【文章內容簡介】 電路由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單片機內部的時鐘電路組成，晶振的頻率越高，單片機處理數(shù)據(jù)的速度越快，系統(tǒng)功耗也會相應增加，穩(wěn)定性也會下降。單片機系統(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）復位電路系統(tǒng)剛上電時，單片機內部的程序還沒有開始執(zhí)行，需要一段準備時間，也就是復位時間。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設計復位電路。當程序跑飛或死機時，也需要進行系統(tǒng)復位。復位電路有很多種，有上電復位，手動復位等。 (3) EA腳的功能及接法單片機的EA腳控制程序從內部存儲器還是從外部存儲器讀取程序。由于現(xiàn)在單片機內部的flash容量都很大，因此基本都是從內部的存儲器讀取程序，即不需要外接ROM來存儲程序，因此，EA腳必須接高電平。本設計中復位方式采用上電∕按鍵手動復位方式，時鐘采用內部時鐘。 本系統(tǒng)復位與時鐘方式為了達到對紅綠燈的時間控制，需要對道路上的車流量進行檢測。當前比較流行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。其工作原理是當車輛經(jīng)過傳感器時，引起其自感的變化，考慮到單片機系統(tǒng)的便利性，本次設計用一種手動的操作方式，即車流量的檢測電路用撥斷開關代替。其基本思路為：當車流量大時，有撥斷開關送出一個高電平。另外，再單片機和坡度按開關之間加了光電隔離。下面叫簡紹光電隔離，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)境中應用。TLP550的工作原理如下：，且能時發(fā)光二極管正常發(fā)光時，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導通。這樣輸出端的基極相當于與8引腳連接，其電平為高，使得三極管導通。由于5引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。再實際使用中。，輸出端三極管就不到同，就相當于輸出端6引腳通過一個電阻接到了8腳上。相對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，達到電壓耦合的隔離的作用。 車流量檢測電路基于光電隔離的作用，再加上撥斷開關和LED，為了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。如圖所示，當開關狀態(tài)如圖所示時，LED點亮，同時低電平被單片機捕獲。當開關撥下時LED熄滅，同時高點平被單片機捕獲，這樣單片機通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應的控制，與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調。在紅燈和黃燈期間，車輛是禁行的，為了對那些違反規(guī)則的車輛進行檢測，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)設計中只是使用了普通光敏二極管。 違規(guī)檢測電路其基本設計思想是：將光敏二極管放在停車線上，當車輛行駛過將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導通，單片機檢測到這一信號執(zhí)行警報操作。但是除了使用光敏二極管，還需使用三極管，所以設計在電路中加入了三極管作為開關。，所以在設計中將光敏二極管直接連到了電源上。同時三極管還可以起到一定的隔直作用。當光敏二極管關閉時，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斷，檢測口的電壓為高電平。同理，當光敏二極管導通時，三極管的基極電壓為高，基極與發(fā)射極之間的電平為高，三極管導通，檢測口的電壓為低電平。基于此就可以檢測是否有違規(guī)車輛了。LED顯示屏作為大型顯示設備的一種，具有亮度高、價格低、壽命長、維護簡便等優(yōu)點。LED數(shù)碼管的結構簡單，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個發(fā)光二極管(比七段多一個發(fā)光二極管，用來顯示sP，即點)，每個發(fā)光二極管的陽極連在一起。這樣，一個LED數(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線，要想顯示一個數(shù)值，就要分別對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，采用共陽極連接驅動代碼。顯示數(shù)值dp,g,f,e,d,c,b,a驅動代碼011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H 驅動代碼表相應在程序軟件上，可以通過調用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出需要顯示的個位和十位，然后有DPTR調取LEDMAP的代碼。LED8段數(shù)碼管的設置為每個方位上的一對2為顯示器。四個方位上總共用8個LED接在單片機的IO口上。雖然路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的IO口是對稱的。，其中A，B分別是P0，P1的網(wǎng)絡標號。 LED連接圖（1）發(fā)光二極管根據(jù)本設計的特點，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。每個方向上設置紅綠黃燈，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稱分布的。 信號燈的連接（2）蜂鳴器本設計采用一般蜂鳴器，蜂鳴器使用PNP三極管進行驅動控制，PNP導通，蜂鳴器蜂鳴；，PNP截止，蜂鳴器停止蜂鳴。 蜂鳴器連接（3）按鍵控制本設計設置了有3個鍵：。每個按鍵一端接地，另一端接上拉電阻。低電平有效，當按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知道相應的輸入信息。 按鍵示意圖第四章 系統(tǒng)軟件程序的設計全部控制程序實際上分為若干模塊：鍵盤設置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務子程序，車流量計數(shù)程序，紅綠燈時間調整程序等。整個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IO掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉到按鍵處理程序。按鍵處理結果可設置兩種工作模式：紅綠燈時間設置模式和紅綠燈時間自動模式，次程序相當于系統(tǒng)的模式設置，若想重新設置則要按下復位鍵。設置過后進入50ms掃描程序。50ms掃描程序開始后，先刷新顯示模塊，若為自動模式則接下來要計數(shù)車流量，然后掃描緊停信號和違規(guī)信號，若捕獲則調用中斷，中斷服務子程序主要啟動蜂鳴器，直至恢復鍵按下。50ms已到則重新掃描。掃描20次之后計時到達1s則時間數(shù)據(jù)減1，在顯示模塊中修改顯示緩沖區(qū)內容。在半個狀態(tài)對換時，車流量計數(shù)程序在一個狀態(tài)變換循環(huán)先后計數(shù)兩個方向的車流量，然后調用紅綠燈時間調整程序，更新紅綠燈時間。當前狀態(tài)時間已到，則判斷其狀態(tài)裝入相應數(shù)據(jù)，然后進入下一狀態(tài)。 定時器原理定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個初值是送到TH和TL中的。它是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值，即所要求的計數(shù)值設定為C，把計數(shù)初值設定為TC 可得到如下計算通式：TC=MC式中，M為計數(shù)器模值。計數(shù)值并不是目的，目的是時間值，設計1次的時間，即定時器計數(shù)脈沖的周期為T0，它是單片機系統(tǒng)主頻周期的12倍，設要求的時間值為T，則有C=T／T0。計算通式變?yōu)椋篢=（M－TC）T0模值和計數(shù)器工作方式有關。在方式0時M為8192；在方式1時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。如單片機的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過12分頻后。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時間計時方面卻不可能只用計數(shù)器，因為顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們還必須采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問題。MCS51的工作頻率為12MHZ，機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為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秒的時間，但同時由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。我們設定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使T0定時50毫秒。這樣每當T0到50毫秒時CPU就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，CPU先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到。設定定時器需要定時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，中斷信號有引腳INT0和INT1輸入，低電平有效，CPU每個時鐘周期都會檢測INT0和INT1上的信號，8051允許外部中斷以電平方式或負邊沿方式兩種中斷方式輸入中斷請求信號，可由用戶通過設置TCON中IT0和IT1位的狀態(tài)來實現(xiàn)。以IT0為例，IT0=0，為電平觸發(fā)方式，IT0=1，為負邊沿觸發(fā)方式，本設計采用電平方式，IE0為其中斷標志位，有中斷信號則置位，中斷服務子程序響應后，IE0自動清零。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)先級的允許下，一旦有外部中斷信號產(chǎn)生，單片機CPU首先保護斷點，PC值進棧，然后執(zhí)行相應的中斷服務子程序，執(zhí)行完后，用RETI指令返回，此時CPU會從堆棧中取保存的斷點地址，送回PC，程序再正常執(zhí)行。車流量檢測傳感器可對單片機控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對所獲數(shù)據(jù)進行模糊處理。實現(xiàn)紅綠燈模糊控制必須解決對當前十字路口的交通狀況的檢測，并完成如下工作:，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量。，即紅綠燈時間值。，生成精確的輸出控制信號。為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側共設置2個傳感器。分別檢測兩個方向的車流量，車流量檢測不是最終目的，在每半個循環(huán)周期，系