【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)4代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能，并具有低電壓低功耗的優(yōu)勢(shì)。因此，本次我的課題擬采用單片機(jī)作為主控制器。 總體設(shè)計(jì)方案比較 方案一采用標(biāo)準(zhǔn)AT89C52單片機(jī)作為控制器；通行倒計(jì)時(shí)顯示采用2位LED數(shù)碼管；左拐、右拐、直行及行人4種通行指示燈采用雙色高亮發(fā)光二極管；LED顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，以便節(jié)省端口數(shù)。特種車輛通行采用實(shí)時(shí)中斷完成，識(shí)別方法采用紅外線發(fā)射及接受方案。按以上系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，單片機(jī)端口資源剛好滿足要求。該系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高，耗電較少，可靠性高等特點(diǎn)。 方案二采用AT89C2051單片機(jī)作為控制器，通行倒計(jì)時(shí)顯示采用1616點(diǎn)陣LED發(fā)光管；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74LS154動(dòng)態(tài)掃描，譯碼器74LS154生成16條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。每條行線上需要較大的驅(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，在模型制作中較少采用。 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LCD液晶點(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??；雖然顯示圖案也很精美，但由于亮度太暗，晚上還得開背光燈，所以較少采用。通過(guò)以上綜合分析可以看出，方案一具有綜合設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，因此城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用方案一設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制方法往往是以路口的狀態(tài)，按丁字、十字與多路口分時(shí)段進(jìn)行紅綠燈控制各路口依次通行，往往存在車多的路口綠燈通行時(shí)間短、無(wú)車或少車的路口卻亮著綠燈。為避免因車流量不一致性而導(dǎo)致堵車等資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，本文亦將在此方面進(jìn)行積極而有益的探討。4 芯片的選擇與簡(jiǎn)介 AT89C52AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用ATMEL 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash、256字節(jié)RAM、32 位I/O 口線、看門狗定時(shí)器、2 個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存、振蕩器被凍結(jié)、單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止[17]。 AT89C52 MAX232 MAX232數(shù)據(jù)傳輸接口是數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布A(chǔ)，也是數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。單片機(jī)本身的數(shù)據(jù)傳輸接口主要為8位或16位并行數(shù)據(jù)接口、全雙工串行通信接口，但電子技術(shù)的迅速發(fā)展使得許多新的數(shù)據(jù)傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，大多數(shù)的單片機(jī)并沒(méi)有在硬件中集成這些新的數(shù)據(jù)傳輸接口。為了使單片機(jī)適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)的各類數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，必須對(duì)單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸接口進(jìn)行擴(kuò)展。而隨之而來(lái)的就是一系列的接口標(biāo)準(zhǔn)的誕生，其主要有RS232標(biāo)準(zhǔn)、RS485標(biāo)準(zhǔn)。RS232是一種電壓型總線標(biāo)準(zhǔn)，可用于設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)接口與終端或外設(shè)之間的連接，以不同的極性的電壓表示邏輯值。3至25表示邏輯“1” ，+3至+25 表示邏輯“0”，其電平與TTL和CMOS電平是不同的，所以在通信時(shí)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。MAXIM公司的MAX232接收/發(fā)送器是MAXIM公司特別為滿足EIA/TEA2232的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，它們具有功耗低、工作電源為單電源、其價(jià)格低，可在一般需要串行通信的系統(tǒng)中使用。MAX232引腳C1+與CC2+與CV+與VCC、一般選用陶瓷介質(zhì)的電容。MAX232可以用作單片機(jī)和單片機(jī)之間、單片機(jī)和PC機(jī)串口之間的符合RS232串行接口電路。只要將待進(jìn)行串行傳輸?shù)脑O(shè)備的發(fā)送和接收端相應(yīng)的接上，編程即可。單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位、10位等，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅、綠、藍(lán)、黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表、時(shí)鐘、車站、家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色、功耗、亮度、波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片 7段兩位帶小數(shù)點(diǎn) 10引腳的LED數(shù)碼管每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示 DP是小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路，具有輸出鎖存功能。當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。即單片機(jī)將所有要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、數(shù)碼管的亮度較高、占用的CPU時(shí)間少、程序容易、管理簡(jiǎn)單，但占用的I/O線資源較多。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的字形碼。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的8個(gè)筆畫段a~h同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立的受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于COM段，而這一段是由I/O控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位了。優(yōu)點(diǎn)：程序簡(jiǎn)單，亮度高。缺點(diǎn)：所占I/O口過(guò)多。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a/b/c/d/e/f/g/dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1~2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯