【文章內(nèi)容簡介】 O接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4部分 . 89S51 單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 如圖 所示 . 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 7 圖 89S51 引腳分配圖 89S51 單機(jī)的電源線有以下兩種： （ 1） VCC： +5V 電源線。電源線 （ 2） GND：接地線。 89S51 單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種 : （ 1） XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳。 控制線 89S51 單片機(jī)的控制線有以下幾種： （ 1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。 （ 2） ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程線。 （ 3） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。 （ 4） EA/Vpp：片外 ROM 允許訪問端 /編程電源端 。 89S51單片機(jī)復(fù)位方式 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位 . 復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài) ,并從這個(gè)狀態(tài)重新開始工作 . 89S51 單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn) ,信號(hào)由 RESET(RST)引腳輸入 ,高電平有效 ,在振蕩器工作時(shí) ,只要保持 RST 引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期 ,單片機(jī)即復(fù)位 . 復(fù)位后 ,PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H,片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變 . 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開關(guān)復(fù)位和自 動(dòng)復(fù)位電路 3 種 ,如圖 所示 . 茂名 學(xué)院 專 科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 b. 手動(dòng)復(fù)位電路 c. 自動(dòng)復(fù)位電路 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 74LS244 的功能 74LS244 是原碼三態(tài)輸出的 8 緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，其管腳分布圖如圖 所示， G為控制端，又稱為使能端其工作原理如下： 當(dāng) G=0 時(shí)， A 輸入為低電平時(shí)， Y 輸出也為低電平。 當(dāng) G=0 時(shí)， A 輸入為高電平時(shí)， Y輸出為高電平。 當(dāng) G=1 時(shí)， A 不論輸入高電平還是低電平 Y為高阻狀態(tài) 功能表如表 所示： 表 74LS244 的功能表 10KMAX75 0PESE TWDCWDI10μ FVCCRST+5V89C5 11KVCCRSTGND+5V C10μ F R89C5 189C5 1 R C10μ F+5VGNDRSTVCC輸出輸入ZXHHHLLLLYG A第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 9 圖 74LS244 管腳圖 74LS07 的功能 74LS07 是六緩沖的數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，它是有 6 個(gè)集電極開路的非門所組成，管腳分布如圖 所示，其工作原理如下，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入為高電平時(shí)輸出也為高電平，當(dāng)輸入為低電平時(shí)輸出也為低電平，其邏輯表達(dá)式為： Y=A 圖 74LS07 管腳圖 鍵盤接口工作原 理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用鍵盤作為輸入設(shè)備，通過它將數(shù)據(jù)、內(nèi)存地址、命令及指令等輸入到系統(tǒng)中，來實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。 74 LS2 442 A11 Y42 A21 Y32 A31 Y22 A41 Y12 GVCCGND2 Y11 A42 Y21 A32 Y31 A22 Y41 A11 G 201918171615141312111098765432174 LS0 74 Y4 A5 Y5 A6 Y6 AVCCGN D3 Y3 A2 Y2 A1 Y1 A1234567 891011121314茂名 學(xué)院 專 科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 按鍵開關(guān)的去除抖動(dòng)功能 目前 , MCS— 51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上的按鍵常采用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵 ,它在斷開、閉合時(shí)輸入電壓波形如圖 所示 .可以看出機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開瞬間均有抖動(dòng)過程 ,時(shí)間長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān) ,一般為 5~10ms。由于抖動(dòng)，會(huì)造成被查詢的開關(guān)狀態(tài)無法準(zhǔn)確讀出。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動(dòng)， CPU 多次采集到底電平信號(hào)，會(huì)被誤認(rèn)為按鍵被多次按下，就 會(huì)多次進(jìn)行鍵輸入操作，這是不允許的。為了保證 CPU 對(duì)鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時(shí)作一次鍵輸入處理，必須消除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動(dòng)影響。 后沿前沿 識(shí)別區(qū)安鍵過程 圖 按鍵過程 獨(dú)立式鍵盤的接口電路 獨(dú)立式鍵盤的接口電路：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時(shí)，可將每個(gè)按鍵直接接在一根 I/O 接口線上，這種連接方式的鍵盤稱為獨(dú)立式鍵盤。如圖 所示，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每根 I/O接口線的工作狀態(tài)不會(huì)影響到其他 I/O 接口線。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 線， I/O 接口線浪費(fèi)較大。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。 在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)， I/O 接口線有確定的高電平。當(dāng) I/O 接口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻。 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 11 圖 獨(dú)立式鍵盤電路 七段 LED顯示工作原理 LED 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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常采用七段 LED 數(shù)碼管作為顯示器，這重顯 示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長等優(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。 (2)共陽極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(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。 K1K2K3K4K5K6K7K8+5V89S51茂名 學(xué)院 專 科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 a .共陰極 b .共陽極 圖 七段 LED 顯示器 （ 3） LED 動(dòng)態(tài)顯示接口： LED 動(dòng)態(tài)顯示就是利用單片機(jī)依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對(duì)應(yīng)于該位數(shù)碼管的位選控制信號(hào)，一位一位輪流點(diǎn)亮各七段數(shù)碼管。對(duì)每位數(shù)碼管來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，如此循環(huán)。利用人眼的“視覺暫留”效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。在動(dòng)態(tài)顯示方式中，同一時(shí)刻，只有一位 LED 數(shù)碼管在顯示，其他各位是關(guān)閉的。在段選碼和位選碼每送出一次后，應(yīng)保持 1ms 左右，這個(gè)時(shí)間 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。不能太小，因而發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太小，發(fā)光太弱人眼無法看清。但也不能太大，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時(shí)間越長，占用 CPU 時(shí)間也越多。 采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O 接口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)， CPU 要依次掃描，占用 CPU 較多的時(shí)間。 用 MCS51單片機(jī)構(gòu)建七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)時(shí)， 4位數(shù)碼管均采用共陰極 LED，p0 接口作為段選碼輸出口， 8 路驅(qū)動(dòng)采用 74LS244 總線驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)過 8 路驅(qū)動(dòng)電路后接至數(shù)碼管的各段，字形驅(qū)動(dòng)輸出 0 時(shí)發(fā)光。 P2 接口作為位選碼輸出口， 4 路驅(qū)動(dòng)采用 74LS07（ OC 門驅(qū)動(dòng)器），當(dāng) C 接口線輸出 1時(shí)，選通相應(yīng)位的數(shù)碼管工作。 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 13 電路原理 電路的核心是 89S51 單片機(jī)，其內(nèi)部帶有 4KB 的 FlashROM,無須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；電腦沒有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的 128B 片內(nèi) RAM 已能滿足要求，也不必?cái)U(kuò)展片外 RAM，系統(tǒng)配備 4 位 LED 顯示和 2 個(gè)單接口鍵盤，采用 P0 接口外接 8 路反相三態(tài)緩沖器 74LS244作 LED動(dòng)態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動(dòng)信號(hào) ,用 P1接口的 一片集電極開路反相門電路 74LS07 做為 4 位 LED 的位選信號(hào)驅(qū)動(dòng)口， LED 共陰極端與 74LS07 的輸出端相連；按鍵接口，由 , 來完成。 P3 口接交通指示燈，整個(gè)系統(tǒng)采用查表的方發(fā)，將交通燈的顯示情況和數(shù)碼管的計(jì)時(shí)情況，分別以代碼的形式送到指示燈和 LED 數(shù)碼管，啟動(dòng)定時(shí)器，同時(shí)調(diào)用顯示程序，和查詢按鍵。利用軟件計(jì)數(shù)器的方法計(jì)時(shí)一秒，利用中斷的方法使計(jì)時(shí)時(shí)間循環(huán)，當(dāng)按下應(yīng)急按鍵時(shí)停止定時(shí)器，送一個(gè)代碼使兩個(gè)方向都亮紅燈，按下一個(gè)按鍵時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，恢復(fù)循環(huán)。如圖 所示 茂名 學(xué)院 專 科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10VCC40GND20U18 9 S 5 11G1A121 Y 118A241 Y 216A361 Y 314A481 Y 412VCC20GND102G19B1112 Y 19B2132 Y 27B3152 Y 35B4172 Y 43U27 4 L S 2 4 4R1R E S 2R2R E S 2R3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R6R E S 2R7R E S 2R8R E S 2R9R E S 2R 1 0R E S 2R 1 1R E S 2R 1 2R E S 2R 1 3R E S 2R 1 4R E S 2R 1 5R E S 2R 1 6R E S 2R 1 7R E S 2R 1 9R E S 2R 2 0R E S 2S3 S W P BS1S W P BS2S W P BD1L E DD2L E DD3L E DD4L E DD5L E DD6L E DD7L E DD8L E DC1C A P1A11Y22A32Y43A53Y6GND74Y84A95Y105A116Y126A13V C C14U3L E De1d2 3c4dp5b6a78f9g10abcdefgD 1 2L E De1d2 3c4dp5b6a78f9g10abcdefgD 1 3L E De1d2 3c4dp5