【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LED反光管，左拐、右拐、直行及行人 4種通行指示也采用 16*16 點(diǎn)陣 雙色 LED 反光管。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖如 所示，列驅(qū)動(dòng)采用 74LS595 以實(shí)現(xiàn)串行端口擴(kuò)展，行驅(qū)動(dòng)采用 4/16 譯碼器 74LS54 動(dòng)態(tài)掃描，譯碼器 74LS154 生成 16 條行選通信號(hào)線，再進(jìn)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的性線。每條性線上需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，應(yīng)選用大功率三極管作為驅(qū)動(dòng)管。這種設(shè)計(jì)方案的圖案顯示逼真，單片機(jī)占用端口資源少；缺點(diǎn)是需要大量的硬件，電路復(fù)雜，耗電量大，再模型制作中比較少用。 如 圖 圖 采用 16 16 電陣 LED 發(fā)光管設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng) 方案三：采用 AT89C2051 單片機(jī)作為控制器，通行 倒計(jì)時(shí)及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用單塊 LED 點(diǎn)陣顯示器。這種方案設(shè)計(jì)占用單片機(jī)的端口最少，硬件也少，耗電也最小；雖然顯示方案也很精美，但由于亮度太暗，晚上還得開背光燈，所以較少采用。 通過以上綜合分析可以看出，方案 1最具有綜合設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，因此城市 道口 交通 燈控制系統(tǒng)模型采用方案 1最為合適。 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 整套電路系統(tǒng)由控制系統(tǒng)模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時(shí)間顯示模塊和自動(dòng)特種車輛控制模塊組成。 系統(tǒng)圖如下： 圖 交通系統(tǒng)圖 第一節(jié) 交通燈的主控制系統(tǒng) 一、 基于單片機(jī) AT89C52 的硬件功能特性 本章中系統(tǒng)采用的是以單片機(jī) AT89C52 為主的控制系統(tǒng)，是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一款性能穩(wěn)定的 8 位單片機(jī)。其整個(gè)電路控制系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時(shí)間 模塊，和自動(dòng)車輛控制模塊等組成。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)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 二、 主處理器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹 AT89C52 具有 1 個(gè) 8KB 的 FLASH 程序存儲(chǔ)器， 1個(gè) 512 字節(jié)的 RAM， 4 個(gè) 8位的雙向可位尋址 I/O 端口， 3 個(gè) 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器及 1個(gè)串行口和 6個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)的 P1 口及 P2 口分別用于控制南北及東西的通行燈 ， P0 口及 口用于 4 組 3位 LED 計(jì)時(shí)器的控制，特種車輛通過時(shí)使用外中斷 1口（ ），手動(dòng)轉(zhuǎn)換采用 口按鍵。 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合 。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 其新片結(jié)構(gòu)圖如 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 圖 AT89C52 芯片結(jié)構(gòu)圖 把 89C52 當(dāng)作接口使用，接口自身必須盡可能地少占用硬件資源，與主系統(tǒng)之間的連接線也應(yīng)盡可能少，這樣才能少占主機(jī)引腳， 把更多的資源留給系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中，主機(jī)與多功能接口之間采用串行通信。主機(jī)與多功能接口之間有四根連接線： CE、 CLK、 DAT、 INTR。 CE 用于作片選信號(hào)輸入端。此引腳為低電平時(shí)，主機(jī)能與多功能接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 CLK 為時(shí)鐘輸入端，當(dāng)主機(jī)向多功能接口發(fā)送指令時(shí)，此引腳電平上升表示數(shù)據(jù)有效。 DAT 為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端。 INTR為多功能接口輸出端。當(dāng)多功能接口內(nèi)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，由 INTR 向主機(jī)發(fā)低電平，通知主機(jī)，數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒，可以進(jìn)行讀操作。該信號(hào)可供主機(jī)查詢，也可用作發(fā)向主機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。 89C52 的 P0、 P P2 口用作鍵盤 /顯示接口。用程序掃描的方法進(jìn)行鍵盤輸入和顯示輸出。 P0 口作為字段口， P1 口作為鍵盤的列輸入口， P2 作為顯示器的字位口以及鍵盤的行掃描輸出口。由于顯示器字位口電流較大， P2 口需進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)。該多功能接口最多可連接 8 個(gè) LED 顯示器和 1 個(gè) 88 鏈盤矩陣。其硬件原理如圖 所示。 、 、 、 分別用作 CE、 CLK、 DAT 和 INTR 信號(hào)；而 、 用作異步串行通信數(shù)據(jù)線 RXD 和 TXD； 、 分別是 OUT0/T0 和 OUT1/T1信號(hào)線。該引腳在定 時(shí)器工作于連續(xù)脈沖方式時(shí)，可輸出通斷比與頻率可編程的連續(xù)脈沖；工作在計(jì)數(shù)器方式時(shí)，該引腳作為外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端輸入計(jì)數(shù)脈沖 。 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 三、 AT89C52 各引腳功能及管腳電壓 概述： AT89C52P 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè) 四、 AT89C52 會(huì) 聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 P0 口： P0 口是一 組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫 “1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)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。 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在 程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校 驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 表 . 和 的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2） 圖 功能輸出表 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2 寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地 址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， 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(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，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/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 ， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST ：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG ： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖 。 對(duì) Flash 存儲(chǔ)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(duì)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 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN ：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP ：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H— 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(shí)內(nèi)部會(huì)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(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1 ：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL 2：振蕩器反相放大器的輸出端。 特殊功能寄存器 。 第二節(jié) AT89C52 的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 一、 特殊功能寄存器 在 AT89C52 片內(nèi)存儲(chǔ)器中， 80HFFH 共 128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（ SFE），SFR 的地址空間 。 并非所有的地址都被定義，從 80H— FFH 共 128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù) “1” 寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是 “0” 。 AT89C52 除了與 AT89C51 所有的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外，還增加了一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2。定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的控制和狀態(tài)位于 T2CONT2MOD，寄存器對(duì)（ RCAO2H、 RCAP2L）是定時(shí)器 2 在 16 位捕獲方式或 16 位自動(dòng)重裝載方式下的捕獲 /自動(dòng)重裝載寄存器。 二、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C52 有 256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部 RAM， 80HFFH 高 128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（ SFR）地址是重疊的，也就是高 128 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分 開的。 當(dāng)一條指令訪問 7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書