基于mcs-51系列单片机的交通灯设计报告

基于mcs-51系列单片机的交通灯设计报告内容摘要：

2 电源电路 220V 市电经过降压后得到 12V 交流电，经二极管整流成脉动直流电，经过电容滤波后再又经过 LM7805 稳压得到 5V的直流电供系统工作，后面的发光二极管是起一个电源指示的作用， 47UF 的电容是起一个再次滤波的作用。 关于稳压芯片 — 7805 的介绍： 7805为 3端稳压集成电路， TO220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。 内含过流、过热和过载保护电路。 带散热片时，输出电流可达 1A。 虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不 同的电压和电流。 引脚排列如图 33： VI1VO3GND2U37 8 0 5 图 33 7805引脚排列图 主要特点： ? 1）输出电流可达： 1A ? 2）输出电压有： 5V ? IN4007 VI 1 VO 3 2 7805 FU1 1A C1 33uF R1 500 47UF in out + _ GND 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 3）过热保护 4）短路保护 5）输出晶体管 SOA 保护 时钟电路模块 时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。 在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。 根据不同需要可以采用不同频率的晶振，这里采用 12MHz的晶振，另外有两个 33pF 的电容，两晶振引脚分别连到 XTAL1 和 XTAL2 振荡脉冲输入输出引脚。 具体连接图如图 34所示： X1CR Y S T A L1 2 M H zC13 3 pC23 3 pX T A L 1X T A L 2 图 34 时钟电路 外接石英晶体或陶瓷谐振器以及电容 C1， C2 接在放大器的反馈电路中构成联谐振电路。 谐振器本身对外接电容 C C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用 33pF，而使用陶瓷谐振器建议选择 40pF。 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 复位电路模块 单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确 定的初始状态，并从初态开始工作。 89 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。 当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果 RST 引脚上有一个高电平并维持 2个机器周期 (24 个振荡周期 )以上，则 CPU 就可以响应并将系统复位。 除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，可以按复位键以重新启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。 具体电路 如图35： R11 0 0 RC31 0 u R21kRS T+5V 图 35 复位电路 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 单片机最小系统 图 36 单片机最小系统 单片机最小系统（如图 36）以 AT89S51为核心，外加时钟和复位电路：电路结构简单，抗干扰能力强，成本相对较低，非常符合本设计的所有要求。 AT89S51单片机系列是在 MCS51系列的基础上发展起来的，是当前 8位单片机的典型代表 ,采用 CHMOS工艺，即互补金属氧化物的 HMOS工艺； CHMOS是 CMOS和 HMOS的结合，具有 HMOS高速度和高密度的特点，还具有 CMOS低功耗的特点。 时钟电路在单片机的外部通过 XTAL XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容 ，构成稳定的自激振荡器 .本系统采用的为 12MHz的晶振，一个机器周期为 1us， C C2为 30pF。 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 1 2 3 4 5 6 7 8 16 U1 AT89S51 X1 CRYSTAL 12MHz C1 33p C2 33p R1 100R C3 10u R2 1k 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 复位电路分为上电自动复位和按键手动复位， RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效。 上电自动复位通过电容 C3和电阻 R2来实现，按键手动复位是图中复位键来实现的。 显示部分 因为系统要求南北和东西方向的信号灯时间不一样，所以就利用单片机的 p0和 p3口来做数码管的段码驱动，东西方向和南北方向的位线可以公共来使用，可以节约单片机的口线。 数码管可以使用共阴数码管，数码管的每段的电流是 10毫安。 电 路图如 37所示： 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 ABABX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 S 5 12 3 4 5 6 7 8 91RP1RE S P A C K 8D02D13D24D35D46D57D68D79Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712LE11OE1U27 4 HC 5 7 3 图 37 AT89S51与数码管连接图 其数码管显示原理： 数码管按段数分为 7 段数码管和 8段数码管。 7 段数码管是由七段条形发光二极管组成的“ 8”字形的 LED 显示器，每段分别用 a、 b、 c、 d、 e、 f、g表示； 8段数码管则是在 7 段的基础上再加一个圆点型发光二极管，用 dp表示。 由于连接方式的不同，数码管又分共阳极接法和共阴极接法，接法不同，段码值不同。 在该设计中采用共阴极接法，具体 段码值确定如下表 31： 西安建筑科技大学课程设计（论 文） 第 页 共 页 表 31 采用共阴极连接 显示数值 dp g f e d c b a 驱动代码 （ 16 进制） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 0 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 0 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 信号灯部分 本设计利用单片机的 P2 口来驱动和控制各种信号灯的燃亮和燃亮时间，在实际中，交通灯的信号灯需要用高电压控制，在这里我们只是模拟一下它的控制信号，所以我们就只用单片机的信号引脚直接来控制发光二极管，电路图见图 38：。