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正文內(nèi)容

片機控制交通燈課程設(shè)計(編輯修改稿)

2025-07-10 06:31 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 總體設(shè)計 實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能,可以選用 AT89C51 單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng), 12 個 LED 分成四組紅黃綠三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊。反相器74LS05 構(gòu)成驅(qū)動電路。 單片機運行的最小系統(tǒng) AT89C51 引腳結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 P1.01P1.123P1.24P1.3VCCP0.0P0.1P0.240393837P1.45P1.567P1.68P1.7P0.3P0.4P0.5P0.636353433RST9P3.01011P3.112P3.2P0.7EAALEPSEN32313029P3.313P3.41415P3.516P3.6P2.7P2.6P2.5P2.428272625P3.717XTAL21819XTAL120GNDP2.3P2.2P2.1P2.024232221 圖 31 AT89C51 引腳結(jié)構(gòu) 單片機的最小系統(tǒng)由電源、晶振、復(fù)位、 /EA=1 組成,下面介紹每一個組成部分。 電源引腳 GND 20 接地端 Vcc 40 電源端(工作電壓為 5V) 外接晶體引腳 XTAL1 19 鹽城工學院課程設(shè)計說明書( 2021) 5 XTAL2 18 復(fù)位 RST 9 輸入輸出引腳 ( 1) P0 端口 [] P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口,端口置 1,(對端口寫 1)時作高阻抗輸入端,作為輸出口時能驅(qū)動 8 個 TTL。 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時,接受指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié),要求外接上拉電阻。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時, P0 口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位) /數(shù)據(jù)總線,訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。 ( 2) P1 端口 [] P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。 對 內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時,接收低 8 位地址信息。 ( 3) P2 端口 [] P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL,端口置 1 時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時,接收高 8 位地址和控制信息。 在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時, P2 口送出高 8 位地址。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。 ( 4) P3 端口 [] P3 一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時,接控制信息。除此之外 P3 端口還用于一些專門功能,具體功能如表 31。 引腳 第二功能 RXD(串行口輸入端) TXD(串行口輸出端) /INT0(外部中斷 0 請求輸入端,低電平有效) /INT1(外部中斷 1 請求輸入端,低電平有效) T0(定時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端) T1(定時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖輸入端) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫 選通信號輸出端) /WD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端) 表 31 P3 口特殊功能口 系統(tǒng)時鐘電路 6 內(nèi)部時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 3 0 p3 0 p1 1 . 05 9 2M H Z 圖 32 內(nèi)部時鐘電路結(jié)構(gòu) 時鐘是單片機的心臟,單片機的各功能部件的運行都是以時鐘的頻率為基準的。因此,時鐘頻率直接影響單片機的速度,時鐘質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常的時鐘電路有兩種方式:一種是內(nèi)部時鐘方式,一種是 外部時鐘方式。 AT89C52 單片機內(nèi)部有一個用于 構(gòu)成振蕩器的高增益方向放大器,該高增益方向放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1,輸出引腳為 XTAL2。使用外部振蕩器時,外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1,而 XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時,時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻,如晶振為 12MHz,時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以再 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 AT89C52 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與 作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求,但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此,此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12 MHz,電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容,電容值約為 22 F。在焊接刷電路板時,晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機芯片靠近,以減小寄生電容,更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作。 系統(tǒng)復(fù)位電路 ( 1) 復(fù)位狀態(tài) 在 8051 單片機中 ,只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平,單片機就實現(xiàn)了復(fù)位。單片機在復(fù)位后,從 0000H 地址開始執(zhí)行指令。復(fù)位以后單片機的 P0~P3 口輸出高電平,且處于輸入狀態(tài), SP(堆棧寄存器棧頂指針)的值為07H(因此,往往需要重新賦值,其余特殊功能寄存器和 PC(程序計數(shù)器)都被清為 0。復(fù)位不影響內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)。 鹽城工學院課程設(shè)計說明書( 2021) 7 ( 2) 復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 33 所示。 VCC10uF復(fù) 位10K 圖 33 單片機復(fù)位電路 單片機可靠的復(fù)位是保證單片機正常運行的關(guān)鍵因素。因此,在設(shè)計復(fù)位電路時,通常要使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。當 RST 從高電平變?yōu)榈碗娖街?,單片機就從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 8051 單片機通常都采用上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式。實際使用中,有些外圍芯片也需要復(fù)位,如 8255 等。這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機的復(fù)位要求一致時,可以把它們連起來。 在最小系統(tǒng)板上,提供了一個通用的復(fù)位電路,在使用該板之前,必須將該電路與單片機聯(lián)結(jié)起來。另外,還可以采用主板上的微處理器 監(jiān)控模塊來控制復(fù)位腳,以便更加可靠地管理單片機的工作。 信號燈電路設(shè)計 驅(qū)動電路 驅(qū)動部分采用 74LS05 非門來對 LED 發(fā)光二極管進行驅(qū)動,當輸入為高點平時,輸出為低電平。確保 LED 發(fā)光二極管的穩(wěn)定性,能更有效地工作。 74LS05 為六組反向器,共有 54/740 54/74H0 54/74S0 54/74LS05 四種線路結(jié)構(gòu)形式,其主要電特性的典型值如表 32 所示。 型 號 tPLH tPHL PD 5405/7405 12ns 8ns 60mW 54H05/74H05 6ns 140mW 54S05/74S05 3ns 3ns 113mW 8 54LS05/74LS05 9ns 10ns 12mW 表 32 74LS05 的型號 74LS05 的引腳如圖 34 所示。 1 A1 Y2 A2 Y3 A3 YG N DV C C6 A6 Y5 A5 Y4 A4 Y1234567891 01 11 21 31 474 05 圖 34 74LS05 引腳 7 引腳是接地端, 14 引腳接 +5V電源。剩余的 12 引腳組成 6 組反相器, A 為輸入, Y 為輸出 。例如, 1A 端輸入高電平,則 1Y 輸出低電平。 信號燈電路 在設(shè)計交通燈時,采用了發(fā)光 LED 代替信號燈。先介紹一下 LED。 LED的工作原理是單向?qū)?,即只有正極電壓高于負極電壓某個特定值時才會導(dǎo)通,而負極電壓高于正極電壓時是不會導(dǎo)通,發(fā)光 LED 是一種特殊的二極管,導(dǎo)通時會發(fā)光(發(fā)光二級管導(dǎo)通壓降一般為 )。此外,工作電流要滿足 LED的工作電流。 發(fā)光 LED 的正負極可以用萬用表判斷,把萬用表撥至電阻檔,用兩個表筆
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