【文章內(nèi)容簡介】 片機最小系統(tǒng)如圖四所示： 圖四 單片機最小系統(tǒng) 電源電路模塊 220V 的高電壓經(jīng)過變壓器后得到 12V 交流電，經(jīng)二極管整流成脈動直流電，經(jīng)過電容濾波又經(jīng)過 LM7805 穩(wěn)壓得到 5V 的直流電供系統(tǒng)工作，電源的指示可以由一個發(fā)光二極管來實現(xiàn)， 2 個 100uF 的電容是起一個再次濾波的作用。 穩(wěn)壓電源模塊電路圖如圖五所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 17 頁 共 58 頁 圖五 穩(wěn)壓電源電路圖 時鐘和復(fù)位電路模塊 時鐘采用外部晶振，頻率為 ，時鐘和復(fù)位電路電圖如圖六所示： 圖六 時鐘和復(fù)位電路模塊圖 數(shù)碼管顯示電路模塊 圖七所示的是共陽數(shù)碼管及其電路，其中每個數(shù)碼管的 8 個段： h、 g、 f、e、 d、 c、 b、 a（ h 是小數(shù)點）都連在一起。圖八是 4 位數(shù)碼掃描顯示電路， 4個數(shù)碼管分別由 4 個選通信號 k1~k4 來選擇。被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。例如，在某一時刻， k3 為低電平，其余選通信號為高電平，這時僅 k3 對應(yīng)的數(shù)碼管顯示來自段信號端的數(shù)據(jù)，就必須使得 4 個選通信號 k1~k4 分別被單獨選通，與此同時，在段信號輸入口加上希望在該對應(yīng)數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)，于是隨著選通信河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 18 頁 共 58 頁 號的掃變， 就能實現(xiàn)掃描顯示的目的。 共陽數(shù)碼管及其電路示意圖如圖七所示： 圖七 共陽極數(shù)碼管及其電路 4 位數(shù)碼掃描電路的示意圖如圖八所示： 圖八 4 位數(shù)碼管掃描電路 數(shù)碼管顯示電路圖如圖九所示： LED 燈顯示模塊 LED 燈采用的是共陽接法，即所有的 LED 管陽級通過一個限流電阻上拉到5V 電源，所有的陰級接到單片機的相應(yīng)引腳。只要該 I/O 口置低，該燈就能點亮。 LED 燈顯示模塊如圖十所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 19 頁 共 58 頁 圖九 數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊圖 圖十 LED 顯示模塊圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 20 頁 共 58 頁 鍵盤接口模塊 交通燈的時間設(shè)置主要是通過按鍵的設(shè)置來實現(xiàn)的。 SET 設(shè)置鍵接單片機的外部中斷 0 口 (引腳 )， UP 鍵對應(yīng)端口定時 /計數(shù)器 (引腳 ) ,DOWN 對應(yīng)端口定時 /計數(shù)器 1(引腳 )。在程序初始化的時候兩個定時器均工作于定時模式，定時器 1 主要完成長按鍵加十和減十的功能，定時器 0 則只要完成數(shù)碼管動態(tài)顯示時間間隔的定時功能。平時工作時，只有定時器 0 工作，一但 外部中斷 0 觸發(fā)，則激活定時器 1，開始設(shè)置初始化，當(dāng)進(jìn)中斷 0 次數(shù)標(biāo)志位 flag 滿 5 次時，退出設(shè)置模式，進(jìn)入倒計時模式。 鍵盤接口電路模塊如圖十一所示： 圖十一 鍵盤接口模塊圖 串行通信接口電路 將程序下載到單片機內(nèi)部需要完成串并數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換，因此需要串行通信接口電路。由于電腦內(nèi)部的電平為 TTL 電平，串口的電平為 CMOS 電平，因此必須轉(zhuǎn)接一個 TTLCMOS 電平轉(zhuǎn)換芯片 — MAX232。 串行通信接口電路如圖十二所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 21 頁 共 58 頁 圖十二 串行通信接口電路 軟件設(shè)計 整體流程圖 各個模塊的都是用 C 語言來編寫的。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為 4 個模塊，即主程序模塊、中斷子程序模塊、鍵盤掃描模塊、顯示模塊。整個系統(tǒng)工作流程為當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)入主程序模塊，在主程序模塊中調(diào)用顯示模塊來完成信息的顯示，在沒有用戶觸發(fā)中斷的情況下程序一直在主程序里循環(huán)，以維持系統(tǒng)的正常工作。 整個軟件流程圖如圖十三所示： 主程序模塊 主要完成 RAM 清零，定時器 T0,T1 的設(shè)置，綠、黃燈的初值設(shè)定 以及各子程序的調(diào)用。 主程序的流程圖如圖十四所示 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 22 頁 共 58 頁 圖十三 軟件流程圖 圖十四 主程序的流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 23 頁 共 58 頁 數(shù)碼管顯示模塊 數(shù)碼管顯示模塊包括南北方向數(shù)碼管顯示、東西方向數(shù)碼管顯示和設(shè)置狀態(tài)下的數(shù)碼管閃爍顯示。 數(shù)碼管顯示模塊的程序流程圖如十五所示： 圖十五 數(shù)碼管顯示程序流程圖 鍵盤掃描程序塊 在設(shè)置狀態(tài)下，啟 動鍵盤掃描模塊，判斷是否有鍵被按下，是增加鍵還是減少鍵被按下，鍵被長按還是短按，還有鍵盤消抖功能。 鍵盤掃描程序模塊流程圖如圖十六所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 24 頁 共 58 頁 圖十六 鍵盤掃描程序模塊流程圖 閃爍顯示程序模塊 在設(shè)置東西南北通行時間時，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的通行時間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍（每秒鐘亮 3 次暗 3 次），因此將 1 秒分為 6 份，偶數(shù)份數(shù)碼管亮，奇數(shù)份數(shù)碼管熄滅。 閃爍顯示程序模塊如圖十七所示： 按鍵處理程序模塊 當(dāng)設(shè)置按鍵被按第一 下時，進(jìn)入設(shè)置模塊，然后根據(jù)鍵盤掃描得到的鍵值轉(zhuǎn)向響應(yīng)的處理程序，相應(yīng)指示燈的點亮?xí)r間是增加還是減少，是增加（或減少）1 還是增加（或減少） 10，其中設(shè)置按鍵使用外部中斷 0。 檢測 端口，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，則進(jìn)行延時去抖動并河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 25 頁 共 58 頁 將設(shè)置鍵標(biāo)志位 flag 加一，根據(jù) flag 的值，轉(zhuǎn)相應(yīng)鍵處理子程序。 按鍵處理程序模塊流程圖如圖十八所示： 圖十七 閃爍顯示程序模塊圖 圖十八 按鍵處理模塊流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 26 頁 共 58 頁 定 時器 0 和定時器 1 中斷模塊 在程序初始化的時候兩個定時器均工作于定時模式，定時器 1 主要完成長按鍵加十和減十的功能，定時器 0 則只要完成數(shù)碼管動態(tài)顯示時間間隔的定時功能。平時工作時，只有定時器 0 工作，一但外部中斷 0 觸發(fā)，則激活定時器 1，開始設(shè)置初始化，當(dāng)進(jìn)中斷 0 次數(shù)標(biāo)志位 flag 滿 5 次時，退出設(shè)置模式，進(jìn)入倒計時模式。定時器 0 主要通過計數(shù)產(chǎn)生 1 秒的定時時間，使數(shù)碼管按照每秒減 1的倒計時。 定時器 0 中斷模塊的程序流程圖如十九所示： 圖十九 定時器 0 中斷模塊程 序流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 27 頁 共 58 頁 六、系統(tǒng)測試 系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，分別用于檢測硬件和軟件是否能正常工作。由于硬件采用模塊化設(shè)計，所以調(diào)試的時候只需要調(diào)試各自的模塊即可，最后連在一起調(diào)試整個系統(tǒng)。軟件由于采用子函數(shù)模塊調(diào)用實現(xiàn)，所以調(diào)試的時候采用子函數(shù)單獨調(diào)試，最后用 KEIL 軟件強大的仿真調(diào)試功能來結(jié)合硬件聯(lián)機調(diào)試。 本系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計完成后先經(jīng)過仿真調(diào)試，才進(jìn)行具體的硬件焊接部分，這樣能避免誤操作或設(shè)計不合理而帶來開發(fā)成本的不必要的提高，而且還能提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。 硬件測試 電源模塊調(diào)試 用萬 用表檢測電源模塊是否完整，若完整，把相應(yīng)的元件焊上，并用萬用表檢測開關(guān)兩端是否輸出 5V 穩(wěn)壓直流電源。 如果輸出的時 12V 的交流電，則檢測穩(wěn)壓芯片是否正常工作；如果得到 220V的交流電，則檢測變壓器是否正常工作；如果都正常工作，則說明電源模塊正常工作。 硬件電源模塊如圖二十所示： 圖十二 硬件電源模塊 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 28 頁 共 58 頁 單片機最小系統(tǒng)模塊調(diào)試 用萬用表檢測電源模塊是否完整，若完整，把相應(yīng)的元件焊上，并用萬用表檢測開關(guān)兩端是否輸出 5V 穩(wěn)壓直流電源。 如果輸出的時 12V 的交流電，則檢測穩(wěn)壓芯片是否正 常工作；如果得到 220V的交流電，則檢測變壓器是否正常工作；如果都正常工作，則說明電源模塊正常工作。 硬件電源模塊如圖二十所示： 圖二十一 單片機最小系統(tǒng)擴展圖（紅綠燈控制器系統(tǒng)硬件圖） MAX232 下載模塊檢測 用萬用表檢測電路，看電源線、地線是否完整，然后按照原理圖焊接。 打開 STCISP 軟件，設(shè)置好后，先下載一個讓單片機的所有引腳均拉低的程河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 29 頁 共 58 頁 序，看是否能下載。 如果軟件提示下載失敗，檢測串口是否連接好， RXD、 TXD 是否和單片機連接好； 如果提示下載成功，則檢測單片機的引腳是否拉低， 否則的話檢測程序是否正確。 紅綠燈顯示檢測 把紅黃綠燈按照原理圖焊接后，若燈不亮，檢測上拉電阻是否接到電源上； 如果已連接，則檢測各自引腳是否虛焊。 紅綠燈檢測程序在附錄里面（第 49 頁）。 數(shù)碼管顯示檢測 按照原理圖焊接好元件，然后燒寫一個讓數(shù)碼管從 0 顯示到 9 的程序。 如果數(shù)碼管不顯示，則檢測數(shù)碼管的選通端是否虛焊； 如果數(shù)碼管顯示不全，則檢測數(shù)碼管的數(shù)據(jù)口是否鏈接正確。 將串口的和電路板上的接口連接，將寫好的測試程序刷寫到芯片內(nèi)，開電源即可測試。 數(shù)碼管顯示模塊程序在附錄里面（第 50 頁）。 整體電路檢測 系統(tǒng)上電，燒進(jìn)程序即可開始測試，觀測一個周期的顯示狀態(tài)是否正常，同時觀察倒計的計數(shù)是否正常。 對程序進(jìn)行調(diào)試、仿真后，再進(jìn)行焊接，確保焊接點無連接、短路等現(xiàn)象后，燒入程序，接著對設(shè)計進(jìn)行調(diào)試，對照實驗要求進(jìn)行幾個功能的調(diào)試。 整體電路檢測如圖二十二所示（電路圖正在調(diào)試南北綠燈的通行時間） 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 30 頁 共 58 頁 軟件調(diào)試 程序的編寫采用的是 C 語言，用 C 語言設(shè)計主要優(yōu)點是編程比較簡單， C語言程序生成代碼質(zhì)量高 ,程序執(zhí)行效率高，并且適用范圍大 ,可移植性好 。 具體程序見附錄。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 31 頁 共 58 頁 七、 結(jié)論 本次單片機課程設(shè)計的紅綠燈控制器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝，使各任務(wù)保持相對獨立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)一步的提高。 由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 32 頁 共 58 頁 八、參考文獻(xiàn) [1] 教材； [2] 《單片機實驗指導(dǎo)書》， 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)部； [3] 《 51 系列單片機設(shè)計實例》，樓然苗、李光飛編著，北京航空航天出版社； [4] 《微機控制技術(shù)及應(yīng)用》，韓全立主編，機械工業(yè)出版社； [5] 《單片機應(yīng)用技術(shù)與實訓(xùn)》，王治剛主編，清華大學(xué)出版社； [6] 《常用電子電器手冊》； [7] 《單片機應(yīng)用技術(shù)與實例》，睢丙東主編，電子工業(yè)出版社； [8] 《單片微型計算機應(yīng)用技術(shù)》，徐仁貴，機械工業(yè)出版社。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 33 頁 共 58 頁 九、附錄 include define uchar unsigned char define uint unsigned int //***********參數(shù)