【正文】 二極管模擬紅綠燈 它是 半導(dǎo)體二極管 的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成 光能 ，常簡寫為 LED。 靜態(tài)顯示程序簡單，且 CPU占用率低，但每個(gè) LED 數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器來鎖存每一個(gè)顯示位的代碼，硬件開銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場合。 這種電路的特點(diǎn)是節(jié)省 I/O 口線，硬件電路相對靜態(tài)顯示方式簡單。 （ 2）動(dòng)態(tài)顯示， 是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。這種顯示方法每一位都需要有一個(gè) 8 位輸出控口控制，占用硬件資源多，一般用于顯示位數(shù)較少場合。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。 （ 1）共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法。 圖 33 振蕩電路圖 顯示設(shè)計(jì) LED 顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段 LED 顯示器，此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以 dp 表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，采用 的晶振和兩個(gè) 22pF 的電容。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。 MCS51 單片機(jī)的晶體振蕩頻率可以再 112MHz 范圍內(nèi)選擇，電容 C C2的選擇范圍是 1545pF，電交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 13 容的大小會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振速度。 在內(nèi)部時(shí)鐘方式下單片機(jī)內(nèi)部的高增 益、反相放大器通過 XTAL XTAL2 外接作為反饋元件的外部晶體管振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號。這表明單片機(jī)復(fù)位期間不會(huì)有任何取指操作。 （ 2）手動(dòng)復(fù)位：手動(dòng)復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、 RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。上電瞬間 RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RERST 引腳的高電平將逐漸下降。復(fù)位電路由手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。 1．復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)有一個(gè)單片機(jī)加上一個(gè)復(fù)位電路和振蕩電路組成。 XTAL1： 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 F1ash 存儲器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的編程電壓 Vcc。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 EA—— ／ VPP：外部訪問允許。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN————信號。 該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC指令 ALE 才會(huì)被激活。對 F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1／ 6 輸出固定的 正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn) 雙向 I／ 0 口。 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口， P2即可作為通用的I/O 口使用，也可以作為片外存儲器的高 8 位地址總線，與 P0 口配合，組成 16位片外存儲器單元地址。 P1 口： Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8準(zhǔn)位雙向 I／ O口， P1 作為通用的 I/O 口使用。在訪問期間激活要使用上拉電阻。 P0 口即可作地址 ／數(shù)據(jù)總線使用，又可以交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 10 作為通用的 I/O 口使用。 GND：接地 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 9 圖 3 AT89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 主要引腳功能 圖 4 AT89C51 引腳圖 中斷系統(tǒng)： 中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進(jìn)行管理與處理。時(shí)鐘電路： 時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘脈沖序列。 AT89C51 單片機(jī)的主要特性 與 MCS51 兼容 ， 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ， 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ， 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ， 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz， 三級程序存儲器鎖定 ， 128*8 位內(nèi)部 RAM， 32可編程 I/O 線 ， 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ， 5 個(gè)中斷源 （兩個(gè)外部中斷源和 3 個(gè)內(nèi)部中斷源） ， 可編程串行通道 ， 低功耗的閑置和掉電模式 ， 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100次。 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 8 第 3 章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 AT89C51 單片機(jī)簡介 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 權(quán)衡利弊，第一種的方案適合于此題，我們決定采用方案二實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)間顯示 交通燈 發(fā)光 二極管 簡稱為 LED，在此處設(shè)計(jì)中我們用他來模擬紅綠黃交通燈，普通單 色發(fā)交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 7 光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、 脈沖 等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。顯示簡單，程序簡單，端口用的少。 倒計(jì)時(shí)顯示界面 該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)、狀態(tài)燈等功能。 ，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)功能； ，南北直行，南北左拐，東西直行，東西左拐； ，切換到不同狀態(tài)，交通燈通行時(shí)間不一樣 ； 單片機(jī)與外圍接口部件 根據(jù)課題任務(wù)的要求，該系統(tǒng)具有交通燈的顯示功能，倒計(jì)時(shí)功能，改變時(shí)間設(shè)定功能，所以把系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，包括倒計(jì)時(shí)顯示器、交通信號燈、控制模塊。每到第 10 次中斷即過了 10* 秒＝ ，使黃燈標(biāo)志位反置，即可讓黃燈 1秒閃爍一次。每到 第 20 次中斷即過了 20* 秒＝ 1秒時(shí)，使時(shí)間的計(jì)數(shù)值減 1，便實(shí)現(xiàn)了倒計(jì)時(shí)的功能。 特殊模式：特殊模式燈亮，南北段、東西段的通行時(shí)間改為 0s，禁止左轉(zhuǎn)和直行，東西南北四個(gè)方向都亮紅燈。此時(shí)南北段直行通行（綠燈）、東西段禁止（紅燈） 40s，同時(shí)南北段和東西段方向的數(shù)碼管分別從 40s 和 60s 開始倒計(jì)時(shí)，至最后 5s 時(shí)南北段綠燈變成黃燈閃爍；此后南北段左拐（左拐燈亮）通行、 東西段禁止（紅燈） 20s，同時(shí)南北段和東西段方向的數(shù)碼管都從 20s 開始倒計(jì)時(shí)，至最后 5s 時(shí)南北段左拐燈變成黃燈閃爍；再后東西段直行通行（綠燈）、南北段禁止（紅燈） 40s，同時(shí)東西段和南北段方向的數(shù)碼管分別從 40s 和 60s 開始倒計(jì)時(shí)，至最后 5s 時(shí)東西段綠燈變成黃燈閃爍；最后東西段左拐（左拐燈亮）通行、南北段禁止（紅燈） 20s，同時(shí)交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 4 東西段和南北段方向的數(shù)碼管都從 20s 開始倒計(jì)時(shí)，至最后 5s 時(shí)東西段左拐燈變成黃燈閃爍。 系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個(gè)按鈕“正?！薄ⅰ胺泵Α?、“特殊”可相互轉(zhuǎn)化。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。東西、南北兩個(gè)干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈，此外，每個(gè)路口加入一個(gè)新的左轉(zhuǎn)綠燈，以區(qū)別直行路燈，指 揮車輛安全通行。 課題任務(wù)及主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容 本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示、交通燈顯示系統(tǒng)組成。 如果將每個(gè)交通十字路口的多余交通警察撤回，安排在最不利于管理和事故高發(fā)的地方，不但可以大大的降低交通事故的發(fā)生率，而且可以節(jié)省大量的人力財(cái)力。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。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人 要過馬路。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 3 電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成， 1914年始安裝于紐約市 5號大街的一座高塔上。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形 玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。這是世界上最早的交通信號燈。但這一技術(shù)在 19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。 可以說，在近百年的發(fā)展中，道路交通信號控制系統(tǒng)經(jīng)歷了 無感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制、手動(dòng)控制到自動(dòng)控制再到智能控制、單點(diǎn)控制 (點(diǎn)控 )到干線控制 (線控 )再到區(qū)域控制和網(wǎng)絡(luò)控制 (面控 )的過程。人們認(rèn)識到，要更好地提高城市管理水平，不僅僅依靠硬件設(shè)備的更新和改進(jìn)，還必須同時(shí)在控制邏輯和方法上有所突破，即城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制。 1926 年英國人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。世界上第一臺交通自動(dòng)信號燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕， 1868 年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號燈幾乎銷聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。 單片機(jī)經(jīng)過 3，三代的發(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。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(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、存儲器和 I/O 接口電路等。 時(shí)間安排： 十六周到十七周設(shè)計(jì)，十七周答辯 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 交通燈控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 2 第 1 章 前 言 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。 要求完成的主要任務(wù) : 交通燈控制系統(tǒng) 采用 AT89C51 單片機(jī)為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩 5 秒時(shí)黃燈閃爍警示（交通燈信號通過 P1 口輸出，顯示時(shí)間通過 P0 口輸出至雙位數(shù)碼管）；以及實(shí)現(xiàn) 3 種工作模式：正常情況、繁忙情況、特殊情況及報(bào)警功能。 2．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 分析背景資料給定的相關(guān)技術(shù)要求和功能指標(biāo)，采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，完成系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì) ，并詳細(xì)設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖。 關(guān)鍵字： 交通燈； AT89C51； 數(shù)碼管；三種工作模式 Design of traffic light control system simulation Zhiming Guo Logistics Engineering College Logistics zy1001 Abstract: With the development of economy, the sharp increase in the number of cars, increasingly crowded city roads