【文章內容簡介】 功能。因此，8051通常需要擴展。由于我們用外部輸入設定紅綠燈倒計時初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個I/O端口，顯然8051的端口是不夠，需要擴展。擴展的方法有兩種：1）借用外部RAM地址來擴展I/O端口；2）采用I/O接口芯片來擴充。我們用8255A并行接口芯片來擴展I/O端口。（3）8255A與AT89C51的連接：，=0時片選有效,其他無效,。 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 X X X X X 0 0 00H為8255 的PA口0 X X X X X 0 1 01H 為8255的PB口0 X X X X X 1 0 02H 為8255的PC口0 X X X X X 1 1 03H 為8255的控制口由于89C51是分時對8255和儲存器進行訪問,所以與89C51的P0口不會發(fā)生沖突?！?4LS373簡介74LS373是一種帶三態(tài)門的8D鎖存器，本設計應用74LS373作為89C51的P0口地址鎖存器?！?4LS373引腳P0其中：1D8D為8個輸入端。1Q8Q為8個輸出端。C為數(shù)據(jù)打入端：當C為“1”時，鎖存器輸出狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當C由“1”變“0”時，數(shù)據(jù)打入鎖存器。為輸出允許端：當=0時，三態(tài)門打開；當=1時，三態(tài)門關閉，輸出高阻。 八段LED數(shù)碼管顯示電路LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的MCS51單片機輸出設備。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。以八段共陰管為例，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dp，即點)。單片機應用系統(tǒng)常采用八段LED數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉動、價格低廉且壽命長等優(yōu)點。因此應用比較廣泛。LED數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽極兩種結構。（1）共陰極結構：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結構，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當某段輸入高電平該段便發(fā)光。本設計中采用這種結構。（2）共陽極結構：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結構，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當某段輸入低電平該段便發(fā)光?！“硕蜭ED顯示器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。以共陰極結構為例，如dp，g,f,e,d,c,b,a管角上加上7FH，因此dp上為0v，則二極管全亮顯示為8。采用共陰極連接驅動代碼。　驅動代碼表顯示數(shù)值 dp g f e d c b a 驅動代碼（16進制）0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 0 0 0 0 0 1 1 006H2 0 1 0 1 1 0 1 15BH3 0 1 0 0 1 1 1 14FH4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 0 1 1 0 1 1 0 06DH6 0 1 1 1 1 1 0 07DH7 0 0 0 0 0 1 1 107H8 0 1 1 1 1 1 1 17FHLED8段數(shù)碼管的設置為每個方位上的一對雙位數(shù)碼管。四個方位上總共用8個LED數(shù)碼管接在單片機的I/O擴展口8255上。雖然東、西或南、北道路口不一樣，但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的數(shù)碼管是對稱的?！ED雙位數(shù)碼管顯示電路其中PC0~PC7作為段選碼，PB0~PB3作為位選碼。 看門狗硬件電路 由于單片機自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因為受外界干擾而導致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設置看門狗是為了防止單片機死機、提高單片機系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。在一個單片機應用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內監(jiān)控單片機或其它CPU的運行情況。如果在規(guī)定的時間內沒有收到來自單片機或其它CPU的觸發(fā)信號，則系統(tǒng)會強制復位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單片機系統(tǒng)中，看門狗的設計一般采用硬件和軟件兩種方式。這里采用硬件看門狗方式[18]。硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機內的專用看門狗電路，它實際上是一個特殊的定時器，當定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖。從實現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結合的技術，硬件電路連接好后，在程序中適當?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復位的指令，保證程序正常運行時看門狗不溢出。而當程序運行異常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機的RESET引腳使單片機復位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關系。目前常用的集成看門狗電路很多，如MAX705~70MAX813L、X5043/5045等。這里，以專用芯片MAX692作為外部看門狗的電路。MAX692是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。　MAX692引腳VOUT：電源輸出引腳。VCC：接電源引腳，~。GND：接地。PFI：電池故障輸入。：電池故障輸出。WDI：監(jiān)視器輸入引腳。：復位輸出引腳，低電平有效。VBATT：后備電池輸入端。MAX692在本設計中的使用：WDI是看門狗監(jiān)測輸入腳，接到CPU的一個專用I/O口或一個總線上。是復位信號輸出腳，接到CPU的復位輸入腳。，復位脈沖寬度是200ms。如果WDI保持高電平超過看門狗定時周期（），端將發(fā)生200ms的負脈沖使CPU復位。 紅外對管檢測電路車輛檢測傳感器的類型主要有壓力檢測器、磁感應式檢測器、超聲波檢測器、紅外對管檢測器、雷達檢測器等。每種傳感器都各有優(yōu)缺點，本設計中采用紅外對管檢測器作為檢測車流量和闖紅燈車輛的檢測器件。紅外對管檢測電路由紅外發(fā)射電路和紅外接收管電路組成。（1）紅外發(fā)射管就是發(fā)射紅外線的二極管，波長主要有940nm和850nm兩種，材料一般都是GaAlAs，其工作電流一般在50mA，主要用于紅外控制系統(tǒng)的發(fā)射源。發(fā)射信號經(jīng)頻率調制后一般接收距離可超過10米，無干擾時可超過30米。常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通φ5mm發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍色等三種。判斷紅外發(fā)光二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方法。單只紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率約100mW。（2）紅外接收管是接收電路的一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。然而現(xiàn)在不論是業(yè)余制作或正式的產(chǎn)品，大都采用成品的一體化接收頭。紅外線一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠。DD2分別作為東西路口紅外發(fā)射和接受管；DD4分別作為南北路口紅外發(fā)射和接受管。，用來檢測東西方向車輛情況；，用來檢測南北方向車輛情況。當東西方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時，單片機外部中斷0中斷，進入相應的中斷服務子程序；當南北方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時，單片機外部中斷1中斷，進入相應的中斷服務子程序執(zhí)行，記錄車流量或報警?！〖t外對管檢測電路 驅動和放大電路為了提高數(shù)碼管的亮度，和使單片機正常工作，以使蜂鳴器正常報警，常使用驅動電路。常用的驅動芯片有同相驅動芯片和反相驅動芯片。本設計采用74LS244作為同相驅動芯片，驅動交通信號燈和段選碼；采用74HC240作為反相驅動芯片，驅動數(shù)碼管位選碼；采用74LS04作為反相驅動芯片和放大芯片，驅動蜂鳴器報警。74LS244為3態(tài)8位同相緩沖器，一般用作總線驅動器。地址鎖存器就是一個暫存器，它根據(jù)控制信號的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來。它主要用于三態(tài)輸出，作為地址驅動器，時鐘驅動器和總線驅動器，定向發(fā)送器等。當片選信號為低電平時，輸入和對應的輸出同相；當片選信號為高電平時，其對應的輸出截止，為高阻態(tài)?！?4LS244真值表輸入(,=0時)輸出 (Y)AB1Y2Y0000010110101111。 　74LS244引腳74HC240為3態(tài)8位反相緩沖器，功能與74LS244類似，只不過輸出與相應的輸入反相。當片選信號為低電平時，輸入和對應的輸出反相；當片選信號為高電平時，其對應的輸出截止，為高阻態(tài)。 74HC240真值表輸入(,=0時)輸出 (Y)AB1Y2Y0011011010011100。　74HC240引腳74LS04為非門電路，作用是使輸入和輸出反相?！?4LS04引腳紅外線接收放大電路由紅外線接收管和非門電路74LS04組成的電壓放大器組成。用3個非門組成電壓放大器，R22是其反饋偏置電阻器。由紅外線接收管（VDL）將接收到的紅外反射信號變?yōu)殡娒}沖后，通過CR23加至電壓放大器的輸人端，進行脈沖幅度的放大，然后輸入到單片機的I/O接口上?！〖t外線接收放大電路 交通指示燈電路根據(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。　信號燈的連接在本設計中，實際控制的燈只有6個，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈，南北綠燈，南北黃燈。其中均是低電平有效。共有3鐘狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（EEH）；東西黃燈亮，南北黃燈亮（DBH）；東西綠燈亮，南北紅燈亮（F5H）。括號中是PA端口8個引腳值PA0,PA1,PA2,PA3,PA4,PA5,PA6,PA7對應的十六進制碼。在用于顯示發(fā)光二極管時，直接由MOV指令將十六進制碼送入P0口。剛才的3個狀態(tài)是依次變換的，這就要涉及到狀態(tài)的判斷和銜接了。 報警電路和按鍵控制電路（1）報警電路本設計采用一般蜂鳴器，蜂鳴器使用NPN三極管進行驅動控制，當連接到單片機上的引腳輸出為低電平，74LS04輸出為高電平，NPN導通，蜂鳴器蜂鳴；當連接到單片機上的引腳輸出高電平時，74LS04輸出為低電平，NPN截止，蜂鳴器停止蜂鳴?！缶娐罚?）按鍵控制電路本設計設置了2個獨立式按鍵：S11鍵，S12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。綠燈時間時，當S11鍵按下，顯示東西方向車流量；當S12鍵按下，顯示南北方向車流量。　按鍵控制電路4 系統(tǒng)軟件設計本設計的全部控制程序實際上分為若干子程序：T0中斷子程序，東西、南北路口紅外檢測中斷子程序，1ms延時子程序，時間顯示子程序，黃燈閃爍5s子程序，檢測車流量與顯示子程序，報警子程序等。 1秒的設定和T0定時器延時方法可以有兩種一中是利用MCS51內部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。本設計采用T0定時器方法來設定1S時間。其中T0定時又有兩種方法：中斷和查詢。這里采用T0定時器中斷方法。（1）定時器工作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