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交通控制器设计完整设计报告(含电路原理图和程序).doc
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交通控制器设计完整设计报告(含电路原理图和程序).doc
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1
题 目 交通控制器设计
1 引言
在日新月异的 21 世纪里,家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于
人性化、智能化,这些电器设备大部分都含有 CPU 控制器或者是单片机。单片机以其
高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点,近几年得到迅猛发展和大范围
推广,广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。并且已经深
入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个方面,如车间流水线控制、自动化系统
等、智能型家用电器(冰箱、空调、彩电)等。用单片机来控制的小型家电产品具有
便携实用,操作简单的特点。
本文设计的交通控制器设计属于小型智能自动化控制系统。利用单片机进行控制,
实时时钟芯片进行记时,外加掉电存储电路和显示电路,可实现数码的显示和声音报
警。交通控制器既可广泛应用于铁路与公路的交叉口,也可应用于安排不了人手看管
的交叉路口。因而,此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。
2 系统概述
本设计以 AT89S52 单片机为核心,构成单片机控制电路,结合 LM386 芯片,显示
15 秒倒计时,并进行报警,同时完成对它们的自动调整和掉电保护,全部信息用数
码管显示。软件控制程序实现所有的功能。整机电路使用+5V 稳压电源,可稳定工作。
系统框图如图 2-1 所示,其软硬件设计简单,时间记录准确,可广泛应用于长时间连
续显示的系统中。
图 2-1 系统框图
3 方案选择
由于电子万年历的种类比较多,因此方案选择在设计中是至关重要的。正确地选
择方案可以减小开发难度,缩短开发周期,降低成本,更快地将产品推向市场。
3.1 方案 1——基于 AT89S52 单片机的交通控制器的设计
不使用时钟芯片,而直接用 AT89S52 单片机来实现电子万年历设计。AT89S52 是
一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能 CMOS 8 位微处理器,
人机接口
显示电路
软件控制程序
电源电路
单片机控制电路
2
俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写 1000 余次。由于将多功能 8
位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89S52 是一种高效微控制器,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。
用单片机来实现交通控制器设计,无须外接其他芯片,充分利用了单片机的资源。
但是精度不够高,误差较大,掉电后丢失所有数据,软件编程较复杂。
3.2 方案 2——基于与非门数字电子的交通控制器设计
用电子元器件来搭交通控制器设计,电路较复杂,接点较多,运行不稳定。
4 系统硬件电路的设计
按照系统设计功能的要求,初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储模块、
键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共 6 个模块组成,电路系统构成框图如图 4-1 所
示。主控芯片使用 52 系列 AT89S52 单片机,时钟芯片使用美国 DALLAS 公司推出的一
种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片 DS1302,存储模块采用美国 ATMEL 公司
生产的低功耗 CMOS 串行 EEPROM 存储芯片 AT24C02。DS1302 作为主要计时芯片,可以
做到计时准确。更重要的是,DS1302 可以在很小电流的后备 (2.5~5.5V 电源,在
2.5V 时耗电小于 300nA)下继续计时,并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行
慢速充电,可以保证后备电源基本不耗电。
555 产 生 的
时钟信号
时 序 控 制
电路
15 秒 控
制电路
时 间 显
示电路
3
图 4-1 交通控制器设计系统构成框图
4.1 系统核心部分——闪电存储型器件 AT89S52
4.1.1 AT89S52 具有下列主要性能
[5]
:
·8KB 可改编程序 Flash 存储器(可经受 1000 次的写入/擦除周期)
·全静态工作:0Hz~24MHz
·三级程序存储器保密
·128×8 字节内部 RAM
·32 条可编程 I/O 线
·2 个 16 位定时器/计数器
·6 个中断源
·可编程串行通道
·片内时钟振荡器
4.1.2 AT89S52 的引脚及功能
AT89S52 单片机的管脚说明如图 4-2 所示。
控
制
器
传感器
灯指示
显示
音频放大
4
图 4-2 AT89S52 的管脚
(1) 主要电源引脚
①VCC 电源端
②GND 接地端
(2) 外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2
①XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是构成片内振荡器的反相
放大器的输入端。当采用外部振荡器时,该引脚接收振荡器的信号,既把此信号直接
接到内部时钟发生器的输入端。
②XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部,它是上述振荡器的反相放
大器的输出端。采用外部振荡器时,此引脚应悬浮不连接。
(3) 控制或与其它电源复用引脚 RST、ALE//PROG、/PSEN 和/EA/VPP
①RST 复位输入端。 当振荡器运行时,在该引脚上出现两个机器周期的高电平
将使单片机复位。
②ALE//PROG 当访问外部存储器时,ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址
的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE 端仍以不变的频率(此频率为振荡器频率
的 1/6)周期性地出现正脉冲信号。因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目
的。然而要注意的是:每当访问外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。在对 Flash
存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(/PROG)
[6]
。
③/PSEN 程序存储允许(/PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号。当
AT89S52/LV52 由外部程序存储器取指令(或常数)时,每个机器周期两次/PSEN 有效
(既输出 2 个脉冲)。但在此期间内,每当访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN
信号将不出现。
P1.0
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RST
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P3.0(RXD)
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P3.1(TXD)
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P3.2(INT0)
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P3.3(INT1)
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P3.4(T0)
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P3.5(T1)
15
P3.6(WR)
16
P3.7(RD)
17
XTAL2
18
XTAL1
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GND
20
P2.0(A8)
21
P2.1(A9)
22
P2.2(A10)
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P2.3(A11)
24
P2.4(A12)
25
P2.5(A13)
26
P2.6(A14)
27
P2.7(A15)
28
PSEN
29
ALE/PROG
30
EA/VPP
31
P0.7(AD7)
32
P0.6(AD6)
33
P0.5(AD5)
34
P0.4(AD4)
35
P0.3(AD3)
36
P0.2(AD2)
37
P0.1(AD1)
38
P0.0(AD0)
39
VCC
40
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