《电路设计与制版(3)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路设计与制版(3)（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电路设计与制版课程考查设计题目:交通灯的设计姓名：张翔学号：9310100514专业：电子信息工程2013 年 6 月 23 日摘要摘要：随着社会经济的发展，车辆的增多。交通拥挤和阻塞现象时常出现，因此城市交通的问题越来越引起人们的广泛关注，为保证交通安全，预防交通的阻塞，交通灯得到了广泛的应用，因此交通灯控制系统，对减少交通事故，缓解交通阻塞，提高通常具有很重要的显示意义。十字路口车辆穿梭，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用AT89S51 为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过 AT89S5
2、1芯片的 P1 口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩秒时黄灯闪烁警示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。关键词关键词 ：历史 AT89S51 复位电路 模拟电路1.1.设计思路设计思路实现的功能主要包括计时功能、动态扫描以及状态的切换等几部分，整体设计的系统框图如下选用 MCS51 系列 AT89S51 单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成 8 位显示模块，由于 AT89S51 单片机驱动能力有限，采用两片 74HC244 实现总线的驱动，一个 74HC244 完成共阴极数码管位控线的控制和驱动，另一个 74HC244完成数码管的 7 段码输出，在 7 段码
3、输出口上各串联一个 100 欧姆的电阻对 7 段数码管限流。用 P3 口的 P3.0-P3.5 完成发光二极管的控制，实现交通灯信号的显示，每个发光二极管串联 500 欧姆电阻起限流作用。另外用 P10 口设置一个开关用于控制紧急情况处理的功能，当遇到紧急情况时人工手动将两路路灯都置为红灯。选用 MCS51 系列 AT89S51 单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8 位显示模块，由于 AT89S51 单片机驱动能力有限，采用两片 74HC244 实现总线的驱动，一个 74HC244 完成共阴极数码管位控线的控制和驱动，另一个 74HC244 完成数码管的 7 段码输出，在 7
4、段码输出口上各串联一个 100 欧姆的电阻对 7 段数码管限流。用 P3 口的 P3.0-P3.5 完成发光二极管的控制，实现交通灯信号的显示，每个发光二极管串联 500 欧姆电阻起限流作用。另外用 P10 口设置一个开关用于控制紧急情况处理的功能，当遇到紧急情况时人工手动将两路路灯都置为红灯。1.11.1 紧急处理电路和复位电路紧急处理电路和复位电路 其电路图如下；图 紧急处理电路图 图 复位电路 如图紧急处理就是一个接地的开关接到 P1.0 口，属于低电平有效。而复位则稍微复杂一点，它采用上电加按键电平复位方式，属于高电平有效。RC 时间常数应该大于两个机器周期。1.21.2 晶振电路设计
5、晶振电路设计 其电路图如下；图 晶振电路图 如图 XTAL1、XTAL2 为单片机内部接外部晶体的两个引脚，分别为方向放大器的输入输出端。XTAL1、XTAL2 接晶体振荡器，如此构成频率为 11.0592Mz 的自激振荡器。发出的脉冲直接进入片内定时控制器件1.31.3 倒计时显示电路设计倒计时显示电路设计 如图所示；如图所示选择两个四联的共阴极数码管组成 4 位显示，驱动芯片采用 74244，每段数码管工作在 1.5V。工作电流在 10mA（电流不能太大，否则会烧坏） ，由于接 5V电源，需接 100 欧姆的电阻对 7 段数码管限流。 2.2.控制核心控制核心AT89S51AT89S51
6、单片机芯片单片机芯片 AT89S51 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，其系统内具有： 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器，单片机可反复擦除只读存储器 100 次；128B 的数据存储器（RAM,可再外扩 64KB） ； 4 个可编程并行 I/O口（32 根 I/O 口线）和 2 个全双工异步（UART）串行口；两个 16 位定时器/计数器；六个中断源构成的中断系统；具有 4.255.0V 的电压工作范围和 024MHz的工作频率。该芯片使用 ATMEL 高密度非易失性存储器技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚兼容，由于将多功能 8
7、位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89S51 是一种高效微控制器，AT89S2051 是它的一种精简版本。AT89S51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其中，AT89S51 芯片的管脚如下图所示：AT89S51 各管脚的作用功能 P0 口：P0 口是一个 8 位集电极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口输出缓冲
8、器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。此外，P1 口管脚还具有第二功能，具体功能如表 2-1 所示P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。
9、 P3 口：是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P3 口输出缓冲器能驱动 4个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 P3 口亦作为 AT89S51 特殊功能（第二功能）使用，如表 2-2 所示。VCC：电源电压 GND：地 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALEPROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器，AL
10、E 仍以时钟振荡频率的 16 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 F1ash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 M0VX 和M0VC 指令 ALE 才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期
11、两次 PSEN有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的 PSEN 信号。 EAVPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 VCC 端） ，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。F1ash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端 3 3 六路交通灯的模拟六路交通灯的模拟系统利用两组红、黄、绿 LE
12、D 发光二极管模拟十字路口东西和南北两个方向的交通信号灯。各灯亮灭状态分别由 AT89S51 的 P1 口 P1.0P1.5 六根线上的输出电平组合来控制，具体为 P1.0 接南北向的绿灯,P1.1 接南北向黄灯,P1.2 接南北向红灯,P1.3接东西向绿灯,P1.4 接东西向黄灯,P1.5 接东西向红灯。当对应输出线上为低电平时，点亮对应灯，其电平组合下图.4.4.电路器件型号选择及器件参数确定电路器件型号选择及器件参数确定器件封装用途74HC244DIL20总线驱动LEDLED提示AT89S51PID40微控制器LED4SCHLED显示模块CRYSTALXTAL18自激振荡5.5.总电路图
13、总电路图6.PCB6.PCB 版版7.7.设计体会：设计体会： 通过本次设计并完成十字路口交通灯控制系统，我学到了很多。 1.做一件事情的时候要对它进行了解，我在设计期间仔细观察了洪山桥十字路口红绿黄灯的交替变化，发现其中规律，才能根据实际情况进行模拟。 2.通过本次课程设计学习交通灯的设计与，让我有很多感受和体会，深切的感受到了电子技术在日常生活中的广泛应用，更加理解理论联系实际的意义，为以后的工作、学习奠定了基础。 8.8.参考文献参考文献. 1 齐蓉.最新可编程控制器教程M.陕西：西北工业大学出版社，2000.2可编程序控制器原理及应用 赵金荣 叶真编 上海应用技术学院3可编程序控制器原
14、理及应用 钟肇新 彭侃编 华南理工大学出版社 4PLC 编程及应用 王永华主编 廖常初主编 北京航空航天大学出版社 5 吴晓君,扬向明.电气控制与可编程控制器应用M.北京：中国建材工业出版社，2004. 6 陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用M.北京：机械工业出版社，2004.7王曙光. S7-200PLC 应用基础与实例. 人民邮电出版社, 2007。8严盈富.西门子 S7-200PLC 入门.人民邮电出版社, 2007。 9龙志文.SIMATIC 子 S7-200PLC 原理及应用.机械工业出版社, 2007。 10刘永华.电气控制与 PLC，北京航空航天大学出版社, 2007。11罗宇航.流行 PLC 实用程序及设计（西门子 S7-200PLC 系列）.西安电子科技大学出版社, 2007。 12刘洪涛，黄海编. PLC 应用开发从基础到实践.电子工业出版社, 2007。
