【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成 4 位的端口，每個(gè)端口包含一個(gè) 4 位鎖存器。它們分別與端口 A/B 配合使用，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。引腳圖如圖 所示。 圖 8255A 引腳圖 8255A 可編程并行接口芯片方式控制字格式說明： 8255A 有兩種控制命令字；一個(gè)是方式選擇控制字；另一個(gè)是 C 口按位置位／復(fù)位控制字。其中 C 口按位置位 /復(fù)位控制字方式使 用較為繁難，說明也較冗長(zhǎng)，故在此不作敘述。 方式控制字格式說明見表 。 表 方式控制字格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志， 1 有效。 D D5： A 口方式選擇。 00— 方式 0 01— 方式 1 1 — 方式 2 D4： A 口功能（ 1=輸入， 0=輸出）。 D3： C 口高 4 位功能（ 1=輸入， 0=輸出）。 D2： B 口方式選擇（ 0=方式 0， 1=方式 1）。 D1： B 口功能（ 1=輸入， 0=輸出）。 D0： C 口低 4 位功能（ 1=輸入， 0=輸出）。 8255A 可編程并行接口芯片工作方式 說明： 方式 0：基本輸入／輸出方式。適用于三個(gè)端口中的任何一個(gè)。每一個(gè)端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。 方式 1：選通輸入／輸出方式。這時(shí) A 口或 B 口的 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出， C 口的 4 條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。 方式 2：雙向總線方式。只有 A口具備雙向總線方式， 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時(shí) C口的 5 條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。 （ 2） 8255A 常用于 8051 并行口的擴(kuò)展。 8051 雖然有 4 個(gè) 8位 I/O端口 ,但真正能提供借用的只有 P1口 ,因?yàn)?P2和 P0口通常用于傳 送外部傳送地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也有它的第二功能。因此，8051 通常需要擴(kuò)展。由于我們用外部輸入設(shè)定紅綠燈倒計(jì)時(shí)初值、數(shù)碼管的輸出顯示、紅綠黃信號(hào)燈的顯示都要用到一個(gè) I/O端口，顯然 8051 的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 擴(kuò)展的方法有兩種： 1）借用外部 RAM 地址來擴(kuò)展 I/O 端口；2）采用 I/O 接口芯片來擴(kuò)充。我們用 8255A 并行接口芯片來擴(kuò)展I/O 端口。 （ 3） 8255A 與 AT89C51 的連接： 用 AT89C51 的 P0 口的 連接 8255 的片選信號(hào) CS 我們用89C51 的地址采用全譯碼方式，當(dāng) =0 時(shí)片選有 效 ,其他無效 , 用于選擇 8255 端口。 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 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(shí)對(duì) 8255 和儲(chǔ)存器進(jìn)行訪問 ,所以與 89C51的 P0 口不會(huì)發(fā)生沖突。 74LS373 簡(jiǎn)介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，本設(shè)計(jì)應(yīng)用 74LS373作為 89C51 的 P0 口地址鎖存器，其管腳示意圖如圖 所示。 圖 74LS373 引腳 P0 其中： 1D8D 為 8 個(gè)輸入端。 1Q8Q 為 8 個(gè)輸出端。 C為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng) C為“ 1”時(shí)，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng) C由“ 1”變“ 0”時(shí)，數(shù)據(jù)打入鎖存器。 OC 為輸出允許端：當(dāng) OC =0 時(shí)，三態(tài)門打開；當(dāng) OC =1 時(shí)，三態(tài)門關(guān)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(jī)輸出設(shè)備。 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽(yáng)和共陰之分。以八段共陰管為例，它有 8 個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示 dp，即點(diǎn) )。單片機(jī)應(yīng)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(jiǎn)單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動(dòng)、價(jià)格低廉且壽 命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此應(yīng)用比較廣泛。 LED 數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 （ 1）共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當(dāng)某段輸入高電平該段便發(fā)光，如圖 所示。本設(shè)計(jì)中采用這種結(jié)構(gòu)。 （ 2）共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，稱為共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當(dāng)某段輸入低電平該段便發(fā)光，如圖 所示。 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8+ 5V共陽(yáng)極共陰極aabbccddeeffgghh 圖 八段 LED 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(diǎn)亮而顯示不同的字形 。以共陰極結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)代碼，代碼見表 。 表 驅(qū)動(dòng)代碼表 顯示數(shù)值 dp g f e d c b a 驅(qū)動(dòng)代碼（ 16 進(jìn)制） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 0 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 0 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH LED8 段數(shù)碼管的設(shè)置為每個(gè)方位上的一對(duì)雙位數(shù)碼管。四個(gè)方位上總共用 8個(gè) LED 數(shù)碼管接在單片機(jī)的 I/O 擴(kuò)展口 8255 上。雖然東、西或南、北道路口不一樣，但是顯示的時(shí)間在數(shù)字上是一樣的，所以兩邊連接的數(shù)碼管是對(duì)稱的。如圖 所示。 1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp個(gè)1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp個(gè)1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp個(gè)1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp個(gè)1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp十1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp十1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp十1234567abcdefg8dp9G N Dabfcgdedp十東 西南 北東西方向時(shí)間顯示南北方向時(shí)間顯示D0D1D2D3D4D5D6D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D7D0D1D2D3D4D5D6D7D [0.. .7]P B 1P B 0P B 3P B 2P C 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 6P C 7 圖 LED 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(jī)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(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。 在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其它 CPU的運(yùn)行情況。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其它CPU 的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài) 。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計(jì)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(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，它實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出溢出脈沖。從實(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時(shí)看門狗不溢出。而當(dāng)程序運(yùn)行異常時(shí)，看門狗超時(shí)發(fā)出溢出脈沖，通過單片機(jī)的 RESET 引腳使單片機(jī)復(fù)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(guān)系。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX705~70 MAX813L、 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。其引腳說明如圖 所示。 圖 MAX692 引腳 VOUT：電源輸出引腳。 VCC：接電源引腳，電源供電 ~。 GND：接地。 PFI：電池故障輸入。 PFO ：電池故障輸出。 WDI：監(jiān)視器輸入引腳。 RESET ：復(fù)位輸出引腳，低電平有效。 VBATT：后備 電池輸入端。 MAX692 在本設(shè)計(jì)中的使用： WDI 是看門狗監(jiān)測(cè)輸入腳，接到 CPU的一個(gè)專用 I/O 口或一個(gè)總線上，這里接到 口上。 RESET 是復(fù)位信號(hào)輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。 MAX692 的 WDI 定時(shí)周期是 ，復(fù)位脈沖寬度是 200ms。如果WDI 保持高電平超過看門狗定時(shí)周期（ ）， RESET 端將發(fā)生200ms 的負(fù)脈沖使 CPU 復(fù)位。 紅外對(duì)管檢測(cè)電路 車輛檢測(cè)傳感器的類型主要有壓力檢測(cè)器、磁感應(yīng)式檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、紅外對(duì)管檢測(cè)器、雷達(dá)檢測(cè)器等。每種傳感器都各有優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中采用紅外對(duì)管 檢測(cè)器作為檢測(cè)車流量和闖紅燈車輛的檢測(cè)器件。 紅外對(duì)管檢測(cè)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(zhǎng)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(hào)經(jīng)頻率調(diào)制后一般接收距離可超過 10 米，無干擾時(shí)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(zhǎng)為 940nm 左右，外形與普通φ 5mm 發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍(lán)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(shí)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(hào)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。 本設(shè)計(jì)中的紅外對(duì)管檢測(cè)電路如圖 所示。 D D2 分別作為東西路口紅 外發(fā)射和接受管； D D4 分別作為南北路口紅外發(fā)射和接受管。其中 口接?xùn)|西路口紅外對(duì)管，用來檢測(cè)東西方向車輛情況； 口接南北路口紅外對(duì)管，用來檢測(cè)南北方向車輛情況。當(dāng)東西方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時(shí)，單片機(jī)外部中斷0 中斷，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序；當(dāng)南北方向有車輛經(jīng)過或闖紅燈時(shí)，單片機(jī)外部中斷 1中斷，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序執(zhí)行，記錄車流量或報(bào)警。 圖 紅外對(duì)管檢測(cè)電路 驅(qū)動(dòng)和放大電路 為了提高數(shù)碼管的亮度，和使單片機(jī)正常工作，以使蜂鳴器正常報(bào)警，常使用驅(qū)動(dòng)電路 。常用的驅(qū)動(dòng)芯片有同相驅(qū)動(dòng)芯片和反相驅(qū)動(dòng)芯片。 本設(shè)計(jì)采用 74LS244 作為同相驅(qū)