【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 另外,該單片機(jī)還具有體積小,價(jià)格低等特點(diǎn)。 AT89C52芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AT89C52是一帶有2K字節(jié)快閃可編程可擦除存儲(chǔ)體(EEPROM)的低電壓、高性能8位CMOS微型計(jì)算機(jī)。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和快閃存儲(chǔ)器，ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī)，它對(duì)許多嵌入式控制的應(yīng)用，提供了一種高度靈活和成本低的解決辦法。 AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AT89C52芯片最小系統(tǒng)一個(gè)最簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)包括晶振、復(fù)位、電源、系統(tǒng)的輸入控制、輸出顯示，以及其他外圍模塊(如通信、數(shù)據(jù)采集等)。（1）時(shí)鐘電路首先介紹一下單片機(jī)的晶振電路，即時(shí)鐘電路。單片機(jī)的工作流程，就是在系統(tǒng)時(shí)鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序。單片機(jī)的時(shí)鐘電路由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路組成，晶振的頻率越高，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會(huì)相應(yīng)增加，穩(wěn)定性也會(huì)下降。單片機(jī)系統(tǒng)常用的晶振頻率有6MHz、11．0592MHz、12MHz、本系統(tǒng)采用11．0592MHz晶振，電容選22pF或30pF均可。（2）復(fù)位電路系統(tǒng)剛上電時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部的程序還沒有開始執(zhí)行，需要一段準(zhǔn)備時(shí)間，也就是復(fù)位時(shí)間。一個(gè)穩(wěn)定的單片機(jī)系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)復(fù)位電路。當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，也需要進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位電路有很多種，有上電復(fù)位，手動(dòng)復(fù)位等。 (3) EA腳的功能及接法單片機(jī)的EA腳控制程序從內(nèi)部存儲(chǔ)器還是從外部存儲(chǔ)器讀取程序。由于現(xiàn)在單片機(jī)內(nèi)部的flash容量都很大，因此基本都是從內(nèi)部的存儲(chǔ)器讀取程序，即不需要外接ROM來存儲(chǔ)程序，因此，EA腳必須接高電平。本設(shè)計(jì)中復(fù)位方式采用上電∕按鍵手動(dòng)復(fù)位方式，時(shí)鐘采用內(nèi)部時(shí)鐘。 本系統(tǒng)復(fù)位與時(shí)鐘方式為了達(dá)到對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前比較流行的車流量檢測(cè)器件，是一種自感式的車輛傳感器。其工作原理是當(dāng)車輛經(jīng)過傳感器時(shí)，引起其自感的變化，考慮到單片機(jī)系統(tǒng)的便利性，本次設(shè)計(jì)用一種手動(dòng)的操作方式，即車流量的檢測(cè)電路用撥斷開關(guān)代替。其基本思路為：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開關(guān)送出一個(gè)高電平。另外，再單片機(jī)和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離。下面叫簡(jiǎn)紹光電隔離，以TLP550為例。TLP550是日本東芝公司生產(chǎn)的一款光耦，該光耦沒有和基極連接，適合與再噪聲比較大的環(huán)境中應(yīng)用。TLP550的工作原理如下：，且能時(shí)發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。這樣輸出端的基極相當(dāng)于與8引腳連接，其電平為高，使得三極管導(dǎo)通。由于5引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。再實(shí)際使用中。，輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端6引腳通過一個(gè)電阻接到了8腳上。相對(duì)于后面的連接電路來書，其為高電平。，來控制輸出6引腳的電平，達(dá)到電壓耦合的隔離的作用。 車流量檢測(cè)電路基于光電隔離的作用，再加上撥斷開關(guān)和LED，為了避免干擾信號(hào)，可以加入光電耦合器。如圖所示，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)如圖所示時(shí)，LED點(diǎn)亮，同時(shí)低電平被單片機(jī)捕獲。當(dāng)開關(guān)撥下時(shí)LED熄滅，同時(shí)高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。在紅燈和黃燈期間，車輛是禁行的，為了對(duì)那些違反規(guī)則的車輛進(jìn)行檢測(cè)，可使用超聲波車輛傳感器。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只是使用了普通光敏二極管。 違規(guī)檢測(cè)電路其基本設(shè)計(jì)思想是：將光敏二極管放在停車線上，當(dāng)車輛行駛過將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導(dǎo)通，單片機(jī)檢測(cè)到這一信號(hào)執(zhí)行警報(bào)操作。但是除了使用光敏二極管，還需使用三極管，所以設(shè)計(jì)在電路中加入了三極管作為開關(guān)。，所以在設(shè)計(jì)中將光敏二極管直接連到了電源上。同時(shí)三極管還可以起到一定的隔直作用。當(dāng)光敏二極管關(guān)閉時(shí)，三極管的基極為低電平，基極與發(fā)射基之間的電壓為零，三極管關(guān)斷，檢測(cè)口的電壓為高電平。同理，當(dāng)光敏二極管導(dǎo)通時(shí)，三極管的基極電壓為高，基極與發(fā)射極之間的電平為高，三極管導(dǎo)通，檢測(cè)口的電壓為低電平?；诖司涂梢詸z測(cè)是否有違規(guī)車輛了。LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。以八段共陽管為例，它有8個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示sP，即點(diǎn))，每個(gè)發(fā)光二極管的陽極連在一起。這樣，一個(gè)LED數(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線，要想顯示一個(gè)數(shù)值，就要分別對(duì)它們的高低電平來加以控制。為方便起見，本文主要討論共陽八段LED數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。 LED數(shù)碼管LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同的字形，如 dp，g,f,e,d,c,b,a全亮顯示為８，采用共陽極連接驅(qū)動(dòng)代碼。顯示數(shù)值dp,g,f,e,d,c,b,a驅(qū)動(dòng)代碼011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H 驅(qū)動(dòng)代碼表相應(yīng)在程序軟件上，可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計(jì)算算出需要顯示的個(gè)位和十位，然后有DPTR調(diào)取LEDMAP的代碼。LED8段數(shù)碼管的設(shè)置為每個(gè)方位上的一對(duì)2為顯示器。四個(gè)方位上總共用8個(gè)LED接在單片機(jī)的IO口上。雖然路口不一樣，但是顯示的時(shí)間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的IO口是對(duì)稱的。，其中A，B分別是P0，P1的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。 LED連接圖（1）發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個(gè)方向上設(shè)置紅綠黃燈，總共4組。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對(duì)稱分布的。 信號(hào)燈的連接（2）蜂鳴器本設(shè)計(jì)采用一般蜂鳴器，蜂鳴器使用PNP三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，PNP導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴；，PNP截止，蜂鳴器停止蜂鳴。 蜂鳴器連接（3）按鍵控制本設(shè)計(jì)設(shè)置了有3個(gè)鍵：。每個(gè)按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機(jī)捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。 按鍵示意圖第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動(dòng)延時(shí)程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊停或違規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計(jì)數(shù)程序，紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序等。整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和50ms掃描程序。 系統(tǒng)總流程圖首先是按鍵處理程序，89C51通過對(duì)IO掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個(gè)鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。按鍵處理結(jié)果可設(shè)置兩種工作模式：紅綠燈時(shí)間設(shè)置模式和紅綠燈時(shí)間自動(dòng)模式，次程序相當(dāng)于系統(tǒng)的模式設(shè)置，若想重新設(shè)置則要按下復(fù)位鍵。設(shè)置過后進(jìn)入50ms掃描程序。50ms掃描程序開始后，先刷新顯示模塊，若為自動(dòng)模式則接下來要計(jì)數(shù)車流量，然后掃描緊停信號(hào)和違規(guī)信號(hào)，若捕獲則調(diào)用中斷，中斷服務(wù)子程序主要啟動(dòng)蜂鳴器，直至恢復(fù)鍵按下。50ms已到則重新掃描。掃描20次之后計(jì)時(shí)到達(dá)1s則時(shí)間數(shù)據(jù)減1，在顯示模塊中修改顯示緩沖區(qū)內(nèi)容。在半個(gè)狀態(tài)對(duì)換時(shí)，車流量計(jì)數(shù)程序在一個(gè)狀態(tài)變換循環(huán)先后計(jì)數(shù)兩個(gè)方向的車流量，然后調(diào)用紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序，更新紅綠燈時(shí)間。當(dāng)前狀態(tài)時(shí)間已到，則判斷其狀態(tài)裝入相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入下一狀態(tài)。 定時(shí)器原理定時(shí)器工作的基本原理其實(shí)就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個(gè)初值是送到TH和TL中的。它是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值，即所要求的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C，把計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式：TC=MC式中，M為計(jì)數(shù)器模值。計(jì)數(shù)值并不是目的，目的是時(shí)間值，設(shè)計(jì)1次的時(shí)間，即定時(shí)器計(jì)數(shù)脈沖的周期為T0，它是單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的12倍，設(shè)要求的時(shí)間值為T，則有C=T／T0。計(jì)算通式變?yōu)椋篢=（M－TC）T0模值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為8192；在方式1時(shí)M的值為65536；在方式2和3為256。就此可以算出各種方式的最大延時(shí)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過12分頻后。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，若使用軟件則會(huì)耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時(shí)間計(jì)時(shí)方面卻不可能只用計(jì)數(shù)器，因?yàn)轱@然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們還必須采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題。MCS51的工作頻率為12MHZ，機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/12MHZ）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時(shí)間，但同時(shí)由于單片機(jī)的運(yùn)行速度很快其他的指令執(zhí)行時(shí)間可以忽略不計(jì)。我們?cè)O(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器和使T0定時(shí)50毫秒。這樣每當(dāng)T0到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，CPU先使軟件計(jì)數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到。設(shè)定定時(shí)器需要定時(shí)50毫秒，故T0必須工作于方式１。要求初值：TC=MT*T0=21650ms/1us=15536=3CBOH，程序如下： ……WAIT: JNB TF0,WAIT1CLR TF0MOV TH0,01HMOV TL0,0B01HDJNZ R2,WAIT…… 中斷原理本系統(tǒng)主要使用了外部中斷，中斷信號(hào)有引腳INT0和INT1輸入，低電平有效，CPU每個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)檢測(cè)INT0和INT1上的信號(hào)，8051允許外部中斷以電平方式或負(fù)邊沿方式兩種中斷方式輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)，可由用戶通過設(shè)置TCON中IT0和IT1位的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。以IT0為例，IT0=0，為電平觸發(fā)方式，IT0=1，為負(fù)邊沿觸發(fā)方式，本設(shè)計(jì)采用電平方式，IE0為其中斷標(biāo)志位，有中斷信號(hào)則置位，中斷服務(wù)子程序響應(yīng)后，IE0自動(dòng)清零。IE中的EA為允許中斷的總控制位，為1開啟，EX0為外部中斷允許控制位，為1開啟。在優(yōu)先級(jí)的允許下，一旦有外部中斷信號(hào)產(chǎn)生，單片機(jī)CPU首先保