基于AT89S52的交通燈綜合實驗設計

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

隨著各種車輛的增多，經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，本文設計了一種交通燈控制系統綜合實驗，該系統包括：主控制器AT89S52、鍵盤模塊、數碼管顯示模塊、LED燈模塊等，為使學習能綜合練習從輸入到輸出的完整過程。系統中可采用主控器的外部中斷功能、定時中斷功能、動態掃描功能等，這些功能放入一個程序中，可使學習者能更深刻地理解它們的實際應用。

1 實驗的設計目的
(1)通過學習該實驗，掌握單片機并行口傳輸數據的方法，以控制數碼管和發光二極管的亮滅。(2)掌握用動態掃描方法解決多位LED共用一個P口顯示的問題。(3)通過單片機程序的編寫，熟練掌握計數器／定時器和中斷的使用方法。(4)通過系統的硬件設計，掌握驅動芯片的使用及數碼管的連接，將所學的電路理論聯系到實踐中去。

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調工作，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，黃燈為中間過渡時間)；驅動電路用以驅動LED和數碼管工作；特殊事件處理模塊以外部中斷方式進入；接口電路則起到各模塊間的連接作用，以使整個系統正常工作。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。由于交通實際情況是右轉不受紅綠燈限制，車輛直行與人行道的直行一致，因此該實驗設計每塊LED板包含一個兩位數碼管U1、6個LED燈D1～D6，其中，6個LED燈排成兩行，每行有紅(R)、黃(Y)、綠(G)3個燈，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(L)通行。6個LED的陰極連接到一個公共段G1上，當G1為低電平，a為高電平時就可以點亮D1；同樣，若要點亮D6，只要使G1為低電平，f為高電平即可。
(2)驅動電路。ULN2003是常見的驅動芯片，一片可提供8路驅動信號，兩片ULN2003共16路，用于驅動8位數碼管及4組2×3LED燈的陰極，其中U2為LED燈的陰極驅動芯片，U3為數碼管的驅動芯片；8個三極管Q1～Q8組成的共集電極電路用于驅動8位數碼管的段及LED燈的陽極。
(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器完成，一方面要完成對各模塊的控制，另一方面是協調好各模塊的時序及口線沖突問題。如圖1所示，P1為數碼管段碼和LED燈陽極的控制口，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引腳各裝有一個按鍵K1～K5，其中，K1用于外部中斷0發出一單脈沖向CPU申請中斷，K2用于外部中斷1發出一單脈沖向CPU申請中斷進行模式選擇，K3～K5是設置倒計時時間的功能鍵，K3用于數碼管的換位，K4用于進行加1操作，K5用于確認操作。