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1、南京理工大学紫金学院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号：系：电子工程与光电技术系专 业:电子信息工程 题 目: 无线交通灯控制系统路口信号控制机 高级硬件研发工程师张景彬指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2013年5月南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 电信三班 题 目： 无线交通灯控制系统-路口信号控制机 综合成绩： 指导者评语：路口信号控制机是控制路口信号灯的关键设备。控制机的稳定性决定其交通安全的必要条件，同时控制策略能有效地解决交通拥堵问题。该生设计的路口信号控制机充分满足了交通信号的控制要求
2、。理论基础扎实，思路清晰。对交通信号的控制方法阐述清晰，并按其方法和技术要求设计出相应的电路与软件，并进行准确的验证和分析，满足相应的技术要求。 该生能够充分理解电子工程的相关基础理论，同时在设计过程中学习和补充其它的高级电子设计知识，完满完成了该设计。建议该生进行并通过毕业论文答辩。 指导者(签字)： 2013年5月14日 毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要随着人们社会活动的日益频繁，交通在人们的日常生活中占有重要的地位，而交通信号灯的出现能够更加有效的管制交通。
3、它在控制道路的车辆数目、保持道路的通畅、降低交通事故的发生率等方面发挥着重要的作用。 目前，科技的飞速发展使得单片机的应用不断深入，同时推动传统控制检测技术的更新和发展。单片机往往作为实时检测和自动控制中的一个核心部件来使用，但是仅仅利用单片机还是不够的，应该结合实际情况，通过软件和硬件相结合来加以补充和完善。智能交通灯控制系统是要实现车流量自动控制和在紧急情况下能够实现手动切换信号灯让特殊车辆优先通行两个功能。本设计以STC89C52单片机为核心，进行实际硬件电路的搭建，利用Keil软件编译和调试，在PROTEUS软件中仿真，最终实现了对十字路口交通灯的模拟。关键词 单片机 无线控制 交通灯
4、 毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Wireless Traffic Light Control System Traffic signal control machine AbstractAs peoples social activities have become increasingly frequent, transportation plays an important role in peoples daily life. It can more effectively to regulate traffic when the emergence of the traff
5、ic signal. It also plays an important role in controlling road vehicles, keeping the road smooth, reducing the incidence of traffic accidents.At present, the rapid development of science and technology makes the application of SCM applications are deepening, and meanwhile promote the traditional con
6、trol detection technology update and development. Microcontroller as a core component real-time detection and automatic control to use, but only the microcontroller is not enough, should be combined with the actual situation, through a combination of software and hardware to supplement and perfect.
7、Intelligent traffic light control system is to realize automatic control and traffic flow can be achieved manual switch the lights priority two function of special vehicle in case of emergency.The design of the core is SCT89C52 microcontroller, to build the actual hardware circuit, compiling and deb
8、ugging by using Keil software, conducting the simulation by PROTEUS software, finally realizes the simulation of traffic lights at an intersection.Keywords SCM Wireless transceiver traffic lights 目 次1 引言11.1 交通控制系统的选题背景11.2 交通控制系统选题的现实意义21.3 国内外交通控制系统的研究现状及其发展21.4 课题的目的与任务41.5 本文的主要研究工作42 交通控制系统的总体设
9、计52.1 交通控制系统的通行方案设计52.2 交通控制系统的功能要求62.3 交通控制系统的基本原理72.4 本章小结73 系统的硬件设计83.1 STC89C52单片机简介83.2 无线收发芯片介绍93.3 基于STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计103.4 本章小结184 系统软件设计194.1 程序流程图194.2 控制器的软件设计204.3 本章小结225 系统测试与结果分析245.1 硬件测试245.2 软件测试255.3 本章小结25结 论26致 谢27参 考 文 献28附 录 A 程序代码30附 录 B 实物图371 引言随着科学技术的发展，单片机技术在电子信息、
10、通信、自动化控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。而当今社会汽车数量急剧增加，交通问题也日益突出，因此交通灯控制系统的设计在交通管制中起到重要作用。为了确保在十字路口通过的行人与车辆的安全,需要采用智能控制的交通信号来进行指挥。本毕业设计是将先进的单片机技术与道路交通控制结合起来，通过硬件设计与软件编程有机结合来实现对道路交通的自动控制，同时对交通线路车流量的多少进行实时监控，在减少警力的同时，也能保证了道路交通的安全，保障了行人与车辆的安全与城市交通的顺畅，在城市的现代化建设中起到了重要的作用。本毕业设计以STC89C52单片机控制为核心，配合无线接收、发送模块对十字路口交通灯进行实时控制
11、。本毕业设计要求实现对十字路口交通灯控制的手动与自动控制功能2，通过搭建硬件电路、软件调试来实现功能要求。1.1 交通控制系统的选题背景交通控制系统是在人口数量的快速增长，交通工具的爆炸性发展以及交通道路资源的有限性中应运而生。在人们的生产和生活中，交通发挥着极其重要的作用。从18世纪的工业革命以来，工业的快速发展推动了整个交通运输业向良性方向发展，因此单独的交通控制学与管理机构也应运而生。近现代社会随着运输、出行的增多，从而促进了交通控制系统的产生和发展，社会上也产生了一套特有的公共管理系统。在高效安全的交通秩序的保证下，除了制定一系列的交通规则，还必须与现代科学技术手段相结合，达到事半功倍
12、的效果。随着现代人类科学技术的发展，特别是电子科学技术行业的发展及成熟能比较好的解决系统中硬软件方面的技术难题。目前，为了实现智能化，甚至还可以将各个分散的区域合并成一个适用在统一的系统范围内进行管理，而且还可以在正常时段和一些突发时段之间按照科学的方式进行有效的调整。交通推动着社会的工业经济和人们的生活的良性发展。自动检测领域在单片机和传感技术的迅速发展后发生了巨大变化，大力推动了交通自动监测控制方面的研究和实际应用的发展，并且将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。1.2 交通控制系统选题的现实意义交通控制系统经历了百年的发展历史，道路交通信号控制系统经历了以下几个过程：手动和
13、自动之间的转变、固定配时到灵活配时之间的转换、无感应控制与有感应控制之间的转换、单点控制与干线控制指尖的转换、区域控制与网络控制之间的转换。为了解决人类因交通需求的增多而产生的相应的问题近而推动了交通控制研究的发展，道路的建设不足而且交通工具的快速增长是现在的主要问题，提高有限的道路资源的利用率是解决这一问题的关键，此外，依据实际情况，系统要能够根据整个交通线路上车辆的数目的多少，进行分流处理，而分流最好的方法就是利用智能系统的进行实时调整和转移多条线路。交通网络代表着一个城市的工业文明水平，是城市存在和发展的动脉。交通与人们的财产、生命安全、工作、生产、生活、时间之间的利益密切相关。按照科学
14、的方式智能化后的交通控制技术，十分有益于资源物流的转移和保障了人们的出行方便，这样既保证人民出行的安全和舒畅，又保证对生命通道的畅通和延伸1。1.3 国内外交通控制系统的研究现状及其发展 1.3.1 国内外交通控制技术如今，疏导交通车辆最常见和最有效的手段就是在各个路口上都安装红绿灯。自从19世纪70年代开始，英国伦敦开始用彩色燃气作为信号灯。城市交通信号系统的发展经历了手动与自动之间的转变，固定周期与可变周期之间的转变，点控制方式与面控制的系统控制方式之间的转变，实现了无车辆检测器与有车辆检测器之间的转变。城市道路交通信号系统的发展进入了一个新的阶段是1963年加拿大多伦多市建立和使用了一套
15、IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统1。到80年代初后，交通管制中心在全世界得到了建立和发展，促进了智能交通更加适应于未来的发展。利用信号灯，能够对交通系统进行更加有效的管理，从而可以起到疏导道路上的车流量、减轻了道路的不畅通时间、降低了交通事故的发生率。20世纪70年代，联合国在道路交通和道路标志信号协定中详细规定了道路上的各种信号灯的含义 1。绿灯通行，在绿灯下，在没有另一种标志明确规定禁止某一种转向时，车辆有直行，左转弯和右转弯可以选择，但是车辆进行左右转弯时都必须坚持让合法地正在路口内行驶的车辆和行人优先进行通过。红灯禁行，在红灯下，车必须不得超过交叉路口的停车线。黄灯警告，在
16、黄灯亮下，只有越过停止线的车辆才可以继续前行，反之，则必须把车停在停止线后。目前，人口众多，随着经济的快速发展，人民生活水平的提高。越来越多的人拥有了自己的轿车。这样的直接后果导致了交通的拥挤，环境的恶劣，人们外出的困难。进而引发出一系列的社会和生活问题。为了解决这些问题，当前必须重视交通的发展和运行。随着生产力的提高，产品朝着智能化的方向发展。交通系统同样朝着这一方向发展。为了解决交通的拥挤，因此提出了智能交通系统这个话题。它是电子信息技术、通信技术和交通工程共同结合的载体。它具有整体系统性、综合的信息交流、广泛性的服务等特点。在应用发面，它结合了最先进的技术。比如：传感器技术、GPRS技术
17、。这些技术的应用对智能交通系统的发展提高了技术保障，对智能交通系统的应用更加贴近人性化。智能交通系统是在原有的系统上进行升级和改造，体现了现代生产力的发展要求，适应了时代的发展和经济的进步。我们不可否认，智能交通系统在中国起步较晚。但是，我们有足够的信心把智能交通系统打造成世界一流的水准。因为，我们有强大的研发团队，先进的技术，国家和政府部门对它也相对的重视。同时，为了提高智能交通系统的整体性和安全性，我们还借鉴外国的经验，同外国学者进行交流。取其精华，去其糟粕。在上世纪90年代，我国就已经重视智能交通系统的发展和研究。国内的一些重点大学已经致力于智能交通系统开发，在原有基础上，把系统更加智能
18、化、数字化。各个大学已经成立了相关的委员会，比如：清华大学、北方交通大学、同济大学、东南大学、北京航空航天大学。这对我国智能交通系统的发展提高了技术的保证。同时，他们还向外国学者请教，看他们的研究成果。然后根据我国的特点，结合自身情况，设计出属于我们自己的智能交通系统1。有我国特色的智能交通系统。1.3.2 交通控制系统目前存在的问题随着城市机动车保有量的增长速度进一步加快。我国的道路将承载着巨大的压力，我国现阶段的道路主要存在的问题是建设的规模较小、密度低，这种状况在一些大城市中尤其突出，由于道路建设与车辆的增长速度不匹配，带来了许许多多的交通问题，这是城市交通拥挤的原因之一。另外，我国的交
19、通系统管理不够完善也是交通拥挤的原因所在。现在我国的一些欠发达地区还是没有交通灯，只能通过主观的判断来行驶，这样会造成许多难以预料的结果，这些问题都需要我们迫切地去解决，去完善。这就要求我们必须对交通管理方面做进一步的研究，但我国中小城市的交通管理以及交通安全的现代化设施也没有得到与现有交通相匹配的发展。尤其是在车辆、道路和交通管理系统上，以及城市交通信号控制系统等方面都与发达国家有很大差距1。与我国的交通系统相比，西方发达国家的交通系统较为完善，他们对智能交通的研究起步比我国早得多，许多方面我们还是需要借鉴的。1.4 课题的目的与任务本毕业设计的目的主要是利用所学的单片机知识和从网上查询有关
20、智能交通灯控制系统资料完成毕业设计的要求，同时能够根据各个模块的功能要求，设计出相关的解决方案，这样可以提高自身提出问题、分析问题、解决问题的能力。本毕业设计任务要求：一是能够对模拟的路口信号控制机实现手动和自动的控制，自动和手动控制方式是通过无线收发模块来实现的。做出来的实物能够模拟现实中十字路口的交通灯系统，并可以对出现的不同的交通情况进行相应的反映，来达到实时控制的要求。 二是硬件电路设计。搭建硬件电路，现实各个模块具体的功能。三是软件设计。流程图设计，根据任务要求编写程序代码，对编写的代码进行调试，达到想要实现的功能。1.5 本文的主要研究工作本毕业设计主要是对无线交通灯控制系统的研究
21、。以下是各章节研究的内容介绍。第一章：引言。本章主要介绍课题研究的背景及意义、国内外发展现状、课题研究的目的与任务等。第二章：交通灯控制系统的总体设计。本章主要介绍根据课题的研究任务，进行交通灯控制系统的总体方案的设计，其中包括通行方案设计、功能要求、基本原理。第三章：系统的硬件设计。本章主要介绍在总体方案的设计下，进行的各个硬件电路的设计，并搭建各个模拟电路,实现各个模块电路功能。第四章：系统的软件设计。本章主要介绍根据实际的功能要求编写代码,再对编写好的代码进行不断的调试,实现软件设计的要求等。第五章：系统测试与结果分析。本章主要是对以上两章内容得到的结果进行测试、并对测试的结果进行分析。
22、2 交通控制系统的总体设计2.1 交通控制系统的通行方案设计在模拟路口信号控制机的功能时，必须依据具体的情况。十字路口处，每个时刻只有东西方向通行或者只有南北方向通行，可它们之间也还存在一个短暂的过渡时间。下图予以进行详细的说明。图中黑色为灯亮，白色为灯灭。 A B C D图2.1 交通灯显示状态现在几乎每个路口都安装交通灯，而有了交通灯就必然少不了数码管，数码管用于显示时间，它显示的时间都是倒计时的。车辆根据三色灯亮灭情况再观察时间的显示来合理的判断是否通行。该十字路口交通灯的工作状态如下，它是一个不断循环的过程。A图表示东西方向从红灯转变为绿灯，可以通行。同时南北方向由黄灯转变为红灯，禁止
23、通行。时间为25秒。B图表示东西方向由绿灯转变为黄灯，同时南北方向亮红灯，这样只允许压过停止线的车辆通行，其余的车辆不允许通行。时间为5秒。C图表示南北方向由红灯转变为绿灯，可以通行。同时东西方向由黄灯转变为红灯，禁止通行。时间为35秒。D图表示南北方向由绿灯转变为黄灯，同时东西方向为红灯。这样只允许压过停止线的车辆通行，其余的车辆不允许通行12。时间显示为5秒。下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：表2.1 十字路口的交通灯点亮示意表南 北 方 向东 西 方 向序 号状 态序 号状 态1红灯亮25秒，黄绿灯灭1绿灯亮20秒，红黄灯灭2黄灯亮5秒，红绿灯灭2黄灯亮5秒，红绿灯灭3绿
24、灯亮30秒，红黄灯灭3红灯亮35秒，黄绿灯灭回到状态1回到状态12.2 交通控制系统的功能要求本毕业设计主要是模拟十字路口的交通灯控制系统的功能，与现实生活中的交通路口一样，能够根据十字路口出现的情况做出相应的处理。因此该交通灯控制系统要实现的功能包括：数码管的倒计时显示、处理突发事件功能、能利用手动和自动控制交通灯等。（1）数码管的倒计时显示。利用数码管主要是对交通灯所亮时间进行倒计时，这样好让驾驶员更容易在等待、通行中做出合理的判断。如果没有倒计时显示功能，仅依靠交通灯的颜色变化做出判断，驾驶员很可能无法做出合理的选择，这样就有可能会导致无法想象的后果。因此数码管的倒计时显示是有必要的，也
25、更体现出人性化和智能化。（2）处理突发事件功能。调查显示，十字路口是交通事故频发地段，一般十字路口的车流量是比较大的，若发生交通事故势必会带来严重的交通堵塞，因此当十字路出现堵车或者紧急情况，合理的控制交通灯的显示是非常有必要的，这样处理问题会更加的高效。（3）手动和自动控制。自动控制就是正常情况下交通灯显示，对交通灯不作任何的处理。可当出现紧急情况时需要采用手动控制。本毕业设计的手动控制是利用无线遥控器完成的，其控制方式分为禁止通行、只允许东西方向通行、只允许南北方向通行、正常通行。可以根据具体的情况做出合理化选择，从而达到智能控制的目的。2.3 交通控制系统的基本原理本毕业设计的交通灯控制
26、系统，主要是依靠单片机，对各个模块进行实时控制，让每个模块都能实现它们特定的功能，从而实现对十字路口交通灯进行控制。将单片机和无线收发模块连接起来，再用数码管显示倒计时的时间，并且还可以实现手动控制，这些都充分体现了智能控制，这也是本设计所要完成的任务。图2.2 系统的总体框图系统的总体框图如上图所示，它由单片机、无线收发模块、外围接口电路模块、数码管显示模块和红绿黄信号灯模块等组成。无线收发模块主要体现的是手动控制的功能，它根据实际情况做出相应的动作，在正常通行情况下，交通灯正常显示，无需进行操作。可出现紧急情况时，必须采用手动操作，因此无线收发模块主要任务是在紧急情况下，对交通灯实时控制，
27、让突发事件快速解决，恢复车辆的通行。2.4 本章小结本章简要介绍交通灯的总体设计方案，方案中包含通行方案设计、功能要求和系统的框图。总体设计方案中通行方案主要介绍了处在十字路口的车辆驾驶员如何根据信号灯做出合理反应的，功能要求中主要实现的有数码管倒计时显示、处理突发事件、手动和自动控制等功能。系统框图主要是根据功能需求设立相应的模块来实现相对应的功能。本设计是基于STC89C52单片机实现无线交通灯控制系统，还包括无线收发模块，数码管显示模块等等来构成整体的设计框图。3 系统的硬件设计3.1 STC89C52单片机简介STC89C52是一个高性能,低功耗CMOS 8位单片机,片内含8k Byt
28、es ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,该器是用ATMEL公司利用高密度、非易失性存储技术制造的,兼容标准MCS-52指令系统及STC89C52引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元4,功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52具有如下特点：40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,32个外部双向输入/输出（I/O）口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时
29、计数器,2个全双工串行通信口,看门狗（WDT）电路,片内时钟振荡器5。此外, STC89C52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。在空闲模式下,CPU不工作,但是RAM定时计数器, 外中断系统,串行口还是继续工作,断电模式下会冻结振荡器而保存RAM的数据, 芯片其它功能将停止直至外中断激活或硬件复位。图3.1 STC89C52的管脚图3.2 无线收发芯片介绍（1）PT2272/2262 的介绍PT2262/2272是通用的编码和译码电路，它们是通过CMOS工艺制作出来的功耗低、价位低的器件。它们的三态地址端管脚最多可有12位(A0-A11) 14,15，它们任意组合可以提供
30、531441个地址码6。 图3.2 PT2262外形及其管脚排列图PT2262最多可有数据端管脚共6位(D0-D5), 正常工作时，电压变化范围为：2.615v 6 ，其17脚串行输出设定的地址码和数据码，能够满足无线遥控发射电路的技术要求。 图3.3 PT2272外形及其管脚排列图PT2272解码芯片上都标有不同的后缀，有L4、M4、L6、M69这几类。L用来表示锁存输出，如果数据可以完成接收它就可以让电平的状态持续保持，直到下一个遥控指令达到为止。与L不同，M用来表示非锁存输出，当数据接收完成时它是不能保持电平的状态，因为这时的电平状态与发射端的信号相对应，它是瞬时的状态因此不可以被保持3
31、。另外，L、M后面出现的4或者6代表的是并行的控制通道的通道数。 (2) PT2262/2272芯片的地址编码设定9 一般情况下，PT2262/2272的芯片的地址码都是悬空的，由用户根据自身的情况进行设置，本毕业设计是把PT2262/2272两个芯片的第三脚接高电平，其余的引脚全部悬空。在进行无线收发时必须将他们的引脚设置相同的，如果不相同就不能接收到发射来的信号5。另外，它们的匹配电阻也必须一致，否则也会接收不到信号。VT端是信号的判断端，当接收到信号时VT端输出高电平。3.3 基于STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计3.3.1 各部分电路分析（1）电源电路从图3.4可知，无
32、论是STC89C52单片机工作电源、二极管工作电压、还是数码管的驱动，都要用到+5V的直流电源，所以，一个稳定的、持续的+5V直流电源对本系统十分重要。本系统运用桥式整流电路，将交流转换为直流，为各部分电路提供恒定的+5V直流。模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压管供电，保证电路的稳定性和抗干扰，其电路如图3.4。图3.4 电源电路下面是主要元器件介绍，D1-D4为全波整流电桥，其内部结构如图3.5所示。图3.5 整流电桥其工作原理如下：电桥1、3端接交流电源，2、4为支直流输出端。当某一时刻，交瞬时值为上+下-（即1端为+，3端为-），电流从1端输入，经1、2间的二极管到2端，再经2、4
33、端的负载流到4端，然后经3、4间的二极管流回交流负端；同理，电流从3端流入，从1端流回交流负端。图3.6 交流电压 图3.7 波动直流 图3.8直流电流从接口J1输入的9V左右的交流电压（波形如图3.6所示），经全波整流电桥DB整后，得到一幅值为0-8V左右的波动直流（如图3.7所示）。这一波动的直流经C1、C2、C3滤波后，得到一较平稳的直流，再经 LM7805稳压为+5V，C4再次滤波后，得到稳定的+5V直流电流（如图3.8所示），为系统无线电接收发模块和解码芯片PT2272路供电。Q1为继电器驱动管，当其基极接收到解码芯片的高电平时，继电器吸合，K1接通，电压经7805稳压后为STC89
34、C52开机供电。（2）复位电路STC89C52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在STC89C52的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位操作。只要RST保持高电平，则单片机循环复位。只有当RST有高电平变为低电平以后，单片机才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路，如图3.9所示，当复位键按下时，系统自动切换到四个方向都只有黄灯亮的初始状态。复位时间的计算公式：V0为电容上的初始电压值；V1为电容最终可冲到后放到的电压值；Vt为t时刻电容上的电压值则 (3.1)或 (3.2)图3.9
35、复位电路（3）时钟电路STC89C52的时钟可以分为内部、外部有两种方式。内部方式是利用芯片内部的振荡电路。本论文采用的时钟电路为内部振荡方式。尽管STC89C52内包含振荡电路，可还需外接元件来构成的时钟振荡电路，电容C1、C2和外接晶体构成并联谐振电路。在放大器反馈电路中，电容值的选择是需要注意的，如果选择不当会影响振荡器频率的高低和振荡器的稳定性。电容值的选取晶体频率可在1.2MHZ12MHZ之间任选，电容C1和C2的典型值在20pF100pF之间选择，考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高，所以采取比较廉价的12MHZ陶瓷谐振器10。如图3.10所示。图3.10 时钟电路（4）显
36、示电路显示部分选用4位共阳数码管。数码管的8位数据端通过1K的上拉电阻连接到单片机P0口，4位使能端分别连到P2.4-P2.7。信号灯的显示部分简单用三色（红绿黄）发光二极管模拟交通信号灯和时间显示部分采用数码管模拟。以STC89C52单片机的P1口控制12只发光二极管和P0口控制两位数码管的段选P2口控制位选。图3.11 七段数码管引脚图数码管显示原理：我们最常用的是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED
37、的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如图3.1111。其中引脚图的两个COM端连在一起，3，8是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a、b、c、d、e、f、g、dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。 显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。本次毕业设计用到的STC89C52单片机上数码管为共阳型，其驱动代码是指导
38、老师提供资料中的，0-9对应的各值为：0x03、0x9f、0x25、0x0d、0x99、0x49、0x41、0x1f、0x01、0x09。（5）发光二极管 图3.12 发光二级管本设计应用到红、黄、绿三种颜色的发光二级管红色和黄色的发光二级管工作电压是2伏，其他颜色的工作电压都是3伏，一般的发光二级管的工作电压是29毫安，如果接到5伏的电源上，二极管需要接上电阻起到限流作用。该系统用12个红黄绿三色的发光二极管作信号灯，南北方向的红黄绿发光二极管阳极分别接在P1.4-P1.6口。东西方向的红黄绿发光二极管阳极分别接在P1.1-P1.3口，所有发光二极管的阳极都通过一个1K电阻接到5V电源。3.
39、3.2 无线收发控制电路无线发射，接收控制电路有两部分组成，如图下所示，发射部分采用编码芯片PT2262和DF数据发射模块，接收部分主要由解码芯片PT2272、DF接收模块组成。为简化电路，发射接收部分采用现成的收发芯片，其工作频率为315MHz，采用FM方式调制。S1-S4为脉冲编码开关，按下后在接收端解码后将输出相应的电平控制电路的状态。信号发射电路见图3.13。图3.13 发射电路内部电路图图3.14 无线发送实物器件编码芯片PT2262发出的编码信号由6：数据码、同步码、地址码组成，解码芯片PT2272接收PT2262发射的信号后， 首先对进行两次比较核对地址码，然后对VT输出信号进行
40、判断，当 VT输出的是低电平，说明解码芯片没有接收到信号，这样可能是由于地址设置不同或者是电阻不匹配等原因引起的。当VT脚输出的信号为高电平时，说明接收到了编码芯片发送的信号，同时相应的数据脚也输出的信号也为高电平。当可以发送信号且发送端的按键一直被按住，编码芯片将会不停的向解码芯片发射信号。当不按发射机按键时，这时编码芯片就没有电源供电，其对应的17脚输出低电平，此时315MHz的高频4发射电路也就无法不工作。如果发射机有按键按下是，这时编码芯片就会与电源接通，其对应的17脚输出的信号是高电平，此时的高频发射电路正常工作，可以正常的向解码芯片发射相应的信号，来控制解码芯片按照发送过来的信号作
41、出相应的处理。从以上可以看出，编码芯片在信号的发送过程中起到了关键的作用，如果17是低电平的话，高频发射电路就无法工作，也不会发射相应的电信号，在无法工作时，高频发射电路中的振荡电路也就停止振荡，因此，可以得出17脚输出电平的高低是用来判断高频信号电路是否输出了高频信号的依据。图3.15 接收电路内部电路图图3.16 无线接收实物器件从以上电路图可以看出，接收电路主要包括接收头和PT2272芯片两个部分，接收头主要是用来接收编码芯片发射过来的高频信号的，将接收到的高频信号再传输给解码芯片的14引脚做出判断，14引脚是数据信号的输入端，是编码芯片的输出端，根据14引脚输出信号的高低来判断是否接收
42、到了相对应的高频信号。无线接收电路的内部电路图及其实物图如图3.15所示。无线接收模块开发注意事项：无线接收模块需要进行相关的信号调制才能正常的工作，一般情况下，新的编码芯片和解码芯片的地址码都是悬空的，用户可以根据自己的实际需要进行不同的设置，如果不设置它们也是可以直接连接起来使用，过程是和简单的，并且它们的传输的距离效果也是很好的，但是当解码芯片与单片机连接起来一起使用时，它会受到单片机的干扰，而编码芯片不会受到单片机的影响，这也是编码芯片与解码芯片在使用时需要考虑到的。解码芯片与单片机连接时需要注意一些事项，这样可以减少单片机带来的干扰。（1）合理的通讯速率在进行信号的接收时，一定要考虑
43、数据的最大传输速率，因为它对芯片的接收信号的效果有很大的影响，因此必须设置合理的通讯速率，一般情况下，数据模块的传输数据速率不超过9.6Kbps7，通常控制在2.5k左右，当出现数据速率过高将会降低接收灵敏度及增大误码率甚至会使芯片无法工作。（2）合理的信息码格式当无线收发模块和单片机连接起来工作时，它们之间的传输协议一般是用户根据自己的需要定义的，但是不管采用哪种传输协议，信息码的格式是非常重要的，因为它关系是否可以稳定接收数据信息。码组格式公式:前导码同步码 数据帧12，通常情况下，前导码的长度是非常短的，一般设置为1ms，设置这么短的长度主要因为在接收模块接收到的第一位的数据极易被零电平
44、干扰，从而引起接收到的数据错误，这样可以通过设置前导码的值来减少背景噪声所带来的影响。除了以上的方法外，我们还采用CPU编译码来抑制零电平干扰，它主要是在数据识别位前加一些乱码来抑制干扰。同步码主要用于区别前导码及数据，这样可以让软件通过一定的算法鉴别出同步码，同时对接收数据做好准备。数据帧不宜采用非归零码，更不能长0和长17。（3）单片机对接收模块的干扰单片机模拟2262编码时没有干扰，然而单片机模拟2272解码时通常会产生干扰，这样就会让原本较理想的传输距离大大降低，因此我们需要采用一些合理的措施来降低这种干扰的发生，尽量可以让传输的距离更远。例如可以对单片机和解码芯片分别用五伏的电压予以
45、供电，用一个78L05单独为接收板供电，单片机的时钟区远离接收模块，另外，还可以在单片机和解码芯片之间增加一个隔离电路，这样能很好的阻止单片机时钟的倍频信号带来的干扰。解码芯片正常工作时，其输出的信号的高电平脉冲，这样的信号不可以直接使用电压表进行测量，因为它是随时间变化的电压，而电压表只可以测量稳定的电信号，所以它不能用电压表来测量数值。在验证解码芯片的输出状态时，可以让一个发光二级管串接一个3K的电阻来监测。无线编码模块和解码模块在使用时，它们的传输距离比较理想，一般能达到600米以上，而且这些专用编解码芯片在使用时，直接连接即可。可当他们与单片机等连接起来一起使用时，会受到它们的干扰，这样就会让传输距离降低很多，一般实用距离在200米以内8，这样就影响到了传输效果，这在实际的应用当中是普遍存在的问题，也是我们需要解决的问题，可能我们无法消除这种干扰，但是我们还是要采用恰当的方法将这种干扰降低到最低。3.4 本章小结本章主要是介绍系统硬件电路，还介
