【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方案 1 設(shè)計(jì)思想：采用分模塊設(shè)計(jì)的思想，程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基本思想是一個(gè)計(jì)數(shù)器 ， 選擇一個(gè)單片機(jī)，其 內(nèi)部為一個(gè)計(jì)數(shù)，是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，模塊化后，通過設(shè)置或程序清除來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 4 轉(zhuǎn)換， 由于每一個(gè)模塊的計(jì)數(shù)都不是相同， 這里的各模塊是以預(yù)置數(shù)和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)共同來實(shí)現(xiàn)的，所以要考慮增加一個(gè)置數(shù)模塊，其主要功能細(xì)分為，對(duì)不同的狀態(tài)輸入要產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)的下一個(gè)狀態(tài)的預(yù)置數(shù)， 如圖中 A道和 B 道 ,分別為次干道的置數(shù)選擇和主干道的置數(shù)選擇。以主干道為例，簡(jiǎn)述其設(shè)計(jì)思想。如前分析，已經(jīng)確定該系統(tǒng)有四個(gè)狀態(tài)，而置數(shù)子模塊可定要將下一狀態(tài)的預(yù)置數(shù)準(zhǔn)備好，所以很容易得到主干道的置數(shù)表 表 1 主干道的置數(shù)表 由該表，就可以通過程序循環(huán)的方法設(shè)計(jì)該模塊，主要思想是通過數(shù)據(jù)判斷指令、跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)，由主控制器計(jì)時(shí)和中斷產(chǎn)生的四個(gè)狀態(tài)去譯碼，從而得到不同的輸出，即預(yù)置數(shù)，由上分析可用一個(gè)計(jì)數(shù)器和跳轉(zhuǎn)指令去完成的預(yù)置數(shù)。 而紅綠燈的顯示也是一樣，由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 5 表 2 紅綠燈的變化表 通過這張表就可以用組合電路實(shí)現(xiàn)該功能了，可以用數(shù)據(jù)選擇器的思想，在本系統(tǒng)中，直接通過門電路的譯碼，接下來就是計(jì)數(shù)模塊了，其主要的功能細(xì)分為，要從預(yù)置 數(shù)開始遞減計(jì)數(shù)，一個(gè)狀態(tài)結(jié)束，通過判斷，通知主控制模塊，使之進(jìn)入下一模塊。還有一個(gè)必須考慮到的就是，預(yù)置數(shù)必須在下一個(gè)狀態(tài)來之前準(zhǔn)備好，而紅綠燈的狀態(tài)變化，必須和計(jì)數(shù)狀態(tài)同步，于是引起預(yù)置數(shù)變化的程序要超前于系統(tǒng)本身的狀態(tài)變化，所以，系統(tǒng)中的兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，在上一狀態(tài)結(jié)束時(shí)設(shè)置預(yù)置數(shù)，而控制紅綠燈的是隨著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化，體現(xiàn)在本子電路中就是有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。 方案 2 本方案分三步： (1)要建立三路信號(hào)燈的控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用 7408 芯片通過組合邏輯控制三路燈的顯示關(guān) 系。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 6 (2)建立顯示控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用 74190 芯片倒計(jì)時(shí)控制，每個(gè)方向用兩片相連實(shí)現(xiàn)，另外用 74153 芯片，因?yàn)榉治鲋性O(shè)置的時(shí)間末位均為 5，所以只要用一片 74153 對(duì)高位置位，將低位的初值預(yù)置鎖定 表 3 紅綠燈的變化表 (3)而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。 (4)建立反饋和細(xì)節(jié)連接部分，本部分主要解決顯示和燈控的同步問題本系統(tǒng)采用倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)減為 0，如當(dāng)系統(tǒng)減為 0 時(shí)通過兩個(gè) D觸發(fā)器得到兩個(gè)變量，即為開頭分析中的狀態(tài)，通過它的變化得到不同的邏輯關(guān)系，驅(qū)動(dòng) 74153 控 制哪組燈亮（對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示），另外他還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數(shù)環(huán)節(jié)。 注意：本實(shí)驗(yàn)中若采用更復(fù)雜的四片 74190 控制主干道的兩組燈，再用八片 74153 分別對(duì) 74190 置數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)值的交通燈系統(tǒng)。另外對(duì) 7408 片子的控制紅燈的端口用一個(gè)與門將一端再接一個(gè)頻率一定的方波，使一邊為黃燈時(shí)，另一邊的紅燈在閃爍。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 7 方案比較： 方案 1（以下稱 1）用了模塊設(shè)計(jì)，而方案 2（以下稱 2）采用的是一般設(shè)計(jì)，相比之下 1 有較強(qiáng)的可讀性和較強(qiáng)的可修改性，而 2則在設(shè)計(jì)上顯得較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)純樸，便于測(cè)試，它的優(yōu)勢(shì) 則在于提供了一條較為便捷的解決方案。 2 首先將許多邏輯關(guān)系簡(jiǎn)化到極點(diǎn)，而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。 我們從中可以得出的是，我們最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來說，將來的產(chǎn)品無論從修改還是升級(jí)考慮對(duì)有好處，但另外我們又需將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，因此我覺得在設(shè)計(jì)初期盡可能的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)，而一旦設(shè)計(jì)的各項(xiàng)測(cè)試通過了，在有可能的條件下將設(shè)計(jì)模塊化，所以本設(shè)計(jì)以第一方案為主進(jìn)行。 第 3 章 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸 出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成的。單片機(jī)是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲(chǔ)器、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 8 最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。 通常，單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過 4 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 系統(tǒng)構(gòu)成 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 9 電 路板一塊， AT89S51 單片機(jī)一片， 74HC164 芯片八片，七段數(shù)碼管八個(gè)。 74LS04 反向器一片，發(fā)光二極管 13 個(gè)（ 8 個(gè)綠的， 4個(gè)紅的用于交通控制， 1 個(gè)用于標(biāo)識(shí)電源）， 7805 三端穩(wěn)壓電源一個(gè)，一個(gè)按鍵，一條數(shù)據(jù)下載線。 系統(tǒng)工作流程（圖 1） （ 1）程序設(shè)置初始時(shí)間，通過 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部相應(yīng)寄存器來實(shí)現(xiàn)。 （ 2） 由 AT89S51 單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過 口向 74HC164 的數(shù)據(jù)端