基于AT89S52的交通燈綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

摘要 介紹了模擬交通燈控制系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)以AT89S52為核心，采用多種中斷處理和P口分時(shí)復(fù)用功能來控制數(shù)碼管和LED燈，實(shí)現(xiàn)了各種情況下交通燈的正常指示和倒計(jì)時(shí)功能。實(shí)驗(yàn)采用的軟件有KeilC51、Proteus、Protel等，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，通過實(shí)驗(yàn)能使學(xué)習(xí)者較完整地掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 綜合實(shí)驗(yàn)；交通燈控制；AT89S52

隨著各種車輛的增多，經(jīng)常遇到交通堵塞問題，作為交通控制主要工具的交通燈，扮演著重要的角色，本文設(shè)計(jì)了一種交通燈控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)包括：主控制器AT89S52、鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED燈模塊等，為使學(xué)習(xí)能綜合練習(xí)從輸入到輸出的完整過程。系統(tǒng)中可采用主控器的外部中斷功能、定時(shí)中斷功能、動(dòng)態(tài)掃描功能等，這些功能放入一個(gè)程序中，可使學(xué)習(xí)者能更深刻地理解它們的實(shí)際應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的
(1)通過學(xué)習(xí)該實(shí)驗(yàn)，掌握單片機(jī)并行口傳輸數(shù)據(jù)的方法，以控制數(shù)碼管和發(fā)光二極管的亮滅。(2)掌握用動(dòng)態(tài)掃描方法解決多位LED共用一個(gè)P口顯示的問題。(3)通過單片機(jī)程序的編寫，熟練掌握計(jì)數(shù)器／定時(shí)器和中斷的使用方法。(4)通過系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，掌握驅(qū)動(dòng)芯片的使用及數(shù)碼管的連接，將所學(xué)的電路理論聯(lián)系到實(shí)踐中去。

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 模擬交通燈控制系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、功能鍵模塊、特殊事件處理模塊、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路及LED顯示模塊組成。其中，單片機(jī)為系統(tǒng)的主控部件，用以控制其他模塊協(xié)調(diào)工作，文中選擇AT89S52為主控芯片。LED顯示模塊用以顯示各車道的通行情況及時(shí)間(紅燈表示該車道禁止通行；綠燈表示該車道允許通行，黃燈為中間過渡時(shí)間)；驅(qū)動(dòng)電路用以驅(qū)動(dòng)LED和數(shù)碼管工作；特殊事件處理模塊以外部中斷方式進(jìn)入；接口電路則起到各模塊間的連接作用，以使整個(gè)系統(tǒng)正常工作。模擬交通燈控制系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。

2．2 各模塊的硬件結(jié)構(gòu)
(1)LED板模塊。由于交通實(shí)際情況是右轉(zhuǎn)不受紅綠燈限制，車輛直行與人行道的直行一致，因此該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)每塊LED板包含一個(gè)兩位數(shù)碼管U1、6個(gè)LED燈D1～D6，其中，6個(gè)LED燈排成兩行，每行有紅(R)、黃(Y)、綠(G)3個(gè)燈，上面一行指示車輛和人行的直行(S)通行，下面一行指示車輛的左轉(zhuǎn)(L)通行。6個(gè)LED的陰極連接到一個(gè)公共段G1上，當(dāng)G1為低電平，a為高電平時(shí)就可以點(diǎn)亮D1；同樣，若要點(diǎn)亮D6，只要使G1為低電平，f為高電平即可。
(2)驅(qū)動(dòng)電路。ULN2003是常見的驅(qū)動(dòng)芯片，一片可提供8路驅(qū)動(dòng)信號，兩片ULN2003共16路，用于驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管及4組2×3LED燈的陰極，其中U2為LED燈的陰極驅(qū)動(dòng)芯片，U3為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片；8個(gè)三極管Q1～Q8組成的共集電極電路用于驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管的段及LED燈的陽極。
(3)單片機(jī)接口電路。系統(tǒng)中的單片機(jī)選擇AT9S52芯片，對交通燈的控制主要用其中的定時(shí)器完成，一方面要完成對各模塊的控制，另一方面是協(xié)調(diào)好各模塊的時(shí)序及口線沖突問題。如圖1所示，P1為數(shù)碼管段碼和LED燈陽極的控制口，P0和P2分別為數(shù)碼管和LED燈的位選信號控制口。
(4)按鍵模塊。圖1中，在P3口的P3.2～P3.6引腳各裝有一個(gè)按鍵K1～K5，其中，K1用于外部中斷0發(fā)出一單脈沖向CPU申請中斷，K2用于外部中斷1發(fā)出一單脈沖向CPU申請中斷進(jìn)行模式選擇，K3～K5是設(shè)置倒計(jì)時(shí)時(shí)間的功能鍵，K3用于數(shù)碼管的換位，K4用于進(jìn)行加1操作，K5用于確認(rèn)操作。