【正文】 以指揮馬車(chē)的通行。1868 年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。直到 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 5 號(hào)大街的一座高塔上。而中國(guó)最早的馬路交通燈誕生在 1928 年的上海英租界。其中，單片機(jī)控制的交通燈兼有成本低、性能較可靠、控制簡(jiǎn)單等功能，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市交通成為制約城市發(fā)展的一大因素，因此，有許多設(shè)計(jì)工作者為改善城市交通環(huán)境設(shè)計(jì)了許多方案，而大多數(shù)都為交通指揮燈，交通指揮燈也因此得到迅速的發(fā)展。最重要的是交通燈的存在大大的減少了交通事故的發(fā)生保證人們?cè)诮煌ǖ缆飞系娜松戆踩Ｋ哉f(shuō)交通燈的存在對(duì)維持交通秩序和維護(hù)交通安全都有著非常重要的意義。 技術(shù)要求 用 AT89S52 單片機(jī)控制一個(gè)交通信號(hào)燈，晶振采用 12MHZ。設(shè)計(jì)要求如下： 1）用發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，用按鍵開(kāi)關(guān)模擬車(chē)輛檢測(cè)信號(hào)。 4）在交通繁忙時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開(kāi)關(guān)，可人為的改變信號(hào)燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。在 A 車(chē)道放行期間，若 B 車(chē)道有車(chē)而 A車(chē)道無(wú)車(chē)，按下開(kāi)關(guān)使 B 車(chē)道放行。 其中包括了交通燈 的產(chǎn)生，交通燈的應(yīng)用領(lǐng)域，以及在未來(lái)的發(fā)展中，交通燈的發(fā)展方向更趨向于智能化和人性化的特點(diǎn)。 另外本章也介紹了課題的技術(shù)要求和功能指標(biāo)，交通燈的 A、 B 兩條車(chē)道的放行狀況和當(dāng)有特殊狀態(tài)產(chǎn)生時(shí)單片機(jī)對(duì)交通燈的控制。以下簡(jiǎn)單介紹對(duì)于三種方案的比較和選擇。數(shù)字電路可以用 555 芯片作為多諧振 蕩器為整個(gè)電路提供秒脈沖 ，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并由譯碼器將信號(hào)送到數(shù)碼管顯示時(shí)間。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制交通燈。這個(gè)設(shè)計(jì)方案硬件電路較為簡(jiǎn)單，易于連接和調(diào)試，機(jī)器周期由晶振提供，計(jì)時(shí)較為精準(zhǔn)， 并且單片機(jī)有內(nèi)部的定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，外部中斷資源豐富，有很好的應(yīng)用價(jià)值。 方案三： PLC 控制交通燈。 綜合三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，由單片機(jī)控制交通燈這一方案有很好的應(yīng)用價(jià)值，因此選擇方案二。 其中，復(fù)位電路 為了方便調(diào)試，設(shè)計(jì)了 兩種復(fù)位方式，手動(dòng)復(fù)位及上電復(fù)位 。 考慮到延時(shí)時(shí)間的計(jì)算和取材的方便，晶振電路選用 12MHz 晶振， 此時(shí) 單片機(jī)的每個(gè)機(jī)器周期是 1us。 驅(qū)動(dòng)電路用集成模塊，信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大后送入 LED 顯示電路和兩個(gè)道口的紅黃綠燈顯示電路中。 時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示電路采用兩位 共陰極七段數(shù)碼管顯示 。 本章小結(jié) 本章介紹了整機(jī)電路的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方案。 在方案的選擇里，提供了通過(guò)數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)控 制實(shí)現(xiàn)，通過(guò)PLC 控制交通燈的三種控制方案，對(duì)每種設(shè)計(jì)方案都做了一定的分析，并列出各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在本章對(duì)各部分電路都進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。 1971 Intel 公司的霍夫研制成功世界上第一塊 4 位微處理器芯片 Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問(wèn)世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開(kāi)始。 1975 年 4 月， MITS 發(fā)布第一個(gè)通用型Altair 8800，售價(jià) 375 美元，帶有 1KB 存儲(chǔ)器。 1976 年 intel 公司研制出 MCS48 系列 8 位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問(wèn)世 。 MCS51 系列單片機(jī)無(wú)論是片內(nèi) RAM 容量，I/O 口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。 目前單片機(jī) 已廣泛用于 智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、通信領(lǐng)域、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、大型電器及汽車(chē)設(shè)備領(lǐng)域中 。 AT89S52 單片機(jī) 引腳圖 AT89S52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 。單片機(jī)其他用到的引腳功能介紹如下： RST 復(fù)位輸入。 EA/VPP 外部訪問(wèn)允許。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)。 XTAL1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的 輸入端。 單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 1） 復(fù)位電路 復(fù)位電路 可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K 后松開(kāi)，也能使 RST 為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。 圖 33 單片機(jī)晶振電路 本章小結(jié) 單片機(jī)自問(wèn)世就得到十分迅速 的發(fā)展，現(xiàn)在單片機(jī)已廣泛運(yùn)用與生活生產(chǎn)中，成為電路開(kāi)發(fā)不可缺少的一環(huán)。 本章介紹了單片機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用，以及單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭接和原理。 電路中將片選端 /CE 接地，將 DIR 置 1，信號(hào)從單片機(jī)的 P0， P1 或 P2口輸出，送入 A0~A7，經(jīng) 74LS245 芯片將其放大，從而帶動(dòng)負(fù)載，即發(fā)光二極管和數(shù)碼管。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 引出端符號(hào)的意義為 A： A 端總線； B： B 端總線 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 G：三態(tài)允許端 （低電平有效） DIR：方向控制端 芯片的封裝方式為雙列直插式封裝，其邏輯圖如下： 圖 42 74LS245 邏輯圖 極限值：電源電壓 7V 輸入電壓 7V 輸出高電平時(shí)高組態(tài)電壓 工作環(huán)境溫度 0~70℃ 存儲(chǔ)溫度 65~150℃ LED 顯示電路 LED 數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等， LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，不同類(lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。 顏色選用紅色。 在電路中，將 VT 端接電源，引腳 a， b， c， d， e， f， g， dp 接單片機(jī)的輸出口。 位元選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字 形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通 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(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè) 段碼，顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào) 如下表所示： 表 41 顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào) 顯 示 數(shù) 字 a b c d e f g 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 1 6 0 0 1 1 1 1 1 7 1 1 1 0 0 0 0 8 1 1 1 1 1 1 1 9 0 0 0 1 1 0 1 本章小結(jié) 硬件電路的設(shè)計(jì) 是電路設(shè)計(jì)中最核心的一環(huán)。 顯示電路則由紅黃綠三色的二極管模擬交通燈，以及共陰極數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。本次設(shè)計(jì)完成了基于單片機(jī)的交通燈的系統(tǒng)模擬。本系統(tǒng) 采用 AT89S52 單片機(jī) 和 驅(qū)動(dòng)芯片 74LS245 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能通過(guò) 單片機(jī) 的 P1， P2 口設(shè)置 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，所剩時(shí)間可通過(guò) 2 位數(shù)碼管顯示燈功能。 （ 2） 設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示電路，將 P2 口做 I/O 口輸出，控制主道和支道的數(shù)碼管點(diǎn)亮狀態(tài)，在編程中實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的分別選通和送數(shù)顯示。 （ 4）完成硬件電路的搭接和調(diào)試。 在論文的編寫(xiě)中，主要介紹了交通燈的選題的目的背景意義，單片機(jī)的發(fā)展應(yīng)用及引腳功能介紹，電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，軟件的設(shè)計(jì)及編寫(xiě)等 。 本次設(shè)計(jì)所做的準(zhǔn)備充足，涉及到的內(nèi)容比較全面。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技 能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 致謝 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間忙碌的工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，離不開(kāi)各位老師以及同學(xué)們 的關(guān)心和幫助。林 老師平日里工作繁忙，但在我做 畢業(yè) 設(shè)計(jì)的每 個(gè)階段，都給予了我悉 心的指導(dǎo)和耐心的講解。還不斷向我們傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過(guò)程中少走很多彎路。 其次要感謝在 畢業(yè) 設(shè)計(jì)階段給我提出寶貴意見(jiàn)的各位電子信息工程學(xué)院的 老師 們 ， 老師在工作之余熱心解答我的疑問(wèn)，并提供了許多設(shè)計(jì)和搭接電路時(shí)需要用到的資料和工具，老師們的指導(dǎo)和幫助為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了極大的方便。 再次要感謝身邊的 同學(xué) 們 ，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中給了我很多的鼓勵(lì)和幫助 ， 如 各種資料的下載和共享，熱心的幫助和探討我所不懂的問(wèn)題， 另外 在設(shè)計(jì)遇到困難時(shí)也是他們首先毫無(wú)保留的給予幫助和支持 。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限， 本次的設(shè)計(jì) 難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué) 批評(píng)和指正 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 參考文獻(xiàn) [1] 高宏志編著 .MCS51 單 片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教程 .北京郵電出版社，2020 [2] 楊居義 .單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例教程 .清華大學(xué)出版社， 2020 [4] 楊素行編著 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 .高等教育出版社， 2020 [5] 余錫存 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [6] 張毅坤 . 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .西安電子科技大學(xué)出版社 ， 1998 [7] 雷麗文 等 .微機(jī)原理與接口技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， [8] 趙曉安 . 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