【正文】 北方向上的紅燈亮；南北通行為南北方向上的綠燈亮，東西方向上的紅燈亮；時(shí)間加減可以設(shè)置通行和等待通行的時(shí)間；切換按鍵可以切換加減的方向時(shí)間。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。交通信號(hào)燈控制方式很多。設(shè)計(jì)通過(guò) 兩位一體共陰極數(shù)碼管 顯示，并能通過(guò)按鍵對(duì) 定時(shí) 進(jìn)行設(shè)置 。 在相同的時(shí)間里提高通車的質(zhì)量、效率。并使交通控制系統(tǒng)具有緊急控制，使救護(hù)車、救護(hù)車通過(guò)時(shí)， 使兩個(gè)方向均亮紅燈，救護(hù)車和消防車通過(guò)后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，增加對(duì)出現(xiàn)特殊情況的處理能力。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮。在此過(guò)程中還要實(shí)時(shí)捕捉違規(guī)檢測(cè)和緊急按鍵信號(hào)，以達(dá)到對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。 單片機(jī) 單片機(jī) 紅黃綠信號(hào)燈 8 段 LED 數(shù)碼管 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 驅(qū)動(dòng)顯示 6 圖 22 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù) 此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊， LED 倒計(jì)時(shí)模塊和接受輸出。 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 stc89C51 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 12 個(gè)發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊， 8 個(gè)LED 東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等。系統(tǒng)硬件電路 由單片機(jī)、狀態(tài)燈、 LED 顯示、按鍵等組成。 其中 P0， P1，用于送顯 LED 數(shù)碼管的型和位， P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， XTAL1 和 XTAL2 接入晶振時(shí)鐘電路， REST 引腳接上復(fù)位電路， P3 用于口按鍵控制。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技 術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 GND：電源地端。 XTAL2： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代 碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來(lái)執(zhí)行程序。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。 PSEN：此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ EA=0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE腳。 PORT0（ ～ ）：端口 0是一個(gè) 8位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。 PORT2（ ～ ）：端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4個(gè) LS 的 TTL 負(fù)載，若將端口 2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。 PORT1（ ～ ）：端口 1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。 PORT3（ ～ ）：端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出 8 緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì) 時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? ： TXD，串行通信輸出。 ： INT1，外部中斷 1輸入。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1輸入。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 間選擇，典型值為 12MHz和 。 復(fù)位電路通常采用上電 自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。只要 Vcc的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。系統(tǒng)圖如圖 32所示 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T9P 3 . 0 (R X D )10P 3 . 1 (T X D )11P 3 . 2 (IN T 0 )12P 3 . 3 (IN T 1 )13P 3 . 4 (T 0 )14P 3 . 5 (T 1 )15P 3 . 6 (W R )16P 3 . 7 (R D )17X T A L 218X T A L 119GND20(A 8 )P 2 .021(A 9 )P 2 .122(A 1 0 )P 2 .223(A 1 1 )P 2 .324(A 1 2 )P 2 .425(A 1 3 )P 2 .526(A 1 4 )P 2 .627(A 1 5 )P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A /V P P31(A D 7 )P 0 .732(A D 6 )P 0 .633(A D 5 )P 0 .534(A D 4 )P 0 .435(A D 3 )P 0 .336(A D 2 )P 0 .237(A D 1 )P 0 .138(A D 0 )P 0 .039V C C408 9 C 5 2Y111.0592MHzC230C3 30R71 0 KV C C+ C11 0 u F1 23 4K0R E S E TV C C 10 顯示系統(tǒng) LED 顯示 LED 交通燈利用發(fā)光二極管來(lái)顯示不同顏色的信號(hào)指示燈。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè) 發(fā)光二極管 單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1 位、 2位、 4位等等數(shù)碼管：按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。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(shí)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(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 G1dp2A3F4S15D6E7C8B9S210G A FB C E DS3S4 11 圖 34 數(shù)碼管顯示 信號(hào)顯示驅(qū)動(dòng)電路 三極管放大作用是通過(guò)小電流控制大電流晶體三極管是一種電流控制元件。晶體三極管按材料分常見(jiàn)的有兩種：鍺管和硅管。）在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通 過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。分?NPN 和 PNP 兩種。 12 圖 36 三極管放大電路原理圖 下面的分 析僅對(duì)于 NPN 型硅三極管。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E 上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流 Ib的變化， Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開始時(shí)將此 I/O口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口 13 仍然保持高電平。 在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過(guò)程，那就是鍵 盤的去抖動(dòng)。這種抖動(dòng)一般10~200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)于人來(lái)說(shuō)太快了，而對(duì)于時(shí)鐘是微秒的單片機(jī)而言則是慢長(zhǎng)的。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí) 10~200 毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這 一次的值如果為 1 表示低電平的時(shí)間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號(hào)。硬件電路如圖 37 所示： 1 23 4K4q i e h u a n1 23 4K5 a d d 1 23 4K6 d e c1 23 4K2dx1 23 4K3nb1 23 4K1s to p1 23 4K7ok 圖 37 鍵盤控制電路圖 第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) 程序主體設(shè)計(jì)流程 全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED 顯示程序，消抖動(dòng)延時(shí)程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計(jì)數(shù)程序，紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序等。流程圖如圖（圖 41）所示。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí) I/O口保護(hù)高電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口仍然保持高電平。 圖 42中斷子程序 定時(shí)中斷子程序是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，負(fù)責(zé)完成數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新和各個(gè)狀態(tài)的處理切換。中斷程序的流程圖如圖所示。 time++。 if(tc=3) {tc=0。 } else if(time==200) { waittime。 time=0。 shu1 =sec/10。 TL0 = 0x00。 weishuang0 = 0。 weishuang2 = 1。 weishuang0 = 1。 weishuang2 = 1。 weishuang0 = 1。 weishuang2 = 0。} TR0 = 1。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計(jì)數(shù)器加１，然后判斷它是否為 200。并使計(jì)數(shù)器變量清 0. 參考文獻(xiàn) [l]邊海龍，孫永奎 . 單片機(jī)開發(fā)與典型工程項(xiàng)目實(shí)例詳解 [J].電子工業(yè)出版社， 2021， (10)： 143160. 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