壓。 GND 電源接地端。 XTAL1 接外部晶振 的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應(yīng)接地。 XTAL2 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 接外部晶振的一個引腳。 在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。 RST AT89C51 的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的時間 [5]， AT89C51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 ALE/PROG ALE 是英文 ADDRESS LATCH ENABLE的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE 信號負(fù)跳變來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如 74LS373)，將端口 P0 的地址總線 (A0A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間， ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。當(dāng)問外部存儲器期間，將以 1/12 振蕩頻率輸出。 EA/VPP 該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中 )來執(zhí)行程序。因此在 8031 中， EA 引腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 AT89C51 或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針 PC 值超過片內(nèi)程序存儲器地址 (如 8051/8751/89C51 的 PC 超過 0FFFH)時， 將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運(yùn)行。 此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM、 89C51 內(nèi)部 FALSH 時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（ 8751 為 2lV、 AT89C51 為 12V、 8051是由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。 PSEN 此為 Program Store Enable的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生 PSEN 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號。 P0 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 P0 口 (~)是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I／ O 口用。 P0 口每一個引腳可以推動 8 個 LSTTL 負(fù)載。 P2 P2 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高 8 位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I／ O 口用。每一個引腳可以推動 4 個 LSTL 負(fù)載。 P1 P1 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，其輸出可以推動 4 個 LSTTL 負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3 P3 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn) 雙向并行 I/O 口 )，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 INT0 外部中斷 0 輸入，低電平有效 INT1 外部中斷 1 輸入，低電平有效 T0 計數(shù)器 0 外部事件計數(shù)輸入端 T1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端 WR 外部隨機(jī)存儲器的寫選通，低電平有效 RD 外部隨機(jī)存儲器的 讀選通，低電平有效 AT89C51 各中斷源向量地址如圖 2－ 6 所示： 中斷源 向量地址 外部中斷 0 (INT0)(IE0) 0003H 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 定時 /計數(shù)器 0 (TF0) 000BH 外部中斷 1 (INT1)(IE1) 0013H 定時 /計數(shù)器 1 (TF1) 001BH 串行通訊 (RI+TI) 0023H 圖 26 各中斷源向量地址 4． STC89C52RC 主要特性和功能 ： 8031 CPU 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 三級程序存儲器保密鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 條可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 6 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 所 示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 表二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系 統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可 編 程定 時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行 通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素：① 系統(tǒng)穩(wěn)定度；；②器件的通用性或易選購性；③ 軟件編程的易實現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進(jìn)行分析探討。 交通 燈 的方案論證 交通燈通過有規(guī)律的變換紅燈和綠燈的亮與滅控制車輛的通行， 實現(xiàn) 交通燈的基本功能。整個系統(tǒng)主要有：南北紅燈、南北黃燈、南北綠燈、東西紅燈、東西黃燈、東西綠燈， 南北緊急按鈕和東西緊急按鈕 。 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間。 根據(jù)傳統(tǒng)十字路口交通燈的設(shè)計，可將本系統(tǒng)分為四個模塊，第一個模塊是控制模塊，主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)工作的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作；第二個模塊為顯示模塊，主要是對車輛和行人應(yīng)該遵守交通規(guī)則的指導(dǎo)性的直觀顯示，它主要包括倒計時顯示和紅、綠、黃燈兩大部分；第三個模塊是輸入模塊，它的主要作用是輔助控制模塊，相當(dāng)于輸入裝置，利用它可以對交通燈各路口通行時間的設(shè)置以及出現(xiàn)緊急情況時，進(jìn)行不同工作方式的切換設(shè)置；第四個模塊是電源模塊，它是整個系統(tǒng) 的“心臟”，負(fù)責(zé)給各模塊提供合適的電壓，讓各模塊能穩(wěn)定工作。 系統(tǒng)方案選擇與比較 方案一：由計數(shù)器 74LS161 級聯(lián)組成，配合譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等器件組成交通燈系統(tǒng)，整個系統(tǒng)簡單，控制簡單，調(diào)試容易等優(yōu)點。 方案二：采用 STC 公司 的單片機(jī) STC89C52RC 作為控制器。單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大。它是 MCS51 系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，在南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn) 8052 單片機(jī)完全兼容，使用時容易掌握；采用 STC89C52RC 單片機(jī)穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣 泛、通用性強(qiáng)，系統(tǒng) 簡單，容易 編程。 方案比較：采用方案一來實現(xiàn)十字路口交通燈控制系統(tǒng)非常方便，電路結(jié)構(gòu)簡單，控制單一，但整個系統(tǒng)性能不是很高，倒計時不是非常精確，如果要求系統(tǒng)能設(shè)置不同工作時間不容易，因而對于完成題目較困難，而方案二完全能實現(xiàn)設(shè)計要求，容易掌握，利用編程，易控制， I/O 接口很多，易于擴(kuò)展外圍電路，價格便宜，故選擇方案二。 2. 顯示模塊選擇方案 該系統(tǒng)要求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈颍紤]了三種方案 。 方案一： 完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求 。 方案二：完全采用點陣式 LED 顯示。這種方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。 方案三：用七段 LED 數(shù)碼管完成倒計時顯示，用 LED 燈作為狀態(tài)燈指示功能。 方案比較：方案一和方案二都不符合設(shè)計要求，實現(xiàn)較復(fù)雜，而方案三 采用數(shù)碼管與 LED 燈 相結(jié)合的方法因為設(shè)計既要求倒計時數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實情況，用數(shù)碼管與 LED 燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊， 選擇方案三。 模塊方案選擇 方案一：采用 8155 擴(kuò)展 I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點是： 使用靈活可編程，并且有 RAM,及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多 I/O 口 ,但操作起來稍顯復(fù)雜。 方案二： 直接在 IO 口線上接上按鍵開關(guān)。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用 2 個按鍵，分別是 K K2。 方案比較： 由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機(jī)本身的I/O 口就可實現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及 RAM 已經(jīng)夠用，故選擇方案二。 4. 電源模塊方案選擇 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 電源是整個系統(tǒng)的“心臟”，它是系統(tǒng)穩(wěn)定工 作的保障， 為使 各個 模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。 下面 考慮了兩種電源方案 。 方案 一 ：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。 該 方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高 ，不能驅(qū)動數(shù)碼管 。 方案 二 ：采用獨立的穩(wěn)壓電源 ，采用開關(guān)電源作為整個系統(tǒng)的供電，它具有多路電源輸出， 此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源 。 方案比較：方案一只采用單片機(jī)自身的 I/O 來驅(qū)動數(shù)碼管顯示是不行的，而方案二雖然要給各模塊供電，但卻能給各模塊提供穩(wěn)定可靠的電壓從而達(dá)到顯示明亮的程度。故 選擇第二種方案。 經(jīng)上述各模塊的方案選擇與論證，十字路口交通燈控制系統(tǒng)的控制芯片選用單片機(jī) STC89C52RC 作為整個系統(tǒng)的核心控制器件，主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)工作的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作；采用七段 LED 數(shù)碼管和 LED 燈作為顯示器件，用七段 LED 數(shù)碼管完成倒計時顯示，用 LED 燈作為狀態(tài)燈指示功能；用觸發(fā)按鍵構(gòu)成系統(tǒng)的輸入部分，它可以對系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，結(jié)合數(shù)碼管，可根據(jù)交通情況對整個系統(tǒng)進(jìn)行直觀的控制；以開關(guān)電源作為系統(tǒng)電源部分，它有 +5V、 5V 電壓輸出，可方便對各個模塊供電。 具體要求如下： 交通燈控制電路，要求主車道和干道兩條交叉路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時間都設(shè)為主道通行 25S，次道通行 20S。 5S，才能變換運(yùn)行車道； ，要求每秒鐘閃亮一次； ； ； ，可對紅綠燈進(jìn)行人為控制。 以上是目前常用路口交通信號燈的控制功能，為了演示效果，這里采用三種顏色的發(fā)光二級管來模擬交通信號燈。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 圖 31 為交通燈的示意圖： 圖 31 十字路口交通燈示意圖 由 圖 31 知：交通燈經(jīng)四步動作完成一個周期。即交通燈東西綠燈亮 —— 東西黃燈閃 —— 東西紅燈亮（南北 紅燈亮 —— 南北 黃燈閃 —— 南北 綠燈亮） 交通燈原理圖設(shè)計與分析 從設(shè)