【文章內(nèi)容簡介】 H 的 SFR的第 0位置 “1” ， ALE 操作將無效。這一位置 “1” ， ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個 ALE 使 能標志 位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。 在 flash 編程期間， EA也接 12V電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 晶振模塊： 圖 33 晶振電路 第三章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 11 選用 2 個 30Pf 電容及 12KHZ 晶振組成， 晶振在電路中的作用主要是提供頻率穩(wěn)定的時鐘信號，對控制電路來說極其重要 。 復(fù)位模塊： 圖 34 復(fù)位電路 由一個 10K 電阻 一個 1K 電阻 ， 10uf 電容及一個按鍵開關(guān)組成，主要作用是 復(fù)位，讓系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài) 。 倒計時顯示電路 倒計時 顯示電路 是用來顯示東西和南北方向上紅綠燈持續(xù)的剩余時間的，這樣可使電路顯示具有清晰直觀的特點 ，比較有實用價值。 利用 AT89S52 單片機內(nèi)部的串行口 RXD 和 TXD 與外部電路來實現(xiàn)串行通信，其數(shù)據(jù)由 RXD 端口串行輸出或輸入；而同步移位時鐘由 TXD 端口串行輸出，在同步脈沖的作用下，實現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信功能 ，我們利用它來控制倒計時電路 。其電路圖如圖 35 所示： 圖 35 倒計時顯示電路 數(shù)碼管顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段 LED 數(shù)碼管。這種顯示塊有共陽極與共陰極兩種。第三章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 12 共陽極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極 管點亮；而 共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。 如 圖36 所示： 圖 36 LED 陰極與陽極的驅(qū)動電路 以共陰極的七段顯示器為例，若想要顯示數(shù)字 7 時，就要使數(shù)碼管的 a、 b與 c 端點亮，用 74HC573 鎖存器來控制數(shù)碼管，在電路結(jié)構(gòu)上我們會把共同點接到電源上，標示 a、 b 與 c 的地方接上限流電阻，便就可以顯示數(shù)字 7。如果是單個的數(shù)碼管，七段顯示器是直接點亮的，亦即用 8 位去推動一個七段顯示器。如果有多位數(shù)字要顯示時，可以用掃描的方式顯示，以節(jié)省控制腳位。 七段顯示塊與單片機接口非常容易。只要將一個 8 位并行輸出 門與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。 8 位并行輸出門輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，其段形碼如表 2 所示。通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段形碼。 表 31 軟件控制端口指令 字符 段形碼 軟件設(shè)計段形編碼 字符 段形碼 軟件設(shè)計段形編碼 0 3FH 80H 5 79H 11H 1 12H E3H 6 7DH 10H 2 4FH 48H 7 13H 0CH 3 5BH 41H 8 7FH 00H 4 72H 23H 9 73H 03H 軟件程序中用以下幾條指令實現(xiàn)啟動定時器： MOV TMOD,01H CLR TF0 MOV TH0,3CH SETB TR0 MOV TL0,0B0H LED 指示電路 第三章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 13 本 設(shè)計中 信號指示 系統(tǒng) 采用 LED 燈指示 電路，用 紅、綠、黃兩組 LED 燈分分別顯示 控制 東西 和南北 方向 的 通行 指示情況。指示電路 用 共陽極 方式連 接，將所有 LED 燈 正極 連 接在一起并與電源相 連 接，故 而 當(dāng) AT89S52 的 P2 口輸出為低電平才有效。 指示 電路與單片機的聯(lián)接時采用并行輸出方式，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由 P2 口的 6 位 I/O 口控制。電路圖如圖 37 所示 在交通中，當(dāng)東西方向綠燈亮的時候，南北方向的紅燈則 必須 同時 點 亮，倒計時最后 5 秒綠燈滅 的 同時東西方向黃燈閃亮 作為提示 ，南北方向的紅燈依舊亮。相反，當(dāng)南北方向的綠燈亮的時候，東西方向的紅燈 必須點 亮， 然 后是南北方向的黃燈閃亮和東西方向 上 的紅燈亮。這樣的過程 無限 循環(huán)下去 便 可實現(xiàn)道路交通的 有序控制 。 該 指示電路清晰直觀，可使道路 通行 井然有序。 本 設(shè)計 中 不同顏色 的發(fā)光二極管代表交通信號燈， 由于 二極管是共陽極，所以 只有 當(dāng) P2 端 口輸出低電平時才亮，輸出為高電平時滅。為了實現(xiàn)上述控制要求， P2 端 口輸出 情況 共 4 種，信號燈 指示 狀態(tài)控制碼如表 32 所示。 圖 37 LED指示電路 表 32 信號燈狀態(tài)控制碼 狀態(tài) 東西方向 南北方向 P2 口輸出（十六進制） 紅 （ ） 綠 （ ） 黃 （ ） 紅 （ ） 綠 （ ） 黃 （ P2） 1 滅 亮 滅 亮 滅 滅 EBH 2 滅 滅 亮 亮 滅 滅 E7H 3 亮 滅 滅 滅 亮 滅 DDH 4 亮 滅 滅 滅 滅 亮 BDH 第三章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 14 強通強斷電路 考慮到緊急情況和具體現(xiàn)場的情況， 在做 設(shè)計 時 考慮 了 兩種方案： 方案一：采用 8155 擴展 I/O 口及鍵盤，顯示 電路 等。該 設(shè)計 方案的優(yōu)點是使用 靈活可編程，并且有 RAM 及計數(shù)器。若 使 用該方案，可提供較多 I/O 口 ,但操作起來稍顯復(fù)雜。 方案二： 直接在 I/O 口線上接上按鍵開關(guān)。 該方案優(yōu)點是 編程更加簡潔，使用更加簡單，且成本更低。缺點就是功能有限如圖 38 綜合考慮本設(shè)計的實際需要，在使用輸入的時候不需要過于復(fù)雜的功能，故采用方案二。 緊急狀態(tài)如圖 39 所示： 圖 38 強通強斷電路 圖 39 緊急狀態(tài) 5V穩(wěn)壓 工作 電源 圖 310 電源電路 該設(shè)計由兩部分組成，主體為一個交直流轉(zhuǎn)換裝置，穩(wěn)定輸出直流電流，獲得一 個 穩(wěn)定的電壓。輔助裝置為由 3 個一號電池組成的直流電源，防止在斷電情況下出現(xiàn)的故障。設(shè)計簡單、方便，便于實現(xiàn)。 第四章 軟件設(shè)計 15 第四章 軟件設(shè)計 在本次設(shè)計中，我采用了 C 語言作為程序編程的語言。 相比較于 C 語言，雖然匯編語言的機器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強，稍復(fù)雜一點的程序就更是難讀懂，而 C 語言也雖然在大多數(shù)情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但其可讀性和可移植性卻遠遠高于匯編語言，而且 C 語言還可以嵌入?yún)R編來解決高時效性的代碼編寫問題。所以考慮到開發(fā)周期來說，大 中 型的軟件編寫用 C 語言的開發(fā) 其 周期通常要 遠 小于匯編語言。綜合以上 C 語言的優(yōu)點，本設(shè)計在編程的時候選擇了 C 語言。 本設(shè)計在編 譯 軟件 選擇 上使用 了 Keil uVision 。這款軟件支持眾多不同公司的 MCS51 架構(gòu)芯片，它集編輯、編 譯、仿真為一體，同時還支持 PLM、匯編和 C 語言的程序設(shè)計， 它的 界面友好、簡單易學(xué)，在 程序 調(diào)試 、軟件仿真方面都有很強 的功能。在初期的軟件調(diào)試階段， Keil 能夠為我們 提供非常便利的環(huán)境。 主程序流程圖 圖 41 程序框圖開始 設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化 是否有中斷 運行過程 執(zhí)行中斷 Y N 中斷結(jié)束 返回 第四章 軟件設(shè)計 16 子程序框圖 （中斷程序） 圖 42 TO 中斷框圖 圖 43 INTTO 中斷框圖 T0 中斷 定時計數(shù)初值 50ms 計數(shù) (count)加 1 判斷 1S(count=20?)到否 count 清 0 Time_SN。Time_EW 恢復(fù)現(xiàn)場 中斷返回 N Y 第五章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 17 第 五 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 Proteus 系統(tǒng)仿真 將 Proteus 仿真軟件安裝完成。 打開軟件后，新建文件并保存。在元件列表中，單擊要放置的元件，再在編輯窗口中單擊就放置了一個元件，也可以在按下左鍵的同時，移動鼠標，再適合的位置釋放。如果需要修改元件的名稱、參數(shù)和符號，只需雙擊元件對對應(yīng)項目進行修改就可以了。如果需要調(diào)整方向，只需右鍵選擇旋轉(zhuǎn)的角度即可。如果需要刪除元件，只需選中后點鍵盤上的Delete 鍵刪除。根據(jù)上面的方法， 在元件庫中把所需的元件都找出來按照仿真總圖連接起來。 由于原理圖中的單片機僅是硬件，需要相應(yīng)的軟件配合才能完成相應(yīng)的功能。所以需要雙擊單片機瀏覽到編譯好的 HEX 文件，將其調(diào)入，然后點擊“ OK”即可。 最后， 點擊 Proteus 編輯器界面左下角的運行鍵即可，如果想在 Proteus 中調(diào)試軟件，只需點擊 Debug 中對應(yīng)的器件名稱即可。 圖 51 整體仿真原理圖 第五章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 18 仿真結(jié)果 圖 52 東西通行狀態(tài) 圖 53 南北通行狀態(tài) 圖 54 緊急工作狀態(tài) 圖 55 時段 1 工作狀態(tài) 圖 56 時段 2 工作狀態(tài) 從仿真原理圖上可看出，該交通燈設(shè)計實現(xiàn)了紅綠燈顯示、主副干道倒計時顯示、人行道指示、電路復(fù)位控制、分時控制等多種功能。 第五章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 19 測 試及結(jié)果分析 首先， 使 用萬用表檢查所有元器件的好壞和參數(shù)值是否滿足要求。根據(jù)電路 原理 圖先將元 器 器件擺在萬用板上，預(yù) 測 一下布線情況。 然 后進行焊接，焊接時， 首先 要保證焊點的飽滿且不要虛焊， 最好保持板子清潔。同時還 要注意安全，避免燙傷。完成 焊接 后， 仔細檢查是否有短路 和斷路的地方，確保每個管 腳 的焊點牢固，電源和 接 地連接正確。 （ 1） ：斷電調(diào)試 為 了 安全起見，防止硬件燒壞，首先 要 進行斷電調(diào)試，用萬用表檢測 電路板上 是否有短路現(xiàn)象，再檢查嚴 設(shè)計 原理是否正確，各個線路的電 壓 是否正常。 （ 2） ：通電調(diào)試 a： 確認無短路后給電路板接上直流電源，觀察是否工作正常，結(jié)果有一個數(shù)碼管不能正常工作，經(jīng)檢查是由于虛焊造成，已進行改正。 b： 檢查 時鐘 系統(tǒng) 是否工作 正常 ，用萬用表直流電壓檔測量 單片機各管口及鎖存器等器件的各管口電壓變化是否正常。 c: 檢查復(fù)位電路是否正常工作。 d: 檢測分時段電路是否工作正常。 e: 檢測中斷系統(tǒng)是否工作正常。 f: 長時間供電， 檢查數(shù)碼管顯示和 LED 燈是否正常。 圖 531 實際電路示意圖 總結(jié) 20 總 結(jié) 本 文 研究 了 在當(dāng)今智能交通方面 單片機的應(yīng)用。相對于其他 功能器件 來說，單片機具有 很多優(yōu)勢比如， 成本低廉，通用性高，維護簡單，軟件靈 活，成熟度高等。但是，單片機發(fā)展到現(xiàn)在也有 不少 局限性 如 存儲空間較小、下游方案 較少等。 這次 設(shè)計在 實現(xiàn)預(yù)計 功能的時候主要是考慮到現(xiàn)有的 設(shè)備及經(jīng)濟 條件，采用了 成熟度 較 高的 AT89S52 單片機 作為 CPU，同時 利 用 紅綠黃三色 LED 燈和雙位數(shù)碼管作為顯示模塊，軟件則使用了 移植性好的 C 語言 進行編程。 我的工作是將各個功能程序連接起來，并從電路上實現(xiàn)其正常工作。 從功能需要上來看， 我們實現(xiàn)了基本交通燈指示、倒計時指示、車輛左右轉(zhuǎn)指示、及人行道指示功能，并且采用了雙電源模式 在 一定程度上解決了實際 應(yīng)用中可能出現(xiàn)的電路故障 問題。 為提高交通運輸系統(tǒng)的運行效率我們采用了高低峰分時管理方案作為靈活的交通燈狀態(tài)方案 。 單片機作為已經(jīng)發(fā)展了 30 多 年的成熟產(chǎn)品，很多優(yōu)勢正在逐漸失去，讓位于更加先進的芯片解決方案 ，正因如此我在設(shè)計實物電路時由于連線復(fù)雜，附 屬電路較多而出現(xiàn)許許多多的問題，從而使實物電路 制作不成功。如今 的交通燈設(shè)計還要考慮盲人、兒童等社會群體，用單片機難以實現(xiàn)這些設(shè)計。并且各個城市的加速發(fā)展，要求各城市實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制并監(jiān)控。這就更加難以實現(xiàn)。因此，我決定以后要更加關(guān)注并學(xué)習(xí)這方面的知識，利用更加先進的芯片設(shè)計方案來實現(xiàn)這些功能要求。