【文章內容簡介】 的 S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平有復位電路采樣一次，然后才得到內部復位操作所需要的信號。 復位電路通常采用上 電自動復位和按鈕復位兩種方式。 如圖 所示 圖 AT89S52 上電和按鈕 兩種復位方式 最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現自動上電復位。時鐘頻率用 12MHZ 時 C 取 10uF， R 取 1K 歐姆。 本設計采用的是上電自動復位方式，但除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位時通過 RST端經電阻與電源 Vcc 接通而實現的。 基于單片機的多功能交通燈系統設計 12 第二章 系統硬件設計 在單片機的人機交流界面中，一般的輸 出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED數碼管、液晶顯示器。 根據設計控制要求，我們選用 P0~P2 口作輸出 LED 數碼管和液晶 LCD1602顯示控制口，用 P3 口作音樂播放的輸出控制口。 LED 數碼管通過靜態(tài) 顯示方式實現倒計時讀秒。液晶 LCD1602 要根據交通燈的的變化規(guī)律以英文字符的形式相應的顯示紅黃綠三種燈表示的含義， 580c 喇叭 SPEAKER 循環(huán)重復播放音樂作為背景音樂。其中，單片機系統為系統的主控制器，以控制其他模塊協調工作。 交通燈顯示模塊 交通燈采用三色 LED, 它由 2 個紅色發(fā)光二極管、 2 個黃色發(fā) 光二極管和 2個綠色發(fā)光二極管封裝在一起 ,低電平有效。 發(fā)光二極管，是一種半導體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發(fā)生復合引起光子發(fā)射而產生光。 發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導體和 n 型半導體組成的晶片，在 p 型半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層，稱為 pn 結。在某些半導體材料的 PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。 PN 結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的 二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。 本設計將發(fā)光二極管連接到 AT89S52的 P1 口上，由單片機 P1 口賦值控制交通燈的亮暗。當發(fā)光二極管連接的 P1 引腳為低電平時，燈亮，反之，燈滅。下面是單片機 P1口與 LED 燈的連接圖， ~ 這 8 個引腳分別連接 8 個發(fā)光二極管，予以控制。 圖 交通燈的顯示連接 基于單片機的多功能交通燈系統設計 13 數碼管 LED 顯示時間模塊 本設計利用 AT89S52 單片機的一個并行口實現多個 LED 數碼管顯示的簡單方法，將所有位的段選線并聯在一起，由一個 8 位 I／ O 口控制，而共陰極點或共陽極點分別由另一個 8 位 I／ O 口控制；也可采用并行擴展口構成顯示電路，交通燈的倒計時時間顯示是通過 8 位共陽數碼管動態(tài)顯示的，設計根據交通燈的紅、黃、綠三色燈的變換相應顯示各自的倒計時顯示時間，給行人和車輛以指示。 數碼管 LED 顯示器 單片機中通常使用的是由 7 個發(fā)光二極管 組成的顯示字符段 , 一般為七段數碼顯示管 (含小數點為八段 )，即七段 LED 按 “日 ”字排列成的數碼管。 這些顯示二極管的一端連接在一起 , 形成公共端 CC, 端子 a～ g、 dp 則通過引腳與外部總線相連 , 如下圖所示。用 LED 顯示紅、黃、綠燈顯示時間的倒計時，給行人和車輛以指示。 七段 LED 的陽極連在一起稱為共陽極接法，而陰極連在一起稱為共陰極接法。每段 LED 的筆畫分別稱為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，另有一段構成小數點。 了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數 碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。下圖是共陰和共陽極數碼管的內部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 （ a） LED 器件 （ b）共陽極接法 （ c）共陰極接法 圖 數碼管結構圖 在選用共陰的 L ED 時，只要在某一個發(fā)光二極管加上高電平，該段即點亮，反之則暗。而選共陽的 LED 時，要使某一段發(fā)光二極管發(fā)亮，則需加上低電平，基于單片機的多功能交通燈系統設計 14 反之則暗，為了保護各段 LED 不被損壞，需外加限流電阻。 顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。 LED 數碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。本系 統采用的是共陽極數碼管。 數碼管 LED 時間顯示 為了要顯示某個字形，則應使此字形的相應段點亮，也即送一個不同的電平組合代表的數據來控制 LED 的顯示字形，此數據稱為字符的段碼。數據字位數與 LED 段碼的關系如表 所示： 表 數據字位數與 LED 段碼的關系 數據位數 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 LED 段碼 dp g f e d c b a LED 顯示模塊由 8 位共陽數碼管組成，包括控制參數調整顯示模塊和交叉口倒計時顯示模塊 2 部分，此 2 部分的 8 位 LED 均采用動態(tài)顯示方式，即將所有數碼管的段碼線相應段并聯在一起， 接到 P0 口，用 P2 口的各位對各個 LED 進行控制，從而實現對 LED 的定時選通。 圖 數碼管 LED 顯示模塊 基于單片機的多功能交通燈系統設計 15 液晶 LCD1602 顯示模塊 LCD1602 是一款最常用也是最便宜的液晶顯示屏。在單片機系統中應用液晶顯示器作為輸出器件時具有顯示質量高，數字式接口簡單且體積小、重量輕、功耗小等優(yōu)點。 1602 字符型 LCD 簡介 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可 顯示出圖形。 液晶顯示器的分類方法有很多種，通常可按其顯示方法分為段式、字符式、點陣式等；按其驅動方式來分，可以分為靜態(tài)驅動（ Static）、單純矩陣驅動（ Simple Matrix）和主動矩陣驅動（ Active Matrix）三種。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊，本設計采用的是 1602 字符型液晶顯示器顯示交通燈英文提示。 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，它們絕大多數是基于 HD44780 液晶芯片的，控制 原理是完全相同的。一般 LCD1602 字符型液晶顯示器實物如圖 所示 圖 液晶 LCD1602 基于單片機的多功能交通燈系統設計 16 LCD 1602 可以顯示內部常用字符 (包括阿拉伯數字，英文字母大小寫，常用符號和日文假名等 )，也可以顯示自定義字符 (單或多個字符組成的簡單漢字，符號，圖案等，最多可以產生 8 個自定義字符 )。 1602LCD 主要技術參數有： 顯示容量： 16*2 個字符 芯片工作電壓： 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： *（ W*H） mm 1602LCD 采用標準的 14 條引腳線（無背光）或 16 引腳線（帶背光接口），最多可以顯示兩行標準字符，每行最多可以顯示 16 個字符，各引腳接口說明如表 所示 表 1602LCD 引腳功能說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，具體如表 所示。 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明： 1為高電平、 0 為低電平） 基于單片機的多功能交通燈系統設計 17 表 1602LCD 控制指令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數據存儲器地址 0 0 1 顯示數據存儲器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數器地址 10 寫數到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數據內容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數 1 1 讀出的數據內容 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平有光標，低電平無光標 B:控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C:高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平 4 位總線，低電平 8 位總線 N:低電平為單行顯示，高電平雙行顯示 F：低電平顯示 5*7 的點陣字符，高電平顯示 5*10 字符 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙 指令 10：寫數據。 指令 11：讀數據。 基于單片機的多功能交通燈系統設計 18 基本操作時序 ： 讀狀態(tài) 輸入： RS=L,RW=H,E=H 輸出： D0D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L,RW=L,E=下降沿脈沖 D0D7=指令碼 輸出：無 讀數據 輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： D0D7=數據 寫數據 輸入： RS=H,RW=L,E=下降沿脈沖 D0D7=數據 輸出：無 1602LCD 字符的顯示 LCD 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、大小寫英文、常用的符號、和日文假名等，每一字符都有固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 41H，顯示時模塊把地 址 41H 中的點陣字符圖形 “A”顯示出來，顯示操作的過程如下： 首先確認顯示的位置，即在第幾行第幾個字符開始顯示。 第一行的顯示地址是 0x80－ 0x8F，第二行的顯示地址是 0xC0－ 0xCF。例如想要在第 2 行，第 3 個位置顯示一個字符，那么地址碼就是 0xC2。在編程過程中，通常編寫一個函數確定在某行某個位置顯示數據。 其次設置要顯示的內容，即上面提到的 CGROM 內的字符編碼。如顯示“A”，將編碼 41H 寫入到液晶屏顯示即可。通常設置地址和顯示內容用一個函數來完成。 定義一 個字符串顯示函數，可以通過直接輸入字符方式進行顯示。 本設計中液晶顯示模塊與 AT89S52 接口圖，液晶 LCD1602 顯示器通過與單片機的 P2 口連接寫入和讀取數據，從P0 口顯示讀出的數據，利用定時器實現液晶 LCD1602 與交通燈實時同步的循環(huán)顯示交通指示信息。當燈亮時，液晶 LCD1602 顯示 “please stop”，黃燈亮時，液晶 LCD1602 顯示 “wait a moment”，綠燈亮時，液晶 LCD1602顯示 “l(fā)et’s go”。 圖 液晶顯示模塊與 AT89S52 接口 基于單片機的多功能交通燈系統設計 19 音樂播放模塊 樂曲中不同的 音符，實質就是不同頻率的聲音。利用單片機的定時器產生樂譜的各種頻率方波，經過放大電路，有蜂鳴器放出，就產生了美妙和諧的樂曲。 一般來說，單片機演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機奏樂只需弄清楚音調和節(jié)拍兩個概念即可，音調表示一個音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個音符唱多久的時間。 我們知道