【文章內(nèi)容簡介】 改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。該系統(tǒng)要求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈?，我們考慮了三種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED 顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。方案三：采用數(shù)碼管與點(diǎn)陣LED 相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計既要求倒計時數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊，第三種方案可互補(bǔ)一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。題目要求系統(tǒng)能手動設(shè)燈亮?xí)r間、夜間模式處理，我們討論了兩種方案：方案一：采用8155擴(kuò)展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有RAM,及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O 口,但操作起來稍顯復(fù)雜。方案二： 直接在IO口線上接上按鍵開關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用兩個按鍵，分別是KK2由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機(jī)本身的I/O 口就可實(shí)現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。4系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件設(shè)計是整個設(shè)計的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實(shí)現(xiàn)交通燈的基本功能外，主要還要考慮如下幾個因素：系統(tǒng)穩(wěn)定度；器件的通用性或易選購性；軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性；系統(tǒng)其他功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計至關(guān)重要。先從各功能模塊的實(shí)現(xiàn)之歌進(jìn)行分析探討。本設(shè)計一單片機(jī)為控制核心，采用單MCU結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計，共分為以下幾個功能模塊：單片機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、行車方向顯示、和倒計時模塊等。單片機(jī)作為整個硬件系統(tǒng)的核心，他既是諧調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。行車方向指示燈采用三種顏色的LED發(fā)光管，分別為紅、黃、綠，紅和綠指示禁止與放行，形象直觀。鍵盤采用按鍵。分別控制模式1和模式2。系統(tǒng)采用單數(shù)碼管倒計時功能，最大顯示數(shù)字為99。有好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)以及豐富的功能是本設(shè)計的亮點(diǎn)。主單片基行車方向指示鍵盤與狀態(tài)顯示倒計時圖8 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖按交通燈控制規(guī)則，每個街口有左拐、直行、等待、三種指示燈。交道口模型圖：圖9 交道口模型圖4個LED燈按照設(shè)置的通行時間變化，LED顯示南北、和東西方向的等待時間開始南北方向?yàn)?0秒，而東西方向?yàn)?0秒就行倒計時，共有四種通行方式，分別為圖10a通行方式一 圖10b 通行方式二圖10c通行方式三 圖10d通行方式四 圖11a 模式一下的通行方式一 圖11b 模式一下的通行方式二 圖11c 模式一下的通行方式三 圖11d 模式一下的通行方式四當(dāng)處于模式1時：通行方式一：倒計時時間為60秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：只限東西方向左拐，所以南北方向?yàn)榧t，東西方向左拐LED燈亮，持續(xù)10秒鐘。如圖9b和圖10b。通行方式二：倒計時時間為50秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：東西方向直行，南北方向禁行，所以南北方向?yàn)榧t燈，東西方向直行LED燈亮，持續(xù)50秒。如圖9a和10a。通行方式三：倒計時時間為40秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：只限南北方向左拐，所以東西方向?yàn)榧t燈，南北方向左拐LED燈亮，持續(xù)10秒鐘。如圖9d和圖10d。通行方式四：倒計時時間為30秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：南北方限制性，東西方向禁行，所以東西方向?yàn)榧t燈，南北方向直行LED燈亮，持續(xù)30秒。如圖9c和10c。通行方式二和四，在通行還剩五秒的時候，這是黃燈開始工作，綠燈在倒計時還剩5秒的時候滅，然后黃燈開始閃爍，提醒司機(jī)快紅燈了。當(dāng)處于模式2時：通行方式五：倒計時時間為40秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：只限東西方向左拐，所以南北方向?yàn)榧t，東西方向左拐LED燈亮，持續(xù)10秒鐘。如圖9b。通行方式六：倒計時時間為30秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：東西方向直行，南北方向禁行，所以南北方向?yàn)榧t燈，東西方向直行LED燈亮，持續(xù)50秒。如圖9a。通行方式七：倒計時時間為20秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：只限南北方向左拐，所以東西方向?yàn)榧t燈，南北方向左拐LED燈亮，持續(xù)10秒鐘。如圖9d。通行方式八：倒計時時間為10秒（等待時間），紅綠燈狀態(tài)：南北方限制性，東西方向禁行，所以東西方向?yàn)榧t燈，南北方向直行LED燈亮，持續(xù)30秒。如圖9c。通行方式六和八，在通行還剩五秒的時候，這是黃燈開始工作，綠燈在倒計時還剩5秒的時候滅，然后黃燈開始閃爍，提醒司機(jī)快紅燈了。鍵盤在本設(shè)計中用于更換紅綠燈工作模式的手動控制裝置，以及復(fù)位時間，起到了不可或缺的重要作用。我們選用兩個按鈕來作為控制裝置，分別為K1，K2，當(dāng)按下K1啟動模式1，當(dāng)按下K2啟動模式2。獨(dú)立式是一組相互獨(dú)立的按健，這些按健可直接與單片機(jī)的1/O口連接，即每個按健獨(dú)占一條口線，接口簡單。獨(dú)立式鍵盤因占用單片機(jī)的硬件資源較多，只適合按鍵較少的場合。圖12 鍵盤數(shù)碼管在其中要加相應(yīng)大小的上拉電阻，上拉電阻的作用就是增大電流，是數(shù)碼管更亮，在此設(shè)計中，由于I/O接口數(shù)量足夠，所以采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示方法，這樣雖然浪費(fèi)I/O接口，但是本設(shè)計條件允許，并且使軟件設(shè)計更簡單，更容易。采用的數(shù)碼管為共陰極，所用公共端接地。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。圖13數(shù)碼管顯示電路圖中的電阻為上拉電阻。LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：共陽極接法把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接＋5V。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不點(diǎn)亮。共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時會共陰極接地，陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入低電平的則不點(diǎn)亮。圖14 LED顯示器用LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字型代碼如下表所示：顯示數(shù)值dop g f e d c b a 驅(qū)動代碼（16進(jìn)制）00 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 0