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AT89S51+74LS240+74LS164设计十字路口交通信号灯(PCB,原理图和源程序)

2017-12-22 10:39更新
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一、技术要求

某十字路口,如下图所示,设计一个十字路口交通灯信号控制器,指挥交通车的通行。要求如下:

1)东西通道和南北通道交替通行,东西通道每次放行时间大于南北通道每次放行时间。

2)绿灯亮表示可以通行,红灯亮表示禁止通行。

3)每次绿灯变红灯时,绿灯先闪转变黄灯(此时另一干道上的红灯不变)。

4)十字路口要有数字显示,作为时间提示,以便人们更直观地把握时间。具体要求东西通道、南北通道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。

 图片1

 

 

二、硬件电路说明

2.1电路设计原理图  

     图片2

 

本设计是以89S51为主控芯片 ,利用P1口控制74LS240(八反相缓冲器,线驱动器)驱动发光二极管模拟交通灯。倒计时显示部分采用串口实现。串口工作在方式0时通过外接移位寄存器74LLS164实现串并转换。需要显示的数据经RXD端输出 经过74LS164串并转换输出到共阳极的LED数码管显示,利用T0定时器进行1S定时。

 

2.2  89S51 单片机介绍

MCS-51单片机典型产品有 8031(内部没有程序存储器,实际使用方面已经被市场淘汰)、8051(芯片采用HMOS,功耗是630mW,是89C51的5倍,实际使用方面已经被市场淘汰)和8751等通用产品,一直到现在, MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品(比如目前流行的89S51、89C51等),各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。 

 

有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机,8051是早期的最典型的代表作,由于MCS-51单片机影响极深远,许多公司都推出了兼容系列单片机,就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。

  

其他的公司的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而以。同样的一段程序,在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的,如ATMEL的89C51(已经停产)、89S51, PHILIPS(菲利浦),和WINBOND(华邦)等,我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51单片机,同时是在原基础上增强了许多特性,如时钟,更优秀的是由Flash(程序存储器的内容至少可以改写1000次)存储器取带了原来的ROM(一次性写入),AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。  


不过在市场化方面,89C51受到了PIC单片机阵营的挑战,89C51最致命的缺陷在于不支持ISP(在线更新程序)功能,必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的,现在,89S51目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿,作为市场占有率第一的Atmel目前公司已经停产AT89C51,将用AT89S51代替。89S51在工艺上进行了改进,89S51采用0.35新工艺,成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。89SXX可以像下兼容89CXX等51系列芯片。同时,Atmel不再接受89CXX的定单,大家在市场上见到的89C51实际都是Atmel前期生产的巨量库存而以。如果市场需要,Atmel当然也可以再恢复生产AT89C51。


89S51相对于89C51增加的新功能包括:

  • -- 新增加很多功能,性能有了较大提升,价格基本不变,甚至比89C51更低!
  • -- ISP在线编程功能,这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。
  • -- 最高工作频率为33MHz,大家都知道89C51的极限工作频率是24M,就是说S51具有更高工作频率,从而具有了更快的计算速度。
  • -- 具有双工UART串行通道。
  • -- 内部集成看门狗计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
  • -- 双数据指示器。
  • -- 电源关闭标识。
  • -- 全新的加密算法,这使得对于89S51的解密变为不可能,程序的保密性大大加强,这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。
  • -- 兼容性方面:向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序(不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等),在89S51上一样可以照常运行,这就是所谓的向下兼容。  

比较结果:就如同INTEL的P3向P4升级一样,虽然都可以跑Windows98,不过速度是不同的。从AT89C51升级到AT89S51 ,也是同理。和S51比起来,C51就要逊色一些,实际应用市场方面技术的进步是永远向前的


2.3关于74LS240

由于单片机的驱动能力太弱  所以给加了 驱动电路  有因为发光二极管驱动 功率不大所以我选用了八反相缓冲器/8位三态门电路74LS240

无锁存功能  

图片3      图片4  

 

2.4介绍74LS164

 图片5


 图片6

本设计采用164把串行口逐位输出的数据进行串并转换进而控制LED的显示

 

2.5 单片机最小系统

图片7  


2.6 改进部位

本设计添加了应急通行 用按钮开关控制东西南北的应急通行信号 其中东西方向接外中断0 南北接外中断1。按一下按钮该方向通行 另外方向停止 按两下恢复原样  。具体看原理图


2.7 框图

状态

持续时间/S

东西方向

南北方向

 

 

绿

绿

1

1

2

30

3

3

4

20

5

3

6

30

循环

 


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