基于AT89S52的交通灯综合实验设计

摘要 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和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。
关键词 综合实验；交通灯控制；AT89S52

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。

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。