基于A(yíng)T89S52的交通燈綜合實(shí)驗設計

摘要 介紹了模擬交通燈控制系統的綜合實(shí)驗設計，系統以AT89S52為核心，采用多種中斷處理和P口分時(shí)復用功能來(lái)控制數碼管和LED燈，實(shí)現了各種情況下交通燈的正常指示和倒計時(shí)功能。實(shí)驗采用的軟件有KeilC51、Proteus、Protel等，統計數據表明，通過(guò)實(shí)驗能使學(xué)習者較完整地掌握單片機系統設計。
關(guān)鍵詞 綜合實(shí)驗；交通燈控制；AT89S52

隨著(zhù)各種車(chē)輛的增多，經(jīng)常遇到交通堵塞問(wèn)題，作為交通控制主要工具的交通燈，扮演著(zhù)重要的角色，本文設計了一種交通燈控制系統綜合實(shí)驗，該系統包括：主控制器AT89S52、鍵盤(pán)模塊、數碼管顯示模塊、LED燈模塊等，為使學(xué)習能綜合練習從輸入到輸出的完整過(guò)程。系統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)習者能更深刻地理解它們的實(shí)際應用。

1 實(shí)驗的設計目的
(1)通過(guò)學(xué)習該實(shí)驗，掌握單片機并行口傳輸數據的方法，以控制數碼管和發(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(wèn)題。(3)通過(guò)單片機程序的編寫(xiě)，熟練掌握計數器／定時(shí)器和中斷的使用方法。(4)通過(guò)系統的硬件設計，掌握驅動(dòng)芯片的使用及數碼管的連接，將所學(xué)的電路理論聯(lián)系到實(shí)踐中去。

2 硬件設計
2．1 模擬交通燈控制系統框圖
系統主要由單片機最小系統、功能鍵模塊、特殊事件處理模塊、接口電路、驅動(dòng)電路及LED顯示模塊組成。其中，單片機為系統的主控部件，用以控制其他模塊協(xié)調工作，文中選擇AT89S52為主控芯片。LED顯示模塊用以顯示各車(chē)道的通行情況及時(shí)間(紅燈表示該車(chē)道禁止通行；綠燈表示該車(chē)道允許通行，黃燈為中間過(guò)渡時(shí)間)；驅動(dòng)電路用以驅動(dòng)LED和數碼管工作；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)系統正常工作。模擬交通燈控制系統的硬件框圖如圖1所示。

2．2 各模塊的硬件結構
(1)LED板模塊。由于交通實(shí)際情況是右轉不受紅綠燈限制，車(chē)輛直行與人行道的直行一致，因此該實(shí)驗設計每塊LED板包含一個(gè)兩位數碼管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(chē)輛和人行的直行(S)通行，下面一行指示車(chē)輛的左轉(L)通行。6個(gè)LED的陰極連接到一個(gè)公共段G1上，當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)驅動(dòng)電路。ULN2003是常見(jiàn)的驅動(dòng)芯片，一片可提供8路驅動(dòng)信號，兩片ULN2003共16路，用于驅動(dòng)8位數碼管及4組2×3LED燈的陰極，其中U2為L(cháng)ED燈的陰極驅動(dòng)芯片，U3為數碼管的驅動(dòng)芯片；8個(gè)三極管Q1～Q8組成的共集電極電路用于驅動(dòng)8位數碼管的段及LED燈的陽(yáng)極。
(3)單片機接口電路。系統中的單片機選擇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)調好各模塊的時(shí)序及口線(xiàn)沖突問(wèn)題。如圖1所示，P1為數碼管段碼和LED燈陽(yáng)極的控制口，P0和P2分別為數碼管和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是設置倒計時(shí)時(shí)間的功能鍵，K3用于數碼管的換位，K4用于進(jìn)行加1操作，K5用于確認操作。