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基于AT89S52的模拟交通灯控制系统的综合实验设计

[日期:2013-08-07] 来源:电子设计工程  作者:郝文延 [字体: ]

 

      本文介绍了模拟交通灯控制系统的综合实验设计,系统以AT89S52为核心,采用多种中断处理和P口分时复用功能来控制数码管LED灯,实现了各种情况下交通灯的正常指示和倒计时功能。实验采用的软件有KeilC51、Proteus、Protel等,统计数据表明,通过实验能使学习者较完整地掌握单片机系统设计。

    随着各种车辆的增多,经常遇到交通堵塞问题,作为交通控制主要工具的交通灯,扮演着重要的角色,本文设计了一种交通灯控制系统综合实验,该系统包括:主控制器AT89S52、键盘模块、数码管显示模块、LED灯模块等,为使学习能综合练习从输入到输出的完整过程。系统中可采用主控器的外部中断功能、定时中断功能、动态扫描功能等,这些功能放入一个程序中,可使学习者能更深刻地理解它们的实际应用。

1 实验的设计目的
   
(1)通过学习该实验,掌握单片机并行口传输数据的方法,以控制数码管和发光二极管的亮灭。(2)掌握用动态扫描方法解决多位LED共用一个P口显示的问题。(3)通过单片机程序的编写,熟练掌握计数器/定时器和中断的使用方法。(4)通过系统的硬件设计,掌握驱动芯片的使用及数码管的连接,将所学的电路理论联系到实践中去。

2 硬件设计
2.1 模拟交通灯控制系统框图
   
系统主要由单片机最小系统、功能键模块、特殊事件处理模块、接口电路、驱动电路及LED显示模块组成。其中,单片机为系统的主控部件,用以控制其他模块协调工作,文中选择AT89S52为主控芯片。LED显示模块用以显示各车道的通行情况及时间(红灯表示该车道禁止通行;绿灯表示该车道允许通行,黄灯为中间过渡时间);驱动电路用以驱动LED和数码管工作;特殊事件处理模块以外部中断方式进入;接口电路则起到各模块间的连接作用,以使整个系统正常工作。模拟交通灯控制系统的硬件框图如图1所示。

a.JPG


2.2 各模块的硬件结构
   
(1)LED板模块。由于交通实际情况是右转不受红绿灯限制,车辆直行与人行道的直行一致,因此该实验设计每块LED板包含一个两位数码管U1、6个LED灯D1~D6,其中,6个LED灯排成两行,每行有红(R)、黄(Y)、绿(G)3个灯,上面一行指示车辆和人行的直行(S)通行,下面一行指示车辆的左转(L)通行。6个LED的阴极连接到一个公共段G1上,当G1为低电平,a为高电平时就可以点亮D1;同样,若要点亮D6,只要使G1为低电平,f为高电平即可。
    (2)驱动电路。ULN2003是常见的驱动芯片,一片可提供8路驱动信号,两片ULN2003共16路,用于驱动8位数码管及4组2×3LED灯的阴极,其中U2为LED灯的阴极驱动芯片,U3为数码管的驱动芯片;8个三极管Q1~Q8组成的共集电极电路用于驱动8位数码管的段及LED灯的阳极。
    (3)单片机接口电路。系统中的单片机选择AT9S52芯片,对交通灯的控制主要用其中的定时器完成,一方面要完成对各模块的控制,另一方面是协调好各模块的时序及口线冲突问题。如图1所示,P1为数码管段码和LED灯阳极的控制口,P0和P2分别为数码管和LED灯的位选信号控制口。
    (4)按键模块。图1中,在P3口的P3.2~P3.6引脚各装有一个按键K1~K5,其中,K1用于外部中断0发出一单脉冲向CPU申请中断,K2用于外部中断1发出一单脉冲向CPU申请中断进行模式选择,K3~K5是设置倒计时时间的功能键,K3用于数码管的换位,K4用于进行加1操作,K5用于确认操作。


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