基于单片机的交通灯设计与研究

1、 基于51单片机的交通灯设计与研究 专业：08自动化 姓名：吴吉波 指导教师：刘文博 摘 要 系统以AT89C51单片机最小系统做为核心控制器，其他部分分别由数码管显示模块、LED发光二极管显示模块、数码管驱动模块、LED发光二极管驱动模块、独立按键阵列模块、声光报警模块、稳压电源模块和程序下载模块等组成。系统设计中充分利用了单片机的I/O口，并用了3个74HC573芯片作为单片机和数码管、LED发光二极管之间的缓冲器和驱动器，使数码管和LED发光二极管正常显示，并且使单片机的并口总电流不会超过规定的限制电流总和。系统对车辆放行和车辆禁行时间用数码管进行倒计时显示，不仅实现了基本的交通信号灯切

2、换功能，还实现了紧急情况处理、红绿灯加时设置、夜间模式选择、东西方向和南北方向车辆闯红灯报警、东西方向和南北方向人行道临时通行等功能，从一定程度上解决了人行道临时通行、车流量大需要加时、车辆闯红灯和紧急情况处理等问题，同时，系统结构简单、可靠性高、成本低、实时强、安装与维护方便，提高了交通灯控制系统的综合应用能力，具有广泛的应用前景。关键字 单片机，LED发光二极管，数码管 AbstractSystem to the minimum system of at89c51 microcontroller as the core controller, other parts of the digi

3、tal display module、led light-emitting diode display module、 nixie tube driver module、independent key array module、Sound and light alarm module、regulated power supply module and download module and so on. the system design takes full advantage of the microcontroller i/o port, and three 74hc573 chip a

4、s a microcontroller and digital tube, buffer between the led light emitting diode and drive, digital control and led light-emitting diode display properly, and the sum of the single chip parallel port total current does not exceed the prescribed limit the current. System on the vehicle clearance and

5、 vehicle ban time digital tube countdown display, not only to achieve the basic switching function of the traffic lights, emergency circumstances, set when the traffic lights plus、night mode selection east-west direction and north-south direction of the vehicle ran a red light alarm, east-west direc

6、tion and north-south direction of the sidewalk, temporary access and other functions, sidewalk temporary passage to a certain extent to solve the、when the traffic is heavy plus、vehicles running red lights and emergency treatment, meanwhile, the system is simple, high reliability, low cost, real-time

7、 strong, installation and easy maintenance, improve the ability of traffic light control system, has broad application prospects.Keywords：Mcu, Led light-emitting diode, Digital tube目录1 绪论11.1交通灯控制系统的研究现状11.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义12 设计任务与基本思路32.1设计任务32.2设计要求32.3设计思路43 主控系统板及芯片简介73.1 主控系统板简介73.2 主控芯片简介73.

8、2.1 AT89C51单片机主要特性73.2.2 AT89C51单片机管脚说明74 方案比较与论证114.1 方案选择114.1.1系统电源模块方案的选择114.1.2 显示模块方案的选择114.1.3 键盘扫描模块方案选择124.1.4数码管和LED发光二极管驱动模块选择124.1.5 最小系统复位电路选择134.1.6 软件方案选择135 系统硬件设计145.1系统硬件框结构图145.2单片机最小系统和各模块原理145.2.1 单片机最小系统原理图145.2.2 USB供电模块155.2.3 独立按键扫描模块155.2.4 稳压电源模块185.2.5 声光报警模块185.2.6 LED数码

9、管驱动和显示模块195.2.7 LED发光二极管驱动和显示模块215.2.8 最小系统程序下载模块225.2.9 单片机最小系统时钟电路235.2.10 按键与上电复位电路246 系统软件设计256.1 系统主程序及程序流程图256.2 紧急情况处理程序及程序流程图276.3 红绿灯加时程序及程序流程图296.4 人行道通行程序及程序流程图306.5 夜间模式程序及程序流程图347 系统调试和功能描述367.1 系统硬件调试367.1.1系统实物图367.1.2 调试仪器367.1.3 调试过程377.2 系统软件调试377.3 软硬件结合调试387.4 系统功能描述和不足之处387.4.1

10、系统功能描述387.4.2系统不足之处和改进措施39总 结41参考文献42附 录43附录1 系统原理图43附录2 系统仿真图43附录3 程序清单44致 谢48 50 1 绪论1.1交通灯控制系统的研究现状今天，红绿灯安装在十字路口上，已经成为疏导交通非常有效的手段。1858年，英国伦敦的重要街头都装置了红、绿两种颜色的扳手式交通灯，对马车进行指挥，从此世界上最早的信号灯诞生了。1868年，英国安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红、绿两色可以旋转的玻璃提灯构成，绿灯代表“警惕通行”，红灯代表“禁止通行”。 1915年，使用电气控制的信号灯在美国成功安装，这种信号灯由绿、黄、红三种颜色的投光器组成

11、，绿灯亮代表“允许通行” ，红灯亮代表“禁止通行”。而中国最早的马路交通灯却是出现在1928年的上海英租界。直到20世纪后交通信号灯在科学领域、自动化领域上不断地更新和发展，才开始用采用电子定时监控。随着社会的不断进步，传统交通灯的不足之处不断增加，不能满足现状要求，最明显的问题是达不到最大通行效率，红绿灯交替变换时间过于太固定。随着我国车辆的快速增加，人们对交通灯的综合要求不断加大，特别是大城市的交通拥堵情况非常严重，目前通常的解决方法是：首先通过车辆流量的统计，利用原始的方法设计好红绿灯的延时，但是，实际上的车流量不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，传统的方法己

12、不能适应迅速发展的交通现状。1.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯基本都装在十字道路，在明显地方用绿、黄、红三种颜色的信号灯，再用几个数码管显示出红绿灯的剩余时间。通常交通灯在一般道路下，对车辆分流能够发挥作用，但在交通灯疏导车辆通行的过程中，还存在以下缺点：两车道的车辆交换通行时间一样且固定，在十字道路，主车道却一直为主车道，太过于固定，通行时间也不太科学；副车道却一直为副车道，太过于固定，通行时间也不科学。没有紧急通行车道或者紧急情况处理措施，例如救护车抢救病人需要紧急通行，两车道的其他车辆都应禁止通行，让救护车安全通过。由于传统交通灯的控制系统设计过于固定，红绿灯交替时

13、间过于程式化的缺点，更加显示出智能交通灯控制系统的优势，它能根据道路的实际情况进行各种人性化的处理，这也利用单片机设计交通灯控制系统最大的意义。2 设计任务与基本思路2.1设计任务利用51单片机做为核心控制器，设计一个交通灯模拟系统。利用1.5 北黄灯闪烁 植到不同的微机平台上，而且程序很容 2.2设计要求(1)首先交通灯模拟系统能够实现最基本的信号灯变换，同时具有显示器显示红灯和绿灯的倒计时。(2)交通灯模拟系统分为白天模式和夜间模式，并且白天模式和夜间模式之间可以自由切换。白天模式：红、绿信号灯交替变换，并用显示器显示红、绿灯的倒计时；夜间模式：在深夜车很少的时候，把交通信号灯的红、绿灯关

14、闭，四个方向只有黄灯闪烁，提示车辆注意通行。(3)交通灯模拟系统具有紧急通道或者紧急情况处理功能，当要紧急通行或紧急情况处理时，交通信号灯全亮红灯，车辆禁止通行，蜂鸣器报警。(4)交通灯模拟系统具有车辆闯红灯报警功能。当南北方向车辆禁止通行时，东西方向车辆允许通行，此时如果南北方向有车辆闯红灯，则系统警报，反之，如果东西方向闯红灯，系统也警报。(5)交通灯模拟系统具有红绿灯加时功能，当东西方向允许通行，但是车流量大时候，可以手动给绿灯加时，即同时也给南北方向的红灯加时；当南北方向允许通行，但是车流量大时候，可以手动给绿灯加时，即同时也给东西方向的红灯加时。(6)交通灯模拟系统具有人行道临时通行

15、功能，当东西方向车辆允许通行时，东西人行道禁止通行时，或者南北方向车辆允许通行，南北人行道禁止通行，可以通过按键实现人行道临时通行功能。2.3设计思路(1)首先明确交通信号灯的变换规则。人行道人行道人行道 人行道图2-1 交通灯十字路口假设一个十字路口如图2-1。东西车道亮红灯的时候，车辆禁止通行，东西人行道允许通行；南北干道则亮绿灯，车辆允许通行，人行道禁止通行；东西车道亮绿灯的时候，车辆允许通行，东西人行道禁止通行；南北干道则亮红灯，车辆禁止通行，人行道允许通行；同时数码管显示出东西和南北方向的红、绿灯倒计时，并以1秒变化1次。当东西方向绿灯快变换为红灯的时候，绿灯熄灭，黄灯闪烁5次，每秒

16、闪1次，闪烁5次完成后，东西方向马上转换为红灯，南北方向则马上由红灯变为绿灯，反之，一样。此系统中，把交通信号灯的变换过程分为5个状态。状态1：东西南北均亮红灯3秒。状态2：东西绿灯亮25秒，南北红灯亮25秒。状态3：东西绿灯熄灭，黄灯闪烁5秒，黄灯闪烁期间，南北还是亮红灯。状态4：南北绿灯亮20秒，东西红灯亮20秒。状态5：南北绿灯熄灭，黄灯闪烁5秒，黄灯闪烁其间，东西还是亮红灯。表2-1交通信号灯状态表状态方位东西南北绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红11101101101102011011110110310110111011041101100110115110110101101 “1”表示灯亮 “

17、0”表示灯灭 (2)确定系统整体设计方案。由系统设计的要求，选择出整个系统所需要的元器件并画出proteus原理图。在proteus中采用AT89C51单片作为主控芯片，来控制东、西、南、北四个方向的交通信号灯的切换，同时控制数码管显示交通信号灯的倒计时。因为单片机每根口线最大可以吸收10MA的灌电流；但P0口8个引脚吸收电流的总和不能超过26MA，而P1、P2和P3每个口吸收电流的总也限制在15MA，4个并行口所有口线的吸收电流总和限制在71MA。由于交通灯模拟系统的灯不少，并且单片机的灌电流输入总和有限制，如果不用驱动器或者缓冲器，直接用单片机灌电流驱动的话，系统是不能满足要求并且不能实现

18、功能的，更可能烧坏单片机芯片，就算能实现功能，也达不到好的效果，所以可以采用两个74HC573分别驱动数码管的段选和位选，再用一个74HC573驱动12个交通信号灯，因为东、西方向和南、北方向的红灯、黄灯、绿灯都一样，所以12个交通信号灯只需要占用6个单片机I/O口。所以一个74HC573够用了，并且能满足要求。最后确定由单片机最小系统板经3个74HC573驱动数码管显示和LED发光二极管发光，用蜂鸣器加一个发光二极管实现声光报警，再加上一些系统的功能按键，硬件基本搭建好了。(3)系统的功能主要是通过软件实现。采用单片机的定时器T0给交通灯系统的白天模式红绿灯倒计时变化定时；采用单片机的定时器

19、T1给交通灯系统的夜间模式黄灯闪烁定时；采用单片机的外部中断0产生中断信号，执行紧急情况处理；当车流量大的时候，需要加时；采用单片机的外部中断1产生中断信号，执行红绿灯灯加时；分别再用两个按键实现东西方向和南北方向人行通道临时通行；另外再用两个按键模拟东西车辆闯红灯和南北车辆闯红灯，当东西方向为红灯时候，东西方向闯红灯按键按下一次表示东西方向有一辆车闯红灯，蜂鸣器报警，此时南北方向闯红灯按键按下无效，因为南北方向是车辆通行模式，不存在闯红灯，当按键松开的时候，蜂鸣器停止报警；当南北方向为红灯时候，南北方向闯红灯按键按下一次表示南北方向有一辆车闯红灯，蜂鸣器报警，此时东西方向闯红灯按键按下无效，

20、因为东西方向是车辆通行模式，不存在闯红灯，当按键松开的时候，蜂鸣器停止报警；搞清楚整个系统的思路后，就在proteus中画出系统总原理图，然后通过Keil编程软件编写C51程序，导入proteus系统中进行仿真，经过多次仿真，调试成功，导入焊接好的硬件系统中，进行软硬件调试。3 主控系统板及芯片简介3.1 主控系统板简介主控系统板为51单片机最小系统板，51单片机最小系统板是单片机工作的最小硬件电路板，包括晶振电路、复位电路、供电电源电路等，它能做为单片机控制系统的核心控制器，最小系统板的制作和应用是初学者所必须掌握的。3.2 主控芯片简介AT89C51单片机是一款带4K字节ROM程序存储器、

21、128字节RAM数据存储器、两个16位定时器/计数器、6个中断源、2个优先级和一个全双工串行口的微控制芯片。3.2.1 AT89C51单片机主要特性价格低廉，适合低成本产品大批量生产，引脚数目少，使用简单，体积也小，从而使系统的焊接电路板减小，产品总体结构缩小，经济实惠，产品也更加精巧，并且控制功能强，可靠性高。3.2.2 AT89C51单片机管脚说明AT89C51单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口表示为P0P3，在无片外扩展存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为准双向通用I/O端口使用。

22、在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。(1)P0口位结构如图3-1。D QCLK QMUXP0.X读锁存器内部总线写锁存器读引脚脚地址/数据控制VCCT1T2P0口引脚 图3-1 P0口位结构图P0口作为普通I/O口输出。CPU执行口的输出指令，内部数据总线上的数据在“写锁存器”信号的作用下由D进入锁存器，经锁存器的反相端送到场效应管T2，再经T2反相，在P0.X引脚出现的正好是内部总线的数据。P0口作为普通I/O口输入。P0口必须接上拉电阻；在读信号数据之前，先要向相应的锁存器做写1操作，从上图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出驱

23、动连接在单片机引脚上，如果T2导通，就会将输入的高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器写“1”，使T2截止，才不会产生误读。P0口作为地址/数据总线。CPU发出控制电平“1”时，打开“与”门，又使多路开关MUX把CPU的地址/数据总线与T2栅极反相接通，输出地址或数据。P0引脚输出地址/输入数据的输入信号是从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。此时，CPU自动使MUX向下，并向P0口写“1”，“读引脚”。(2)P1口是一个内部已置上拉电阻的8位准双向I/O口， 也是89C51单片机唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口，用作输入时必须向口锁存器先写入“1”，

24、P1口的位结构如图3-2。D QCLK QP1.X读锁存器内部总线写锁存器读引脚脚VCCTRP1口引脚图3-2 P1口位结构图 (3)P2口位结构如图3-3。VCCD QCLK QMUXP2.X读锁存器内部总线写锁存器读引脚脚地址/数据控制TRP2口引脚图3-3 P2口位结构图P2口作为普通I/O口。CPU发出控制电平“0” ，使多路开关MUX倒向锁存器输出Q端，构成一个准双向口。其功能与P1相同P2口作为地址总线。在系统扩展片外程序存储器扩展数据存储器且容量超过256B 时，CPU发出控制电平“1”，使多路开关MUX倒内部地址线。此时，P2输出高8位地址。(4)P3口位结构如图3-4。D Q

25、CLK QP3.X读锁存器内部总线写锁存器读引脚脚第二输出功能WVCCT1R第二输入功能P3口引脚图3-4 P2口位结构图P3作为通用I/O口与P1口类似-准双向口(W=1)，P3口也可作为第二功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0（外部中断0输入） P3.3 INT1（外部中断1输入）P3.4 T0（定时器0的外部输入） P3.5 T1（定时器1的外部输入）P3.6 WR（片外数据存储器“写”选通输入端） P3.7 RD（片外数据存储器“读”选通输入端）4 方案比较与论证4.1 方案选择4.1.1系统电源模块方案的选择方案一：双电

26、源供电。将单片机5V电压与驱动芯片74HC573和数码管所需的5V电压完全隔开，可以使单片机供电稳定，干扰少，对整个系统的稳定性有很所提高。方案二：单电源供电。整个系统由4节5号电池经7805稳压芯片转换为5V电压给整个系统供电，这样也行得通，因为整个系统所需电压都是5V，可以通用，虽然系统采用单电源供电没有双电源供电稳定，但是单电源和双电源供电都能满足系统需要，并且对系统稳定性的影响都不大，干扰也不大。方案三：USB单电源供电。由于USB供电必须用双头USB线与电脑相连或者通过转换头与插座相接才能供电，缺点是移动不方便，优点是可以节约电池的电，经济适用。最终选择方案：采用方案二和方案三集合。

27、4.1.2 显示模块方案的选择方案一：采用LCD1602液晶显示交通信号灯的剩余时间，1602内部集成有显示芯片，可以显示英文字母、阿拉伯数字，交通灯系统只需要显示数字，所以比较浪费，而且LCD1602比较贵，编程也麻烦，对于交通灯适用液晶显示不经济也不适用。方案二：采用四位一体的共阴数码管显示交通信号灯的剩余时间，因为数码管的每一段都是由一个发光二极管组成，驱动方便，编程也方便，而且价格优惠，也能满足需要。方案三：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。最终选择方案是：方案二。4.1.3 键盘扫描模块方案选择

28、 方案一：采用矩阵按键模块。由于矩阵键盘行、列线是多键共用，可以节约单片机I/O口，编程麻烦，虽然可以用现有的程序，但是会增加整个系统程序的复杂性。方案二：独立按键模块。每个功能按键对应一个独立按键，每一个独立按键占一个单片机I/O口，比较浪费，但编程简单且本系统的单片机I/O口够用，为了整个系统程序编写容易一些，可以选择独立按键模块。最终选择方案是：方案二：4.1.4数码管和LED发光二极管驱动模块选择方案一：单片机拉电流直接驱动。由于AT89C51单片机的输出电流非常弱，带负载能力很有限，在不加任何缓冲器的情况下是无法正常驱动四位数码管的，也无法正常驱动多位发光二极管的，就算能驱动，效果也

29、不好。方案二：单片机灌电流直接驱动。因为AT89C51单片机，每根口线最大可以吸收10MA的灌电流；但P0口所有引脚的吸收电流的总和不能超过26MA，而P1、P2和P3每个口吸收电流的总和和限制在15MA，全部4个并行口所有口线的吸收电流总和限制在71MA，超过会烧坏单片机。一个LED发光二极管限流电阻在0.27K时候，会获得比较好的亮度，但单片机的单根口线的灌电流达到了极限，如果接上数码管的7段或者接几个LED时候，则会超过单片机I/O口的负载能力，虽然可以通过增加限流电阻来控制并口灌电流不超过负载，但是亮度大大降低，LED的亮度将会不够理想，不满足本设计的需要。 方案三：采用74HC573

30、缓冲器和单片机灌电流驱动。在单片机和数码管之间加入74HC573缓冲驱动器，则单片机的单根输入引脚的灌电流可以不超过25MA，8个引脚总的灌电流可以不超过75MA，可以根据限流电阻来决定数码管和LED发光二极管的亮度了。最终选择方案是：方案三。4.1.5 最小系统复位电路选择方案一：上电复位。复位使单片机回到确定的初态，当RST引脚加高电平并保持两个以上机器周期时，单片机中断执行复位操作，而上电复位就是一个电容和一个电阻串联，电阻和电容的节点接RST引脚，电容另一引脚接正，电阻另一引脚接地，上电瞬间RST引脚得到高电平，高电平至少保持两个机器周期，同时给电容充电，RST变为低电平，此时单片机进

31、行复位操作。方案二：按键与上电复位。如果在上电复位的电容两端并联一个按键，就成了按键与上电复位电路，只要按下按键，单片机就能复位而无需下电。最终选择方案是：方案二4.1.6 软件方案选择方案一：程序采用汇编语言。汇编语言编写的程序需要借助芯片的手册说明才能编写，也很难读懂，不具有可移植性，维护和修改也困难。方案二：程序采用C51。C51全是用的C语言，C语言属于高级语言，具有可移植性，可以模块化编程。而且程序很容易读懂，编写程序结构清晰，移植性好，容易维护和修改。最终选择方案是：方案二。5 系统硬件设计5.1系统硬件框结构图单片机最小系 统7805稳压芯片模块按键扫描模块声光报警模块数码管和发

32、光二极管显示模块数码管驱动模块LED发光二级管驱动模块程序下载模块USB供电模块图5-1 系统硬件结构框图5.2单片机最小系统和各模块原理5.2.1 单片机最小系统原理图图5-2单片机最小系统电路原理图5.2.2 USB供电模块(1)USB的1管脚是5V正极，4管脚为5V负极，在给系统供电的时候用一个自锁开关隔开，并且串联一个限流电阻和LED发光二极管能更直观的判断系统是否已经上电，由于一个发光二极管驱动电流是MA级别，最大限制在15MA左右，这里选择了一个1K的限流电阻。(2)USB供电模块电路原理图图5-3 USB供电模块电路原理图5.2.3 独立按键扫描模块(1)每一个按键的一端接单片机

33、的一个I/O，另一端接地，当按键没有按下的时候，单片机的I/O引脚为高电平，因为单片机的I/O引脚上电后默认为高电平，当按键按下的时候，单片机的I/O引脚和地接通，则为低电平，在软件设计中是通过按键的按下与否，单片机读回I/O引脚高低电平变化，一旦I/O引脚高低电平变化了，则执行相应的程序，实现相应的功能。(2)按键扫描模块电路原理图图5-4 按键扫描模块电路原理图(3)在按下按键的过程中会有抖动，使按键对应的输出电平出现干扰脉冲，为了保证每次按下按键，单片机引脚电平值变化一次，就需要消除因抖动引起的误差，具体的处理方式分为硬件抖和软件消抖, 硬件消抖框图如图5-5。I/O接口+5v开关单片机

34、图5-5 硬件消抖电路框图 软件消抖一般是对程序进行延时处理，流程图如图5-6。延时等待10Ms仍有按键信号？键盘处理有按键信号？按键释放？YNYNYN开 始结 束图5-6 软件消除抖流程图5.2.4 稳压电源模块 (1)7805是一个三端的5V稳压芯片，1管脚是外加电源正极，2管脚是公共地，3管脚是5V电压输出正极，将的外加6V正极接在7805的芯片的1管脚，6V负极接在7805芯片的2管脚，并在1管脚和2管脚之间用一个自锁开关、控制外加电源的输入，再加一个限流电阻、一个LED发光二极管可以更直观的看见芯片是否加入外加电压工作，如果按下开关，LED发光二极管亮，则7805芯片已经外接通电压并

35、工作，否则没有工作。然后通过芯片的3管脚和2管脚输出稳定的5V直流电压给单片机供电。(2)稳压电源模块原理图图5-7 稳压电源模块电路原理图5.2.5 声光报警模块(1)蜂鸣器发声的原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声，所有需要一定的电流才能驱动它，但是单片机I/O引脚输出的电流非常小，单片机输出的TTL电平几乎驱动不了蜂鸣器，所有通过一个PNP型三极管9012来放大驱动蜂鸣器，并加上一个1K的限流电阻；同时并联一个LED发光二极管和一个1K的限流电阻来现在LED发光二极管的电路，用单片机I/O口灌电流驱动，使整个电路实现声光报警的功能。(2)声光报警模块电路原理图图5-

36、8 声光报警模块电路原理图5.2.6 LED数码管驱动和显示模块 (1)74HC573在系统中主要用于数码管和发光二极管的控制，同时也能放大电流，也可以做数码管和单片机之间的缓冲器，加强驱动能力。从下面的功能表图中可以知道，74HC573是用输出使能端来控制芯片工作与否，当输出使能引脚为低电平时候，芯片工作，否则芯片不工作，数据输出端呈现高阻态。当输出使能引脚为低电平，锁存使能引脚也为低电平的时候可以实现数据锁存功能，此时无论数据输入端送任何数据，输出数据端数据永远不变。本系统采用的是直接给74HC573的输出使能引脚接低，即芯片只要上电就工作，锁存使能引脚接高，使数据输入端和数据输出端直通，

37、因为单片机的I/O口够用，所以不需要复用单片机I/O口，没有用到锁存功能，只用来充当单片机和数码管之间的驱动和缓冲芯片。表5-1 74HC573的功能表输出使能锁存使能数据输入端D数据输出端QLHHHLHLLLLX输出数据不变HXXZ H表示高电平 L表示低电平 X表示任意值 Z表示高阻态 (2)数码管显示原理表5-2 共阴数码管显示码表管脚值显示字符dp g f e d c b a十六进制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0x36 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0x06 2 0 1 0 1 1 0 1 1 0x5b 3 0 1 0 0 1 1 1 1 0x4f 4 0 1 1 0

38、0 1 0 00x66 5 0 1 1 0 1 1 0 10x6d 6 0 1 1 1 1 1 0 1 0x7d 7 0 0 0 0 0 1 1 1 0x07 8 0 1 1 1 1 1 1 10x7f 9 0 0 0 0 1 1 1 10x6f四位一体共阴数码管引脚如图5-9。图5-9 四位一体共阴数码管引脚图(3) LED数码管驱动和显示模块电路原理图图5-10 LED数码管驱动和显示模块电路原理图5.2.7 LED发光二极管驱动和显示模块 (1)LED发光二极管也是采用74HC573作为驱动芯片，使用74HC573的功能同LED数码管驱动中的一样，都是给输出使能引脚接低，锁存使能引脚接高

39、，是输入数据直通输出数据端。系统中LED发光二极管是经74HC573缓冲器由单片机灌电流驱动的，而人行通道上的南北红、南北绿、东西红、东西绿是直接由单片机的P2口高四位灌电流直接驱动，因为只有个LED灯，加上一定的限流电阻，不要超过P2口负载的条件下使LED发光二级管足够亮就可以了。（2）LED发光二极管驱动和显示原理图5-11 LED发光二极管驱动和显示原理5.2.8 最小系统程序下载模块(1)电脑串口是-10V和+10V电平，而通常的单片机系统的电压信号是TTL电平0 、+5V， MAX232是用来进行电平转换的,该器件包含2个驱动器、2个接收器。MAX232可以完成两路TTL/RS-23

40、2电平的转换，它的的9、10、11、12引脚分别是R2OUT、T2IN、T1IN、R1OUT,都是TTL电平端，9、10和12、11用来连接单片机RXD、TXD口，使单片机和电脑串口通信。(2)最小系统程序下载电路原理图图5-12最小系统程序下载电路原理图5.2.9 单片机最小系统时钟电路(1) 晶振电路原理图图5-13晶振电路原理图(2)单片机的时钟信号通常由内部时钟方式和外部时钟产生，本系统用的是外部时钟方式，在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接11.0592MZ晶振和两个电容器。电容器C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值5-30PF之间。5.2.10 按键与上电复位电路(1)

41、上电复位的电容两端并联一个按键，就成了按键与上电复位电路，只要按下这个按键，单片机就能复位而无需下电。(2)按键与上电复位电路原理图图5-14 按键与上电复位电路原理图6 系统软件设计6.1 系统主程序及程序流程图 (1)主程序流程图 开始白天模式状态1程序初始化按键扫描夜间模式？状态2东西南北车道黄灯闪烁，人行道绿灯亮状态3状态4状态5退出？退出？结束YNYYNN图6-1 主程序流程图(2)主程序void main()EA=1; /开总总断EX0=1; /开外部中断0 EX1=1; /开外部中断1IT1=1; /外部中断1为边沿触发方式IT0=1; /外部中断0为边沿触发方式 key();

42、/按键扫描函数if(dd=1) /判断key1是否按下 zhuangtai1(); /交通灯状态1 while(1) /主程序循环函数 zhuangtai2(); /交通灯状态2zhuangtai3(); /交通灯状态3if(key2=0) | (key5=0) /切换夜间模式或者东西人行通道 break; /跳出while(1)循环 zhuangtai4(); /交通灯状态4zhuangtai5(); /交通灯状态5if(key2=0) | (key6=0) /切换夜间模式或者南北人行通道 break; /跳出while(1)循环 if(dd=2) /判断key2是否按下 while(fla

43、g1) /夜间模式循环函数 wanshang(); /交通灯夜间模式 Y6.2 紧急情况处理程序及程序流程图 (1)紧急情况处理程序流程图INT0产生中断信号，进入中断函数函数初始化关闭定时器T0，暂停红绿灯，并使全部红灯亮，禁止通行，同时蜂鸣器声光报警按下退出按键？退出中断，返回运行之前程序，交通灯正常运行。YN开始结束 图6-2紧急情况处理程序流程图（2）紧急情况处理程序void exter0() interrupt 0 /外部中断0 紧急状况处理EA=1; /开总中断EX0=1; /开外部中断0 IT0=1; /外部中断0为边沿触发方式 flag=1; /标志位1while(flag)

44、/紧急情况循环函数TR0=0; /关闭定时器T0 暂停红绿灯 NB_RED=0; /南北方向红灯亮 DX_RED=0; /东西方向红灯亮 NB_GREEN=1; /南北方向绿灯关 DX_GREEN=1; /东西方向绿灯关 NB_YELLOW=1; /东西方向黄灯关DX_YELLOW=1; /东西方向黄灯关 dxred=0; /东西人行道红灯亮 nbred=0; /南北方向红灯亮 dxgreed=1; /东西方向绿灯关 nbgreed=1; /南北方向绿灯关 BEEP=0; /打开蜂鸣器 shi=temp%100/10; /显示红绿灯倒计时十位 ge=temp%10; /显示红绿灯倒计时个位di

45、splay(ge,shi); /数码管显示 if(key4=0) /key4按键使之退出中断 flag=0; /标志位TR0=1; /并打开定时器T0 恢复红绿灯 BEEP=1; /关闭蜂鸣器6.3 红绿灯加时程序及程序流程图(1)红绿灯加时程序流程图函数初始化INT1中断关闭定时器T0,暂停红绿灯运行再次产生中断信号？红绿灯显示时间加1是否按下退出按键？结束YNYN开 始 图6-3红绿灯加时程序流程图(2)红绿灯加时程序void exter1() interrupt 2 /外部中断1 红绿灯加时 EA=1; /开总中断 EX1=1; /开外部中断1 IT1=1; /外部中断1为边沿触发方式 if(INT1=0) /判断中断1是否低电平delay(