畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-智能交通控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論文 題目 智能交通控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 院系部 專業(yè)名稱 電子信息工程 年級(jí)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年 月 日摘 要隨著經(jīng)濟(jì)開展和人民生活水平的提高機(jī)動(dòng)車輛迅猛增多，公路與城市道路日益擁擠，交通擁擠導(dǎo)致時(shí)間延誤，交通事故增多，環(huán)境污染的加劇，燃油損耗上升，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“瓶頸。集計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)化等高新技術(shù)于一身的現(xiàn)代交通控制技術(shù)，在交通管理中心發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。城市干道通常承當(dāng)著城市主要的交通流量，解決好城市干道的協(xié)調(diào)控制問題，就能大大緩解城市的交通擁擠。為此本論文致力于采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，研制適合我國(guó)國(guó)情的、經(jīng)濟(jì)且控制效果好的城市干道協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。小型單片

2、機(jī)交通控制系統(tǒng)是目前交通管制中應(yīng)用的較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)的方法是，首先對(duì)控制對(duì)象十字路口的車輛通行情況給定最優(yōu)化方案，然后用單片機(jī)加數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用AT89C51單片機(jī)控制交通信號(hào)燈的工作原理及其硬件電路設(shè)計(jì)。文章對(duì)AT89C51單片機(jī)芯片及本交通信號(hào)燈模型作了較詳細(xì)介紹。最后簡(jiǎn)單介紹了本系統(tǒng)可改良的地方。關(guān)鍵詞：AT89C51、無(wú)線收發(fā)、LED、數(shù)碼管AbstractWith the development of economy and the improvement of peopleslife,the number of vehicles has increased rapidl

3、y. There are more and more severe traffic congestion on highway and street in the city.The traffic congestion can result in time delay, traffic accident increase, environmental pollution dereriorate and oil waste, it has become the “bottleneck of the development of nationl economy. The modern traffi

4、c control technology, which includes some hing technologies, such as computer high communication, automation and so on ,has perform larger and larger function in traffic management. The urban traffic tunk roads usually have heavy flow, if coordination control problems of urban traffic congestion can

5、 be relieved. So this paper directs energies to use advanced Single chip microcomputer technology, to develop an urban traffic truck roads coordination control system, which can fit in with our countrys situation,it has cheap price and a good control effect.So far, the small scaled single chip micro

6、computer traffic control system is a kind of advanced traffic control system.The method of realizing is, first give out a optimize project of the control object the crossings vehicle, then realizes with single chip computer and electric circuit. Operation principle and hardware circuit utilizing AT8

7、9C51 one-chip computers to control the traffic signal lamp are designed. The article has done more detailed introduction to AT89C51 one-chip computer chips and this traffic signal lamp model. Introduced this systematic place where we can improve briefly finally.Key words: AT89C51、LED、The number mana

8、ging目錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc200792990 h IAbstract PAGEREF _Toc200792991 h II1 緒 論 PAGEREF _Toc200792992 h 11.1 選題背景 PAGEREF _Toc200792993 h 1國(guó)內(nèi)外研究綜述 PAGEREF _Toc200792994 h 2智能交通系統(tǒng)研究 PAGEREF _Toc200792995 h 2ITS的研究、應(yīng)用介紹 PAGEREF _Toc200792996 h 52 硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc200792997 h 72.1 單片機(jī)選型 PAGERE

9、F _Toc200792998 h 8單片機(jī)主控電路 PAGEREF _Toc200792999 h 102.2.1 主要元器件 PAGEREF _Toc200793000 h 102.2.2 管腳說(shuō)明 PAGEREF _Toc200793001 h 12電源電路 PAGEREF _Toc200793002 h 152.3.1 主要元器件 PAGEREF _Toc200793003 h 162.3.2 電源電路工作原理 PAGEREF _Toc200793004 h 172.4 無(wú)線電遙控收發(fā)控制電路 PAGEREF _Toc200793005 h 182.4.1編碼解碼芯片PT2262/PT

10、2272芯片 PAGEREF _Toc200793006 h 182.5 DF接收模塊 PAGEREF _Toc200793007 h 232.6 顯示電路 PAGEREF _Toc200793008 h 242.6.1 LED驅(qū)動(dòng)電路 PAGEREF _Toc200793009 h 24倒計(jì)時(shí)LED數(shù)碼管電路 PAGEREF _Toc200793010 h 272.6.3 紅綠燈雙色LED電路 PAGEREF _Toc200793011 h 273 抗干擾措施 PAGEREF _Toc200793012 h 294 軟件局部 PAGEREF _Toc200793013 h 314.1 軟件設(shè)

11、計(jì)思路 PAGEREF _Toc200793014 h 31程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc200793030 h 355 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc200793031 h 40致 謝 PAGEREF _Toc200793032 h 41參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc200793033 h 421 緒 論1.1 選題背景交通管制在人們?nèi)粘９ぷ?、生活中起著舉足輕重的作用。其中，交通信號(hào)管制系統(tǒng)作為交通管制的中樞神經(jīng)更是重于泰山。它不只保證了交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還最大限度的降低了交通事故的發(fā)生。俗語(yǔ)云：“要致富，先修路。但是，公路修好了，如果沒有交通控制系統(tǒng)，那么后果將會(huì)如何？一輛

12、轎車正準(zhǔn)備通過(guò)一段鐵道路口，而遠(yuǎn)處一列火車正奔馳而來(lái)，轎車的司機(jī)要怎樣才能提前知道火車的到來(lái)？隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速開展，人們對(duì)私家車、公交車的需求越來(lái)越大。相應(yīng)地，我國(guó)進(jìn)入WTO以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易與世界接軌，汽車業(yè)關(guān)稅大大降低，使很多人都能負(fù)擔(dān)起，買私家車不再是夢(mèng)想。但是，私家車、公交車的大增無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力。放眼現(xiàn)在的中國(guó)，如廣州、香港、上海等大都市，無(wú)不受到交通堵塞的困擾。中國(guó)要開展，交通事業(yè)決不能停步不前。有及于此，我國(guó)交通管制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以人性化、智能化為目的，作出相應(yīng)的改善。智能化交通ITS是將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合運(yùn)用于

13、整個(gè)交通運(yùn)輸，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方式和交通管理的現(xiàn)代化。智能化交通管理體系在國(guó)外已經(jīng)有了40多年的開展歷史，是目前興旺國(guó)家普遍采用的交通管理方式，這種方式是在興旺的交通網(wǎng)絡(luò)根底上，應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)所管轄區(qū)域的交通流量實(shí)施有效控制，使有限的交通功能得到充分合理的利用，極大發(fā)揮城市的載體功能。20世紀(jì)90年代中期后，歐、美開展智能化交通明顯加快。主張采用智能交通系統(tǒng)的人士說(shuō)，這種技術(shù)將大大提高交通效率而節(jié)省大量的燃料和時(shí)間；除此之外，智能交通系統(tǒng)能夠減少交通事故，減少因事故造成的局部經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)外研究綜述我國(guó)現(xiàn)階段的交通信號(hào)系統(tǒng)雖然不及某些國(guó)家，但也已具備許多智能化控制系統(tǒng)。如：全線程式交通信號(hào)控

14、制系統(tǒng)可以使某一段路之間的信號(hào)燈全部為綠色放行狀態(tài)；或使某些一路口處的四個(gè)方向的信號(hào)燈都為紅色禁止?fàn)顟B(tài)，以到達(dá)緊急情況下某些車輛可以優(yōu)先通過(guò)。公路交通監(jiān)察系統(tǒng)可以對(duì)某些一路口周圍五百米內(nèi)的路段進(jìn)行監(jiān)視，以便配合車流量即時(shí)調(diào)整信號(hào)燈等待延時(shí)等。在國(guó)外，交通信號(hào)控制系統(tǒng)不止是指公路上的交通信號(hào)系統(tǒng)。公路網(wǎng)上的交通信號(hào)燈系統(tǒng)與鐵路、地鐵等交通網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)控制系統(tǒng)以緊密聯(lián)系在一起。現(xiàn)今世界上有些國(guó)家已經(jīng)將交通信號(hào)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)與人造衛(wèi)星連接，使用者可以在計(jì)算機(jī)上通過(guò)衛(wèi)星得知自己的位置及周圍的交通狀況，既GPS系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速開展，機(jī)動(dòng)車越來(lái)越多的進(jìn)入了人們的日常生活。而這卻對(duì)相應(yīng)的

15、交通根底設(shè)施、智能化交通管理系統(tǒng)造成了不小的壓力。交管部門為了緩解當(dāng)前的壓力一直在努力提高交通管理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。智能交通系統(tǒng)研究生產(chǎn)智能交通產(chǎn)品的廠商也在不斷的完善自己的產(chǎn)品。其中視頻捕捉、識(shí)別等技術(shù)，做出了車牌識(shí)別系統(tǒng)、闖紅燈抓拍系統(tǒng)、車載卡口監(jiān)控系統(tǒng)等一系列智能交通產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)廣泛的使用，獲得了交管部門的一致認(rèn)同，很好地到達(dá)提高道路利用率、保障道路暢通、維護(hù)高效的交通秩序的目的。下面我們分析一下如何在智能交通產(chǎn)品中有效地利用視頻捕捉、識(shí)別等技術(shù)。視頻技術(shù)在交通系統(tǒng)中具有的特點(diǎn)檢測(cè)交通信息方面，可檢測(cè)： 車流量 瞬時(shí)速度、時(shí)間平均速度、空間平均速度 時(shí)間占有率、空間占有率 時(shí)距 車輛長(zhǎng)度分

16、類 車隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)交通事件方面，可檢測(cè)： 車隊(duì)擁堵 違章停車 逆行 闖紅燈 超速 越線 交通事故另外，純視頻智能交通產(chǎn)品還具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：安裝方便，不破壞路面，施工時(shí)根本不影響交通利用多種探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)不同的檢測(cè)功能探測(cè)器設(shè)置方便、靈活可以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域檢測(cè)系統(tǒng)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展性好、系統(tǒng)運(yùn)行效率高系統(tǒng)軟件可以在線升級(jí)維護(hù)方便現(xiàn)階段我們主要將視頻技術(shù)運(yùn)用在闖紅燈抓排系統(tǒng)、車牌識(shí)別系統(tǒng)、車栽卡口系統(tǒng)等產(chǎn)品中。公路交通進(jìn)入智能化時(shí)代，其根本目的是以最小的資源消耗，為社會(huì)提供最全面的運(yùn)輸效勞，最大限度地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展和人類生活所產(chǎn)生的運(yùn)輸需求。由于經(jīng)濟(jì)開展水平和社會(huì)需求不斷變化，在不同的開展

17、時(shí)期，交通科技的開展方向和重點(diǎn)也不相同。當(dāng)前公路科技開展的動(dòng)向是：為了提高道路通行能力和保護(hù)環(huán)境，研究開發(fā)智能運(yùn)輸系統(tǒng)；以人為本重點(diǎn)開展交通平安技術(shù)研究。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。1995年3月美國(guó)交通部首次正式出版了“國(guó)家智能交通系統(tǒng)工程規(guī)劃，明確規(guī)定了智能交通的7大領(lǐng)域和29個(gè)用戶效勞功能，并確定了到2005年的年度開發(fā)方案。其中七大領(lǐng)域包括：出行和交通管理系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、商用車輛

18、運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制和平安系統(tǒng)。為什么提出智能交通系統(tǒng)？當(dāng)今世界各國(guó)的大城市無(wú)不存在著交通擁擠問題。一美國(guó)為例，1967-1997年期間，年車輛公里數(shù)以77%的速度上升，可是同期道路建設(shè)里程的增長(zhǎng)卻僅為2%，在城市交通的頂峰時(shí)期，54%的車處于擁擠狀態(tài)。由于交通擁擠，人們每天消耗在上下班的時(shí)間比平時(shí)平均多了1.5h。同時(shí)導(dǎo)致商業(yè)車輛在交通運(yùn)輸延誤，增加了運(yùn)輸本錢。然而有限的土地和經(jīng)濟(jì)制約等使得道路建設(shè)不可能到達(dá)相對(duì)滿意的里程數(shù)，所以就需要在不擴(kuò)張路網(wǎng)規(guī)模的前提下，提高交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力。這就需要綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息與通訊技術(shù)等手段來(lái)提高交通運(yùn)輸?shù)男?。ITS的研究、

19、應(yīng)用介紹美國(guó)、西歐和日本等興旺國(guó)家為了解決共同所面臨的交通問題，競(jìng)相投入大量資金和人力，開始大規(guī)模地進(jìn)行道路交通運(yùn)輸智能化的研究試驗(yàn)。美國(guó)聯(lián)邦政府從1990年到1997年用于ITS研究開發(fā)的年度預(yù)算總計(jì)為12.935億美元；歐盟從1984年到1998年僅用于ITS共同研究開發(fā)工程的預(yù)算就達(dá)280億歐洲貨幣單位；日本政府僅1996年和1997年用于ITS研究開發(fā)的預(yù)算為161億日元，用于ITS實(shí)用化和根底設(shè)施建設(shè)的預(yù)算為1.285億日元。 在美國(guó)，ITS應(yīng)用開展較快的幾個(gè)方面分別是，車輛平安系統(tǒng)占51%，電子收費(fèi)占37%，公路及車輛管理系統(tǒng)占28%，實(shí)時(shí)自動(dòng)定位系統(tǒng)占20%，商業(yè)車輛管理系統(tǒng)占1

20、4%。歐洲在ITS應(yīng)用方面的進(jìn)展，介于日本和美國(guó)之間。由于歐洲各國(guó)政府的分散投資和各國(guó)的ITS需求不一致，在整個(gè)歐洲建立統(tǒng)一的交通信息效勞系統(tǒng)困難重重。然而，在開發(fā)先進(jìn)的旅行信息系統(tǒng)ACVO，先進(jìn)的電子收費(fèi)系統(tǒng)方面，前景十分誘人。與傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)相比，智能運(yùn)輸系統(tǒng)具有如下顯著特征：通過(guò)信息技術(shù)對(duì)由個(gè)體分散進(jìn)行的交通活動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)整合，幫助個(gè)體充分了解相關(guān)的宏觀狀態(tài)，從而促使其交通行為合理化，到達(dá)一定程度上的系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸與整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的有效銜接，交通運(yùn)輸信息融入供給鏈的信息流之中，將推動(dòng)交通運(yùn)輸真正成為供給鏈中的有機(jī)組成局部；交通信息更加貼近地融入居民的

21、生活，將有利于各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈模型作了較詳盡的介紹。2 硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)無(wú)線收發(fā)控制的交通信號(hào)燈模型可以分為電源電路、單片機(jī)主控電路、無(wú)線收發(fā)控制電路和顯示電路四局部組成，組成電路如下列圖：驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)主控電路三色LED無(wú)線收發(fā)驅(qū)動(dòng)電路直流電源數(shù)碼管圖2-1 系統(tǒng)框圖由于顯示局部都是采用三色固體光源LED和數(shù)碼管模擬，比擬簡(jiǎn)單，所以在此不做詳盡表達(dá)。設(shè)計(jì)思路：正常情況下運(yùn)行主程序，采用0.5秒延時(shí)子程序的反復(fù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種定時(shí)時(shí)間；一道有車而另一道無(wú)車時(shí)，采用外部中斷1方式進(jìn)入與其相適應(yīng)的中斷效勞程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷；有緊

22、急車輛通過(guò)時(shí)，采用外部中斷0方式進(jìn)入與其相適應(yīng)的中斷效勞程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。下面主要表達(dá)單片機(jī)主控電路、直流電源的組成及其原理。2.1 單片機(jī)選型單片微型計(jì)算機(jī)是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件，即中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM，I/O接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成芯片中，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。它是隨微型計(jì)算機(jī)的開展而產(chǎn)生和開展的，在智能化儀表、檢測(cè)和控制系統(tǒng)領(lǐng)域中，有著廣泛的應(yīng)用。1976-1978年為單片機(jī)開展的初級(jí)階段。1976年，Intel公司推出MCS-48單片微型計(jì)算機(jī)。它們以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)

23、用，為單片機(jī)的開展奠定了根底，成為單片機(jī)開展的一個(gè)重要階段。1978-1983年為高性能單片機(jī)開展階段。1980年，Intel公司又推出MCS-51系列單片機(jī)。這類單片機(jī)帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM、ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的片內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。1983年后為16位單片機(jī)的推出和8位單片機(jī)繼續(xù)提高性能的階段。計(jì)算機(jī)的根本部件是各種微電子電路。計(jì)算機(jī)中所處理和傳輸?shù)男畔⑹歉鞣N形式的電信號(hào)。因此，假設(shè)要計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行程序，就必須先將各種數(shù)字、符號(hào)表示的程序和數(shù)據(jù)變換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的電信號(hào)。實(shí)際上就是數(shù)字、符號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代號(hào)

24、，即利用0和1對(duì)各種信息進(jìn)行編碼。由于人們?cè)谟?jì)算機(jī)工作中最熟悉的是十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)卻是在二進(jìn)制的根底上建立起來(lái)的。因此，在要求計(jì)算機(jī)處理十進(jìn)制數(shù)時(shí)，就要尋找一種既能被計(jì)算機(jī)直接接受又根本符合人們對(duì)十進(jìn)制的要求的二進(jìn)制編碼方案，即用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)09的所謂二-十進(jìn)制編碼方案，稱為BCD碼。十進(jìn)制有10個(gè)不同的數(shù)碼0-9。為了區(qū)分這10個(gè)狀態(tài)，需用4位二進(jìn)制編碼。4位二進(jìn)制數(shù)可以產(chǎn)生2*2*2*2=16種組合狀態(tài)，從這16種狀態(tài)中取出10種就可以實(shí)現(xiàn)一種方案。8421BCD碼是目前最常用的方案，這種碼是由4位二進(jìn)制數(shù)的00000到11111516種組合的前10種，既00000-1001

25、9組合而成的，其余六種組合是無(wú)效的。51 系列單片機(jī) INT0 INT1 4K 128Kbyte 特殊功能存放器RAMROM中斷控制控制邏輯 ALE PSENCPU EA RD WR并行I/O口串行口定時(shí)器時(shí) 鐘 RST 88 88 T0 T1 RXD TXD P0P1P2P31圖2-2 51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)的組成運(yùn)算器CPU 存放器組 控制器片內(nèi)內(nèi)存單片機(jī) 片外中斷控制邏輯并行I/O通用接口串行UART定時(shí)/計(jì)數(shù)器T/C定時(shí)/計(jì)數(shù)器： 8253模數(shù)轉(zhuǎn)換器： ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器： DAC0832外圍器件片外擴(kuò)展接口串行通信擴(kuò)展：8251并行通信擴(kuò)展：8255A、8155驅(qū)動(dòng)器DS

26、P等從本交通系統(tǒng)的控制和各方面的要求，最終選擇AT89C51作為單片機(jī)型號(hào)。單片機(jī)主控電路 主要元器件單片機(jī)主控電路的主要元件是AT89C51，其外型如下列圖2-3： 圖2-3 AT89C51 芯片引腳AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器EPROM和128 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、非易失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash 存儲(chǔ)器單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)

27、，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出I/O端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)本錢。 管腳說(shuō)明VCC:供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向1/0口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第8位。在Flash編程時(shí),P0口作為原碼輸入口,當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼,此時(shí)P0外部

28、必須被拉高.P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接出4TTTL門電流.P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故.在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口管腳被外部拉底，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時(shí)

29、，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD 串行輸入口P3.1 TXD 串行輸出口 P3.2 /INT0 (外部中斷0 ) P3.3 /INT1 外部中斷1 P3.4 T0 記時(shí)器0外部

30、輸入P3.5 T1 記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。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。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在Flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用做對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用做外部存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)

31、，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000HFFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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Flash編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工

32、作電路的輸入。XTAL2： 來(lái)自反向振蕩器的輸出。系統(tǒng)模擬交通情況正常情況下，A、B道A、B道交叉組成十字路口，A是主道，B是支道輪流放行，A道放行60秒兩個(gè)數(shù)碼管從60秒開始倒數(shù)，其中5秒用于警告，B道放行30秒兩個(gè)數(shù)碼管從30秒開始倒數(shù)，其中5秒用于警告。一道有車而另一道無(wú)車用按鍵開關(guān)S1、S2模擬時(shí)，使有車車道放行。有緊急車輛通過(guò)用按鍵開關(guān)S0模擬時(shí)，A、B道均為紅燈兩個(gè)數(shù)碼管顯示00。據(jù)總圖所示，本系統(tǒng)利用12MHZ晶振和兩個(gè)瓷片電容并聯(lián)為AT89C51單片機(jī)提供工作頻率，用12只發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，以AT89C51單片機(jī)的P1口控制12只發(fā)光二極管。在P1口與二極管之間采用PN

33、P三極管作推動(dòng)管，口線輸出高電平那么“信號(hào)燈熄，口線輸出低電平那么“信號(hào)燈亮。P2.1口選通，中間由PNP三極管作為推動(dòng)管。分別以S1、S2模擬A、B道的車檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)S1、S2為高電平不按按鍵時(shí)，表示有車；當(dāng)S1、S2為低電平按下按鍵時(shí)，表示無(wú)車。當(dāng)S1、S2屬不同值時(shí)，表示一道有車一道無(wú)車，信號(hào)經(jīng)74LS04，74LS86后，輸入到P3.3口，觸發(fā)外部中斷1，AT89C51單片機(jī)經(jīng)查詢后，對(duì)有車的車道放行，綠燈亮；對(duì)無(wú)車的車道禁止放行，紅燈亮。當(dāng)S0為低電平按下按鍵時(shí)，觸發(fā)外部中斷0，單片機(jī)經(jīng)查詢后，對(duì)兩車道都禁止放行，全顯示紅燈，數(shù)碼管顯示00，對(duì)緊急車輛放行。表2-1 各口線控制功能及

34、相應(yīng)控制碼P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P1口數(shù)據(jù) 狀態(tài)說(shuō)明空 空 B線綠 B線黃 B線紅 A線綠 A線黃 A線紅 1 1 1 1 0 0 1 1 F3H A線放行，B線禁止 1 1 1 1 0 1 0 1 F3H A線警告，B線禁止1 1 0 1 1 1 1 0 DEH A線禁止，B線放行1 1 1 0 1 1 1 0 EEH A線禁止，B線警告電源電路無(wú)論是AT89C51單片機(jī)工作電源、二極管還是數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，都要用到+5V的直流電源，所以，一個(gè)穩(wěn)定的、持續(xù)的+5V直流電源對(duì)本系統(tǒng)十分重要。計(jì)算機(jī)中所處理和傳輸?shù)男畔⑹歉鞣N形式的電信號(hào)。因此

35、，假設(shè)要計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行程序，就必須先將各種數(shù)字、符號(hào)表示的程序和數(shù)據(jù)變換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的電信號(hào)。實(shí)際上就是數(shù)字、符號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代號(hào)，即利用0和1對(duì)各種信息進(jìn)行編碼。實(shí)現(xiàn)的方法是，首先對(duì)控制對(duì)象十字路口的車輛通行情況給定最優(yōu)化方案，然后用單片機(jī)加數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用AT89C51單片機(jī)控制交通信號(hào)燈的工作原理及其硬件電路設(shè)計(jì)。智能化交通ITS是將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方式和交通管理的現(xiàn)代化。本系統(tǒng)運(yùn)用橋式整流電路，將交流轉(zhuǎn)換為直流，為各局部電路提供恒定的+5V直流。模擬局部和數(shù)字局部分別采用一個(gè)

36、獨(dú)立的穩(wěn)壓管供電，保證電路的穩(wěn)定性和抗干擾，其電路圖如下：圖2-4 電源局部圖 主要元器件DB為全波整流電橋，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下列圖： 圖2-5 全波整流橋其工作原理如下：電橋1、3端接交流電源，2、4端為直流輸出端。當(dāng)某一時(shí)刻，交瞬時(shí)值為上+下-即1端為+，3端為-，電流從1端輸入，經(jīng)1、2間的二極管到2端，再經(jīng)2、4端的負(fù)載流到4端，然后經(jīng)3、4間的二極管流回交流負(fù)載；同理，電流從3端流入，從1端流回交流負(fù)端。 電源電路工作原理從接口J1輸入的9V左右的交流電壓波形如圖2-6所示，經(jīng)全波整流電橋DB整流后，得到一幅值為08V左右的波動(dòng)直流如圖2-7所示。這一波動(dòng)的直流經(jīng)C1、C2、C3濾波后，

37、得到一較平穩(wěn)的直流，再經(jīng)LM7805穩(wěn)壓為+5V，C4再次濾波后，得到穩(wěn)定的+5V直流電流如圖2-8所示，為系統(tǒng)無(wú)線電接收發(fā)模塊和解碼芯片PT2272路供電。Q1為繼電器驅(qū)動(dòng)管，當(dāng)其基極接收到解碼芯片的高電平時(shí)，繼電器吸合，K1接通，電壓經(jīng)7805穩(wěn)壓后為AT89C51開機(jī)供電。 圖2-6交流電壓波形 圖2-7整流電壓波形 圖2-8 濾波后電壓波形2.4 無(wú)線電遙控收發(fā)控制電路無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、平安防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、

38、機(jī)器人控制、無(wú)線232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖象傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。無(wú)線發(fā)射，接收控制有兩局部組成，如附圖所示，發(fā)射局部采用編碼芯片PT2262和DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，接收局部主要由解碼芯片PT2272、DF接收模塊組成。為簡(jiǎn)化電路，發(fā)射接收局部采用現(xiàn)成的收發(fā)芯片，其工作頻率為315M，采用FM方式調(diào)制。S1S4為脈沖編碼開關(guān)，按下后在接收端解碼后將輸出相應(yīng)的電平控制電路的開機(jī)和Q9Q11組成的電子開關(guān)的工作。 編碼解碼芯片PT2262/PT2272芯片PT2262/2272芯片是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/2272最多

39、可有12位A0A11三態(tài)地址端管腳懸空，接高電平，接低電平，任意組合可提供531441地址碼，PT2262最多可有6位D0D5數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。PT2262/2272是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線遙控發(fā)射/接收芯片。發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變的非常簡(jiǎn)潔。接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“暫存和“鎖存兩種方式，方便用戶使用。后綴為“M為“暫存型，后綴為“L為“鎖存型，其數(shù)據(jù)輸出又分為0、2、4、6不同的輸出，例如：PT2272-M4那么表示數(shù)據(jù)輸出為4

40、位的暫存型無(wú)線遙控接收芯片。其中，PT2262-IR的D0D5可以作數(shù)據(jù)輸入端，也可以作地址輸入端，作地址輸入時(shí)，可以1、0、懸空三種狀態(tài)，作數(shù)據(jù)輸入時(shí)，只有1、0兩種狀態(tài)。TE為發(fā)射有效端，低電平有效。OSC1和OSC2外接振蕩電阻，比方470K。PT2272的地址每個(gè)地址輸入端也可以有三種狀態(tài)，且必須與發(fā)射電路編碼一致。DIN為遙控信號(hào)輸入端，VT為接收有效指示，當(dāng)接收到有效信號(hào)時(shí)，變?yōu)楦唠娖?。?-2 典型工作參數(shù)參數(shù)名稱 符號(hào) 工作條件 工作條件 典型值 最大值 單位工作電壓 Vm 3 15 V 工作電流 Im Vdo=12V停振 UAA0-A11開路輸出驅(qū)動(dòng) Ioh Vdd=5V,V

41、oh=3V 3電流Dout Vdd=8V,Voh=4V 6 mAVdd=12V,Voh=6V 10 輸出驅(qū)動(dòng) Iol Vdd=5V,Vol=3V 2電流Dout Vdd=8V,Vol=4V 5 mA Vdd=12V,Vol=6V 9編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼子，解碼芯片PT2262接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比擬核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變的非常簡(jiǎn)潔。接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位根

42、據(jù)其后綴不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“暫存和“鎖存兩種方式，方便用戶使用。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHZ的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期間315MHZ的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低電平期間315MHZ的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控ASK調(diào)制相當(dāng)于調(diào)制度為100%的幅度。PT2262特點(diǎn)CMOS工藝制造，低功耗外部元器件少RC振蕩電阻15V數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位地址碼最多可

43、達(dá)531441種應(yīng)用范圍車輛防盜系統(tǒng)家庭防盜系統(tǒng)遙控玩具其他電器遙控 圖2-9 引腳圖表2-3 PT2262管腳說(shuō)明名 稱 管 腳 說(shuō) 明A0A11 1-8、 10-13 地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0，“1，“f懸空D0D5 7-8、 10-13 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端+Vss 9 電源負(fù)端-TE 14 編碼啟動(dòng)端，用于數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端Dout 17 編碼輸出端正常時(shí)為 低電平在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，

44、阻值越大振蕩頻率慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一偵的時(shí)間越長(zhǎng)。表2-4 PT2272管腳說(shuō)明名稱 管腳 說(shuō) 明A0A11 1-8、10-13 地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0，“1，“f懸空，必須與2262一致，否那么不解碼D0-D5 7-8、10-13 地址或數(shù)據(jù)管腳，當(dāng)作為數(shù)據(jù)管腳時(shí)，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平，否那么輸出為低電平，鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc 18 電源正端+Vss 9 電源負(fù)端-DIN 14 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)自接收模塊輸出端OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC2 15 振蕩電阻振

45、蕩器輸出端VT 17 解碼有效確認(rèn)輸出端常低解碼有效變成高電平瞬態(tài)表2-5 工作參數(shù)參 數(shù) 符 號(hào) 參 考 范 圍 單 位電源電壓 Vcc V輸入電壓 Vi V輸出電壓 Vo V 最大功率Vcc=10 Pa 300 mV工作溫度 Topr -20-70 儲(chǔ)存溫度 Tstg -40-125 2.5 DF接收模塊DF接收模塊的工作電壓為5V，靜態(tài)電流4MA，它為超再生接收電路，接收靈敏度為-105dbm,接收天線最好為2530厘米的導(dǎo)線，最好能豎立起來(lái)。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以和各種解碼電

46、路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)電路靈活方便。這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于1 天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長(zhǎng)天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線2 輸出端的波形相比照擬干凈，干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖，所以抗干擾能力較強(qiáng)。3 DF模塊自身輻射極小，加上電路模塊反面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄露和外界干擾信號(hào)的侵入。4 采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善?？烧{(diào)電容調(diào)整精度較低，只有3/4圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以改善?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無(wú)法封固，因?yàn)闊o(wú)論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介

47、質(zhì)的靠近或侵入都會(huì)使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動(dòng)時(shí)定片和動(dòng)片之間發(fā)生位移；溫度變化時(shí)熱脹冷縮會(huì)使定片和動(dòng)片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長(zhǎng)期工作在潮濕環(huán)境中還會(huì)因定片和動(dòng)片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會(huì)嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問題，因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固，絕緣體封固劑不會(huì)使電感量發(fā)生變化。DF接收模塊工作時(shí)一般輸出的是高電平脈沖，不是直流電平，所以不能用萬(wàn)用表測(cè)試，調(diào)試時(shí)可用一個(gè)發(fā)光二極管串接一個(gè)3K的電阻監(jiān)測(cè)DF模塊的輸出狀態(tài)。DF無(wú)線數(shù)據(jù)模塊和PT2262/PT2272等專用編解碼芯片使用時(shí)，連接很簡(jiǎn)單只要

48、直接連接即可，傳輸距離比擬理想，一般能到達(dá)600米以上，如果和單片機(jī)或者微機(jī)配合使用時(shí)，會(huì)受到單片機(jī)或者微機(jī)的時(shí)鐘干擾，造成傳輸距離明顯下降，一般實(shí)用距離在200米以內(nèi)。2.6 顯示電路 LED驅(qū)動(dòng)電路1 LEDLED是一種固體光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出的過(guò)剩能量將引起光子發(fā)射。采用不同的材料，可制成不同顏色的發(fā)光二極管。作為一種新的光源，近年來(lái)各大公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)LED的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，飛利浦與Agilent的合資公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效到達(dá)171M/W的白色LED，已到達(dá)白熾燈的水平。和白熾燈的相比擬，LED在性能上具有

49、很多優(yōu)點(diǎn)，見下表：表2-6 白熾燈與白色LED的性能比擬項(xiàng) 目 LED 白 熾 燈色溫 K 300010000 25003000光效 1K/W 15 15反響速度s 100000沖擊電流 0 10倍額定電流耐壓擊性 很 強(qiáng) 易 斷 裂壽命h 2000 1000隨著對(duì)LED研究的進(jìn)一步深入，其光效將進(jìn)一步得到提高，而其本錢將一步下降，在不久的將來(lái)LED取代白熾燈甚至熒光燈而開展成21世紀(jì)的一種主要的照明光源將成為一種趨勢(shì)。新的光源呼喚新的電子鎮(zhèn)流器，飛利浦照明電子在致力研發(fā)新的LED的同時(shí)，已于近年在全球各大開發(fā)中心開始了LED驅(qū)動(dòng)電路的研究，在此研發(fā)領(lǐng)域已占據(jù)了世界領(lǐng)先的地位。2 LED驅(qū)動(dòng)電

50、路與熒光燈的電子鎮(zhèn)流器不同，LED驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，并同時(shí)完成與LED的電壓和電流的匹配。 I(mA) U(V) Vturn-on圖2-10 LED 的正向伏安特性所以，LED伏安特性的數(shù)字模型可用下式表示VF = Vturn on + RsIF + (VF/T)(T - 25)其中，Vturn - on是LED的啟動(dòng)電壓RsIF 表示伏安曲線的斜率T 環(huán)境溫度VF/T 是LED正向電壓的溫度系數(shù)，對(duì)于多數(shù)LED而言典型值為-2V/。從LED的伏安曲線及數(shù)字模型看，LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動(dòng)將引起LED電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度，LED老化時(shí)間等因素

51、也將改變影響LED的電氣性能。而LED的光輸出直接與LED電流相關(guān)，所以LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。否那么，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，假設(shè)LED電流失控，LED長(zhǎng)期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，并有可能失效。LED ：Light Emitting Diode已日趨在固體顯示中占主導(dǎo)地位。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速開展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是：高亮度、工作電壓低、功耗小、小型化而與集成電路匹配，目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色LED。而藍(lán)色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)

52、到達(dá)了實(shí)用階段。從顯示方面講，LED可以顯示文字、數(shù)字?jǐn)?shù)碼管，也可以顯示圖形圖象LED矩陣模塊，從應(yīng)用方面，LED顯示即可以用于室內(nèi)環(huán)境，也可以用于室外環(huán)境。用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)碼顯示應(yīng)具有顯示器件；應(yīng)用最廣泛的是7段數(shù)碼管。習(xí)慣上說(shuō)是7段，實(shí)際含小數(shù)點(diǎn)是8段；下面我們稱其為段數(shù)碼管。 圖2-11 段數(shù)碼管段數(shù)碼管的段排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見下列圖：段排列 圖2-12 段數(shù)碼管內(nèi)部接線圖倒計(jì)時(shí)LED數(shù)碼管電路數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。拿南北方向舉例，數(shù)碼管從綠燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下顯示，每秒鐘減1，一直減到1。然后從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下顯示，每秒鐘減1，一直減到1。接下來(lái)再顯示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。系統(tǒng)共

53、有4個(gè)兩位的LED數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個(gè)路口。因?yàn)樗膫€(gè)方向的數(shù)碼管應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容，所以我們可以把它們同樣對(duì)待。也就是說(shuō)各個(gè)方向的數(shù)碼管個(gè)位把數(shù)碼管第二位定義為個(gè)位，第一位定義為十位用一根信號(hào)線去控制，十位用另一根信號(hào)線去控制。這里采用動(dòng)態(tài)顯示，段選信號(hào)線為a-dp,位選信號(hào)為CS-4和CS-5。 紅綠燈雙色LED電路雙色LED可以顯示紅色、綠色和黃色，可以用作紅綠黃燈。我們可以把16個(gè)LED分成4個(gè)組，東西南北每個(gè)方向的燈為一組。每組LED的數(shù)據(jù)線和倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的段選線共用，通過(guò)CS-0到CS-3去選通。每個(gè)方向4個(gè)燈，分別是左轉(zhuǎn)彎燈、直行燈、右轉(zhuǎn)彎燈和人行橫道燈。正常

54、運(yùn)行時(shí)，這些雙色LED的動(dòng)作過(guò)程和實(shí)際路口一致。系統(tǒng)有一種特殊情況，那就是當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，四面都是紅燈，只允許急救車通過(guò)。需要說(shuō)明的是數(shù)碼管是共陰的，而這里的LED是共陽(yáng)的。模擬車流檢測(cè)電路圖2-13 模擬車流檢測(cè)電路四個(gè)路口的各個(gè)車道不包括人行道均有一個(gè)小按鍵，用來(lái)模擬有車通過(guò)的情況。這12個(gè)小按鍵在交通燈控制板上表現(xiàn)為兩兩的焊點(diǎn)，用導(dǎo)體接觸才可以導(dǎo)通。每導(dǎo)通一次被認(rèn)為是有一輛車通過(guò)。3 抗干擾措施為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施：CPU抗干擾措施：當(dāng)干擾信號(hào)作用到單片機(jī)本身時(shí)，單片機(jī)將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。為此，本系統(tǒng)采用了以下幾種方法。人工復(fù)位：當(dāng)微處理器失控時(shí)，

55、可使用復(fù)位方法處理，使程序自動(dòng)從0000H開始執(zhí)行。為此系統(tǒng)設(shè)置了復(fù)位鍵，當(dāng)微處理器失控時(shí)，只要按下復(fù)位鍵，并持續(xù)10ms以上即可。掉電保護(hù)：因?yàn)楫?dāng)車輛顛簸的路況時(shí)，可能引起電源等接觸不良，使系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電源電壓恢復(fù)正常后，系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。為此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了掉電保護(hù)。掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到，加到單片機(jī)的外部中斷輸入端。將掉電中斷規(guī)定為高級(jí)中斷，使系統(tǒng)及時(shí)對(duì)掉電做出反映。在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，單片機(jī)重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)工作。至于程序跑飛，可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)，可以判斷復(fù)位原因并根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有

56、連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不易發(fā)覺到程序被重新復(fù)位過(guò)。選用頻率低的微控制器：選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成分比正弦波多的多。雖然方波的高頻成分的波的幅度，比基波小，但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時(shí)鐘頻率的3倍。(2)減少信號(hào)傳輸中的崎嶇微控制器主要采用高速CMOS技術(shù)制造。信號(hào)輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當(dāng)高，高速CMOS電路的輸出端都有相當(dāng)?shù)膸лd能力，即相當(dāng)大的輸出值，將一個(gè)門的輸出端通過(guò)一段很長(zhǎng)線引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端，反射問題就很嚴(yán)重，它

57、會(huì)引起信號(hào)畸變，增加系統(tǒng)噪聲。當(dāng)TpdTr時(shí)，就成了一個(gè)傳輸線問題，必須考慮信號(hào)反射，阻抗匹配等問題。信號(hào)在印制板上的延遲時(shí)間與引線的特性阻抗有關(guān)，即與印制線路板材料的介電常數(shù)有關(guān)?？梢源致缘卣J(rèn)為，信號(hào)在印制板引線的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中常用邏輯 元件的Tr標(biāo)準(zhǔn)延遲時(shí)間為3到18ns之間。在印制線路板上，信號(hào)通過(guò)一個(gè)7w的電阻和一段25cm長(zhǎng)的引線，線上延遲時(shí)間大致在420ns之間。也就是說(shuō)，信號(hào)在印刷線路上的引線越短越好，最長(zhǎng)不宜超過(guò)25cm。而且過(guò)孔數(shù)目也應(yīng)盡量少，最好不多于2個(gè)。(3)處理好接地線印刷電路板上，電源線和地線最重要。克服電磁干擾，最主要

58、的手段就是地。對(duì)于雙面板，地線布置特別講究，通過(guò)采用單點(diǎn)接地法，電源和地是從電源的兩端接到印刷線路板上來(lái)的，電源一個(gè)接點(diǎn)，地一個(gè)接點(diǎn)。印刷線路板上，要有多個(gè)返回地線，這些都會(huì)聚到回電源的那個(gè)接點(diǎn)上，就是所謂單點(diǎn)接地。所謂模擬地、數(shù)字地、大功率器件地開分，是指布線分開，而最后都聚集到這個(gè)接地點(diǎn)上來(lái)。與印刷線路板以外的信號(hào)相連時(shí)，通常采用屏蔽電纜。對(duì)于高頻和數(shù)字信號(hào)，屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號(hào)用的屏蔽電纜，一端接地為好。對(duì)噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴(yán)重的電路應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來(lái)。4 軟件局部4.1 軟件設(shè)計(jì)思路主程序采用查詢方式定時(shí)，由R2存放器確定調(diào)用0.5S延時(shí)子程序的次數(shù)，

59、從而獲取交通燈的各種時(shí)間。子程序采用定時(shí)器1方式1，查詢定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms,R3存放器確定循環(huán)10次，從而獲取0.5S的延時(shí)時(shí)間。一道有車而另一道無(wú)車的中斷效勞程序首先要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，因而需要到延時(shí)子程序和P1口，故需要保護(hù)的存放器有R3、P1、TH1和TL1。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)還需關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級(jí)中斷緊急車輛通過(guò)所產(chǎn)生的中斷出現(xiàn)時(shí)導(dǎo)致程序混亂。然后，關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，再開中斷，返回主程序。緊急車輛出現(xiàn)是的中斷效勞程序也需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，但無(wú)需關(guān)中斷因其為高優(yōu)先級(jí)中斷，然后執(zhí)行相應(yīng)的效勞，待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后延時(shí)20S，確保緊急車輛通過(guò)交叉路口。然后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序。交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)主程

60、序及中斷效勞程序的流程圖如下列圖：圖4-1 系統(tǒng)主程序流程圖：開 始初 始 化A綠燈、B紅燈數(shù)碼管倒數(shù)60S延時(shí)55SA綠燈閃爍3下A黃燈、B紅燈數(shù)碼管倒數(shù)2S延時(shí)2SA紅燈、B綠燈數(shù)碼管倒數(shù)30S延時(shí)25SB綠燈閃爍3下B黃燈、A紅燈延時(shí)2S數(shù)碼管倒數(shù)2S圖4-2 一道有車，一道無(wú)車時(shí)的中斷效勞流程圖：中斷響應(yīng) 關(guān) 中 斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)開 中 斷B道有車A道有車 N Y YA紅燈、B綠燈A綠燈、B紅燈 數(shù)碼管倒數(shù)5S延時(shí)5S關(guān) 中 斷返 回開 中 斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)圖4-3 緊急情況時(shí)的中斷效勞流程圖：中 斷 響 應(yīng)保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)A紅燈、B綠燈數(shù)碼管顯示00延時(shí)20S返 回程序設(shè)計(jì) BANKOREG EQ