【文章內(nèi)容簡介】 示。在 Flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： ： T29（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入） ,時鐘輸出； ： T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制）； ： MOSI（在線系統(tǒng)編程用）； ： MISO（在線系統(tǒng)編程用）； ： SCK（在線系統(tǒng)編程用）； P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平，對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，可以作為輸入口使用。而作為輸入 使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高八位地址，在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 Flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi) 部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口亦作為 STC89C51 特殊功能（第二功能）使用，如下所示。在 Flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 端口引腳第二功能： 17 ： RXD(串行輸入口 )； ： TXD(串行輸出口 )； ： INTO(外中斷 0)； ： INT1(外中斷 1)； ： TO(定時 /計數(shù)器 0)； ： T1(定時 /計數(shù)器 1）； ： WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 )； ： RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 )； P3 口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序校驗的控制信 號。 RST：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平為單片機復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)STC89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位 18 時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平，接（ VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 復(fù)位電路的設(shè)計 單片機芯片的第 9 腳 RST 是復(fù)位信號輸入端。單片機系統(tǒng)在開機時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)等情況下都需要復(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)到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 STC89C51 單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn)，信號從 RST 引腳輸入，高電平有效，只要保持 RST 引腳高電平 2 個機器周期，單片機就能正常復(fù)位。常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路二種，本設(shè)計使用按鍵復(fù)位。 C 310 ufR 110 kr e se t 圖 34 復(fù)位電路圖 時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路用于產(chǎn)生 MCS51 單片機工作時所必須的時鐘控制信號。其內(nèi)部電路在時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行指令進行工作。在執(zhí)行指令時， CPU 首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼， 然后譯碼，并由時序電路產(chǎn)生 19 一系列控制信號去完成指令所規(guī)定操作。 XTAL 1XTAL 289 C 51晶振C 01C 02 圖 35 晶振電路 單片機是一種時序電路，必須要有時鐘信號才能正常工作。單片機芯片的18 腳、 19 腳分別為片內(nèi)反向放大器的輸出端和輸入端，只要在 18 腳（ XTAL2）和 19 腳 (XTAL1)之間接上一個 12MHz 的晶振，再加上 2 個 30pF 的瓷片電容即可構(gòu)成單片機所需的時鐘電路。他們構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。該電容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為單片機提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘。其中兩個瓷片電容起微調(diào)作用。此外，當(dāng)采用外部時鐘時， 19 腳（ XTAL1）接地，18 腳（ XTAL2）接外部時鐘信號。 74HC245 總線收發(fā)器 74HC245 是一種典型的 CMOS 型三態(tài)緩沖門電路，雙向三態(tài)輸出，八線雙向收發(fā)器。主要應(yīng)用于大屏顯示 ,以及其它的消費類電子產(chǎn)品中增加驅(qū)動。電壓工作范圍： 3V~5V。 20 20151510 11 DIRA 0A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7GNDVDDOEB 0B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7 圖 36 74HC245 引腳圖 第 1腳 DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用， DIR=“1”高電平時信號由 “A”端輸入 “B”端輸出， DIR=“0”低電平 時 信號由 “B”端輸入 “A”端輸出。 第 29腳 “A”信號輸入輸出端， A0=B0， A7=B7， A0與 B0是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則 A1輸入 B1輸出，其它類同。如果 DIR=“0”O(jiān)E=“0”則 B1輸入 A1輸出，其它類同。 第 1118腳 “B”信號輸入輸出端，功能與 “A”端一樣，不再描述。 第 19腳 OE， 使能端 ，若該腳為 “1”A/B 端的信號將不 導(dǎo)通 ，只有為 “0”時 A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。 第 10腳 GND，邏輯地。 第 20腳 VCC，電源正極。 本設(shè)計中使用 74HC245用于實現(xiàn) 數(shù)據(jù)總線 的雙向異步通信。為了保護脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的 并行接口 與外部受控設(shè)備的并行接口間添加 緩沖器 。當(dāng)主控芯片與受控設(shè)備之間需要實現(xiàn)雙向異步通信時，自然就得選用雙向的八路緩沖器了， 74HC245就是面向這種需求的。 表 31 74HC245真值表 21 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管按段數(shù)分為 7段數(shù)碼管和 8段數(shù)碼管， 8段數(shù)碼管比 7段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（由小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8”可分為 1位、 2位、 4位等數(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。 LED 數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的 51單片機輸出設(shè)備， LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單。因此，單片機應(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、線路簡單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動、價格低廉且壽命長等優(yōu)點。 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)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。 a b c d e f g hD 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 圖 37 共陽極 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)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 控制輸入 運行 G DIR L L B 數(shù)據(jù)到 A 總線 L H A 數(shù)據(jù)到 B 總線 H X 隔開 22 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7a b c d e f g hD 8 圖 38 共陰極 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 第一類為 靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，如驅(qū)動 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89C51單片機可用的 I/O 端口才 32個，實際應(yīng)用必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 第二類為動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 “a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動，在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?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)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度夠快，給人的感覺就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍的感覺，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但能 23 夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 基于交通燈所要實現(xiàn)的的功能要求，所以選用第二種，動態(tài)顯示驅(qū)動。本設(shè)計采用的是 10個管腳的 2位共陽極數(shù)碼管。 A B C D E F G DP A B C D E F G DP3 9 8 7 6 4 1 2 圖 39 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 信號燈電路設(shè)計 本設(shè)計用紅、黃、綠三色發(fā)光二極管模擬紅、黃、綠三色交通信號燈。 發(fā)光二極管簡稱 LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴? 當(dāng)在發(fā)光二極管 PN 結(jié)上加正向電壓時， PN 結(jié)勢壘降低，載流子的擴散運動大于漂移運動，致使 P 區(qū)的空穴注入到 N 區(qū)， N 區(qū)的電子注入到 P 區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會產(chǎn)生復(fù)合，此時產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)，因此而發(fā)光，當(dāng)所有二極管都發(fā)出光時，大多數(shù)都不是很有效的，在普通二極管里，半導(dǎo)體材料本身吸引大量的光能而結(jié)束。 發(fā)光二極管是由一個塑性燈泡覆蓋集中燈光于一個特定方向。由于不同材料的禁帶寬度不同，所以由不同材料制成的發(fā)光二極管會發(fā)出不同波長的光。另外，有些材料由于組分和摻雜不同，例如 ，有的具有很復(fù)雜的能帶結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的還有間接躍遷輻射等，因此有各種各樣的發(fā)光二極管。 24 發(fā)光二極管在制作時，使用的材料有所不同，那么就可以出現(xiàn)不同顏色的光。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等等。發(fā)光二極管的外形有圓形、長方形、三角形、正方形、組合形、特殊形等。常用的發(fā)光二極管應(yīng)用電路有 4 種，即直流驅(qū)動電路，交流驅(qū)動電路，脈沖驅(qū)動電路，變色發(fā)光驅(qū)動電路。因此我們選的二極管顏色為紅色、黃色、綠色。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車 。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線。 發(fā)光二極管有兩個引腳，其中長引腳接電源正端，較短的引腳接電源負端。 根據(jù)本設(shè)計的特點，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個方向上設(shè)置紅、綠、黃燈，總共 4 組。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的，如圖所示。 圖 310 信號燈分布圖 在本設(shè)計中，實際控制的燈只有 6 個，即：東西紅燈、東西綠燈、東西黃燈，南北紅燈、南北綠燈、南北黃燈。其中均是高電平有效。 按鍵控制電路 本設(shè)計設(shè)置了 8 個按 鍵， K0、 K K K k k k K7。每個按鍵一段接地，另一端 89C51 單片機 P3 口各接口，低電平有效。 P 接增加倒計時時間、 P接減少倒計時時間、 P 接南北通行、 P 接?xùn)|西通行、 P 接緊急模式、 P 接深夜模式和 P