基于at89s52的交通燈控制器的設計與實現畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 RD(外部數據存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗的控制信號。 （ 2） 控制線：共 4 根 RST—— 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現兩個機器 周期以上高電平將是單片機復位。 EA /VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執行內部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 PSEN —— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52 由外部程序存儲器取指令 （或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 ALE/PROG： 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖 存地址的低 8 位字節。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR） 14 區中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 74LS373 的引腳功能 八 D 鎖存器 (3S,鎖存允許輸入有回環特性 ) 簡要說明 : 373 為三態輸出的八 D 透明鎖存器 ,共有 54S373 和 74LS373 兩種線路結構型式， 其主要電器特性 的典型值如下 (不同廠家具體值有差別 ): 型號 tPd PD 54S373/74S373 7ns 525mW 引腳圖 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 當三態允許控制端 OE 為低電平時， O0~O7 為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當 OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響 。 當鎖存允許端 LE 為高電平時， O 隨數據 D 而變。當 LE 為低電平時， O 被鎖存在已建立的數據電平。當 LE 端施密特觸發器的輸入滯后作用，使交流和 15 直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號： D0～ D7 數據輸入端 OE 三態允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 O0~O7 輸出端 真值表： Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Q0 X X H 高阻態 發光二極管 硬件特點 發光二極管簡稱 為 LED。由鎵（ Ga）與砷（ AS）、磷（ P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。發光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應接電源正極。有的發光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。 發光二極管 與小白熾燈泡和氖燈相比，發光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點 16 幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發光）；抗沖擊 和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用 7 條條狀的發光管組成 7 段式半導體數碼管，每個數碼管可顯示 0～ 9 十個數目字。 LED 發光數碼管的結構特點 LED 數碼管實際上是由七個發光管組成 8 字形構成的，加上小數點就是 8 個。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。當數碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發亮，以形成我們眼睛看到的 2 個 8 數碼管 字樣了。如：顯示一個“ 2”字，那么應當是 a 亮 b 亮 g 亮 e 亮 d 亮 f 不亮 c 不亮 dp 不亮。 LED 數碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有 寸、 1 寸等不同的尺寸。小尺寸數碼管的顯示筆畫常用一個發光二極管組成，而大尺寸的數碼管由二個或多個發光二極管組成，一般情況下，單個發光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。發光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數碼管，發光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數碼管。常用 LED 數碼管顯示的數字和字符是 0、 A、 B、C、 D、 E、 F。 led 數碼管（ LED Segment Displays）是由多個發光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 led數碼管常用段數一般為 7 段有的另加一個小數點，還有一種是類似于 3 位“ +1”型。位數有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 數碼管根據 LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 17 LED 數碼管引腳定義 LM7805 的 硬件 結構特點 三端穩壓集成 電路 lm7805。電子產品中，常見的三端穩壓集成電路有正電壓輸出的 lm78 系列和負電壓輸出的 lm79系列。顧名思義，三端 IC 是指這種穩壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標準封裝，也有 lm9013 樣子的 TO92封裝。用 lm78/lm79 系列三端穩壓 IC 來組成穩壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩壓 IC 型號中的 lm78 或 lm79 后面的數字代表該三端 集成穩壓電路的輸出電壓，如 lm7806 表示輸出電壓為正 6V， lm7909 表示輸出電壓為負 9V。 因為三端固定集成穩壓電路的使用方便，電子制作中經常采用 。 控制單元設計 流程分析 由表 1 分析可知，東西方向和南北方向信號燈控制是中心對稱的， 即無論是主干道還是支干道兩側系統對同方向的信號燈控制是同步的，當南北方向紅燈亮時，東西方向綠燈亮。 18 交通燈與單片機之間的控制關系 1R 1Y 1G 1R 1Y 1G 南北紅燈 南北黃燈 南北綠燈 東西紅燈 東西黃燈 東西綠燈 控制板設計 本論文設計的交通信號燈控制系統方案以 AT89S52 單片機為控制核心，系統硬件結構由電源轉換電路、晶振電路、復位電路、按鍵選擇工作模式電路、道路顯示電路組成。如圖 所示。 圖 基于 AT89S52 單片機的交通燈控制系統框圖 AT89S52 單片機 復位電路 晶振電路 按鍵電路 驅動電路 驅動電路 A道ＬＥＤ顯示 電路 Ｂ道ＬＥＤ顯示 電路 電源電路 19 控制電路模塊和電路設計 控制電路模塊 主控制器是 AT89S52， P1口控制南北及東西的通行燈， P0口及 —— 口用于四組 3 位 LED 計時器的控制，特種車輛通過 時使用外中斷 1 口（ ）。 道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發光二極管。 道口通行剩余時間采用 7 段 LED 發光數碼管顯示，采用共陽數碼管，如用單片機吸收電流驅動，列掃描驅動使用三極管。 自動道口燈在特種車輛到來時能自動關閉所有綠燈，讓特種車通過。設計中采用紅外發生器作為特種車的發信器，使用實時中斷來響應特種車的通行要求。 由于整個系統采用的電源電壓只需 +5V 電壓，所以采用不可調的 3 端穩壓器件，用常用的 LM7805 就可以滿足系統的電源要求。 控制電路設計 本論文中設計了四種工作模式 :正常情況、恢復模式、南北方向忙模式、東西方向忙模式、緊急情況模式，分別對應按鍵 Sl、按鍵 S按鍵 S按鍵 K2。用 12 只發光二極管模擬交通信號燈，以 AT89S52 單片機的 P1 口控制這 12 只發 20 光二極管， 由于單片機帶負載能力有限， 因此，在 P1 口與發光二極管之間用 74LS373 作驅動電路， P1 口輸出低電平時，信號燈亮；輸出高電平時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時， A、 B 兩車道的 6 只信號燈的控制狀態有 5 種形式，即 P1 口控制功能及相應控制碼如表 11 所 示。這里可以分別以按鍵 SS2 模擬 A、 B 道的車輛檢測信號，開關 S1 按下時， A 車道放行；開關 S2 按下時，B 車道放行；按下開關 K2 后，產生中斷請求信號（低電平有效） ,通過外部中斷0 向 CPU 發出中斷請求；因此產生外部中斷 0 中斷的條件應是： INT0 =S1+S2 采用中斷加查詢擴展法，可以判斷出要求放行的是 A 車道（按下開關 S1）還是 B 車道（按下開關 S2）。以按鍵 K2 模擬緊急車輛通過開關，當 K2 為高電平時屬正常情況，當 K2為低電平時，屬非正常情況，直接將 K2信號接至 INT1（ ）腳即可實現外部中斷 0 中斷。 控制狀態 P1 口 控制碼 未用 未用 B 道綠燈 B 道黃燈 B 道紅燈 A 道綠燈 A 道黃燈 A 道紅燈 A 道放行， B道禁止 F3H 1 1 1 1 0 0 1 1 A 道警告， B道禁止 F5H 1 1 1 1 0 1 0 1 21 A 道禁止， B道放行 DEH 1 1 0 1 1 1 1 0 A 道禁止， B道警告 EEH 1 1 1 0 1 1 1 0 A 道禁止， B道禁止 F6H 1 1 1 1 0 1 1 0 表 交通信號燈與控制狀態對應關系 四 系統軟件設計 軟件設計 說明 此系統采用自上而下的設計方法、進行程序設計；對緊急車輛通過的處理，則采用中斷的方法，由中斷處理程序處理。說明 :=0 表示 A（東西）道有車通過； =1，表示 A（東西）道無車通過， =0 表示 B（南北）道有車通過；=1，表示 B（南北）道無車通過。 主程序采用查詢方式定時，由 R1 寄存器確定調用 5s 延時子程序的次數，從而獲取交通 燈的 黃燈閃爍 時間 和緊急情況下特殊車輛的通過時間 。 其中 A（東西）道和 B（南北）道總延時時間分別采用 R4 和 R5 寄存器 ，從而獲取 60s 的延時時間。 有車車道放行的中斷服務程序首先要保護現場，因需用到延時子程序和 口 和 口，故需保護的寄存器有 R P C，保護現場時還需關中斷， 22 以防止高優先級中斷（緊急車輛通過所產生的中斷）出現導致程序混亂。 開中斷，由軟件查詢 口和 口，判別哪一道有車，再根據查詢情況執行相應的服務。待交通燈信號出現后，保持 5s 的延時，然后，關中斷，恢復現場 ，再開中斷，返回主程序。 緊急車輛出現時的中斷服務程序也需保護現場，但無須關中斷（因其為高優先級中斷）， 保護累加器 ACC，標志寄存器 PSW， P1 口。 然后執行相應的服務，待交通燈信號出現后延時 5s，確保緊急車輛通過交叉路口，然后，恢復現場，返回主程序。 系統主程序流程圖如圖 所示： 23 Y N N N N 開始 允許外部中斷 A 道放行時間送 R4 計數器 A 道亮綠燈， B 道亮紅燈 設置 F0=0 延時 5 秒 判斷 R41=0 A 道有車 B 道有車 A 道亮黃燈， B 道仍亮紅燈 延時 5 秒 B 道放行時間送 R5 計數器 B 道亮綠燈， A 道仍亮紅燈 設置 F0=0 延時 5 秒 判斷 R41=0 A 道有車 B 道有車 A 道亮黃