電路圖摘要

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底下是我的論文，倒計時是用LED做的，紅綠燈是用發光二極體做的
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單片機控制交通燈的設計

論文目錄
一、 摘要及關鍵字、參考文獻

二、 方案設計與論證

三、正文：一、功能描述
二、系統硬體電路的設計
三、系統主要程序的設計

四、電路總原理圖

五、主程序

一 摘要：
本系統採用單片機、鍵盤、LED顯示、交通燈演示系統組成。設計一個用於十字路口的車輛及行人的交通管理，系統包括左拐、右拐、及行基本的交通燈的功能，計時牌顯示路口通行轉換剩餘時間，在出現緊急情況時可由交通手動實現全路口車輛禁行而行人通行狀態。另外，在特種車輛如119、120通過路口時，系統可自動轉為特種車輛放行，其他車輛禁止通行的狀態，15s後系統自動恢復正常管理。其他還有 84s與60s通行管理轉換等功能。採用數碼管與點陣LED相結合的顯示方法，既要求倒計時數字輸出，又要求有狀態燈輸出等。

關鍵字：
單片機系統（AT89C51）控制8255、交通規則、LED顯示、動態掃描、按鍵輸入、分時段調整

參考文獻：《單片機課程設計指導》 北京航天航空大學出版社
《基於MCS-51系列的單片機原理的應用設計》 國防工業出版社
《單片機實訓教程》 北京大學出版社
《單片機系統原理及應用》
《微機原理及應用》

二 、方案設計與論證
1電源提供方案：
採用獨立的穩壓電源，此方案穩定可靠，且有各種成熟電路可供選用

2顯示界面方案
採用數碼管和點陣LED相結合的方法，因為實際既要求倒計時施主輸出，又要求又狀態燈輸出等，為方便觀看並考慮到現實狀況，用數碼管與LED分別顯示時間和提示信息。這種方案既滿足系統功能要求，又減少了系統實現的復雜度。

3輸入方案
直接在IO口上接按鍵開關。因為設計時精簡和優化了電路，所以剩餘口的資源還比較多。

4主控制方案
採用AT89C51單片機作為控制器，控制8255實行通行倒計時及左拐、右拐、直行、行人通行指示採用單塊LCD液晶點陣顯示器。這種方案設計佔用單片機的埠最少，硬體也少。耗電也最小；

系 統 框 圖

正 文
一、功能描述
本系統由單片機系統、鍵盤、發光二極體、交通燈演示系統組成，單片機作為主控制器用於十字路口的車輛及行人的交通管理，每個方向具有左拐、右拐、直行及行人4種通行指示燈，計時牌顯示路口通行轉換剩餘時間。另外，在特種車輛如119、120通過路口時，系統可自動轉為特種車輛放行，其他車輛禁止通行的狀態，15s後系統自動恢復正常管理。並有手動控制分時段 84s與60s通行管理轉換等功能。
二、系統硬體電路的設計
整套電路系統由控制系統模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時間顯示模塊、時間顯示模塊和自動特種車輛控制模塊等組成。
1、主控制系統
單片機的P0口用於控制8255。8255的PA口和PB口用於控制南北及東 西的通行燈，。PC口及P3.0~P3.2口用於4組2位LED計時器的控制，特種車通過時使用外中斷1口（P3.3），手動自動轉換採用P1.0按鍵。
選擇8255的工作方式0，在這種情況下三個埠都可以由程序設置為輸入和輸出。

2、通行燈輸出控制
道口交通燈指示採用高亮度紅綠雙色發光二極體，左拐、直行、右拐及行人各一個。當發光電流為6mA時，按公式R=(5-1.8)/0.006計算，限流電阻應為510Ω.由於南北通行時雙向指示牌相同，因此每個埠應具有12mA的吸收電流能力。圖7.4所示為指示燈電路圖。

3、時間顯示模塊
道口通行剩餘時間採用高亮紅色7段LED發光數碼管顯示，採用共陽數碼管，如用單片機吸收電流驅動，列掃描驅動使用三極體，按每段6mA電流算，全顯示字形「8」時，每個數碼管需6mA×8=48mA。由於時間顯示每個道口相同，4組需192mA，因此設計中採用中功率三極體9012.由於單片機每個斷碼輸出口需吸收24mA 電流，因此在電路設計中也使用了驅動集成塊74HC244。其顯示驅動電路如圖示。
4、特種車輛自動控制模塊
自動道口燈在特種車輛到來時能自動關閉所有綠燈，讓特種車通過。設計中採用紅外線發生器作為特種車的發生器，使用實時中斷來影響特種車的通行要求。紅外線接收器一般採用電視機上用的一體化紅外接收器，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力.
5、電源電路
由於整個系統採用的電源電壓需+5V電壓，所以採用不可調的3端穩壓器件，用常用的lm7850就可以滿足系統電源的要求。LM7850三端集成穩壓電源內部由准電壓迴路、恆流源、過流保護、過壓保護和短路保護迴路等8部分組成具有低功耗，高效率，波紋系數小，輸出電壓穩定等優點。

三、系統主要程序的設計
道口交通控制系統程序主要分為以下幾個模塊：初始化程序、主程序、定時中斷程序和特種車實時響應程序等。
1、 初始化程序
初始化程序主要完成內存劃，定時器的工作模式、中斷方式等的設定。由於子程序調用較多，因此初始化時堆棧指針設於80H處。定時器T0、T1設為16位定時器模式，定時時間位50ms,為秒計時用，T1為通行結束閃爍用。
2、 主程序
主程序要負責總體程序管理功能，實現人機交換設定。由於採用動態掃描方式顯示時間，因此主程序大部分時間要調用掃描顯示程序。主程序流程圖如下圖示。

3、 外中斷1中斷服務程序
經過時，車中發射紅外線信號，其信號被道口控制板上的接收器接收，並輸出一個低電平處外中斷1.中斷處理程序流程圖如下頁圖所示。

4、 定時服務中斷程序
序主要用於行車與行人的通行指示，按照交通規則，紅綠燈控制轉換邏輯表如7.1表所列。
南北方向 埠 控制功能 120~110s 110~70s 70~60s 60~10s 10~0s
P*.7 左拐紅 0 0 0 1 1
P*.6 左拐綠 1 1 1 0 0/1
P*.5 直行紅 1 1 1 0 0
P*.4 直行綠 0 0 0/1 1 1
P*.3 右拐紅 0 1 1 1 1
P*.2 右拐綠 1 0 0 0 0/1
P*.1 行人紅 1 1 1 0 0
P*.0 行人綠 0 0 0/1 1 1
道口控制字 66H 6AH 6AH/7BH 99H 99H/DDH
東西方向 P*.7 左拐紅 0 0 0 0 0
P*.6 左拐綠 1 1 1 1 1
P*.5 直行紅 0 0 0 0 0
P*.4 直行綠 1 1 1 1 1
P*.3 右拐紅 0 1 1 1 1
P*.2 右拐綠 1 0 0 0 0/1
P*.1 行人綠 0 0 0 0 0
P*.0 行人紅 1 1 1 1 1
道口控制字 55H 59H 59H 59H 59H/5DH

通行規則如下：
（1） 車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1min，各路右拐比直行滯後10s開放。
（2） 車輛南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1min。
（3） 車輛東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1min，各路右拐比直行滯後10s開放。
（4） 車輛東西向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1min。

表中通行規則，是以給控制紅綠燈埠送控制碼的方式實現的。它的原理是，將按不同通行規則時的各路口的紅綠燈亮滅情況轉換為單片機埠控制碼。其指示燈功能通過T0定時中斷服務程序實現。
定時器T0定時益出中斷周期為10ms，中斷累計20次（即1s）時對120s倒計時單元減1操作。設計中將4種通行規則分成集中不同的亮燈方式，通過查詢秒倒計時單元的數據，實現在不同的時間段給控制埠送不同的控制數據碼。控制碼分為5個時間段：84—74s、74—58s、58—48s、48—10s、10—0s。交通管理定時功能程序流程圖如下頁圖所示。

5、 調試及性能分析

設計時按紅綠交通燈控製程序和特種車輛經過中斷程序兩大部分電路進行測試。

1、 紅綠交通燈控製程序
時器T0，直接按照表7.1中算好的數據碼送出來控制燈，觀察其邏輯狀態是否符合要求。可多次、反復地進行調試，直至邏輯關系正確。值得注意的是，南北方向、東西方向的指示燈要同時調試。
2、 特殊車輛通行時紅外線檢測電路的調試
在模擬小車中放一塊紅外發射模塊，將示波器輸入端接在交通控制燈的紅外接收模塊的輸出引腳上，當小車通過路口時，檢測紅外線是否被接收。若該腳輸出為低電平，則說明可以收到信號，電路正常。
本系統以AT89C51單片機為核心，開發程序調試階段採用W78E516B進行在線編程及修改，可大大加快調試進度。設計的交通燈可用於十字路口的車輛及行人的交通管理，顯示採用2位7段數碼管，可以很直觀的顯示紅綠燈的開放和關閉的時間；設計中應用了兩種倒計時顯示方式， 84S 倒計時適用於車流量較大的城市，60s倒計時可用於中小型城市；功能完整，不僅有普通交通燈的指示功能，還增加了特種車輛自動通行功能。其控制功能和效果與真實道口管理紅綠燈完全一致。

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電子密碼鎖
摘要 本文的電子密碼鎖利用數字邏輯電路，實現對門的電子控制，並且有各種附加電路保證電路能夠安
工作，有極高的安全系數。
關鍵詞 電子密碼鎖 電壓比較器 555單穩態電路 計數器 JK觸發器 UPS電源。

1 引言
隨著人們生活水平的提高，如何實現家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統的機械鎖由於其構造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由於其保密性高，使用靈活性好，安全系數高，受到了廣大用戶的親呢。
設計本課題時構思了兩種方案：一種是用以AT89C2051為核心的單片機控制方案；另一種是用以74LS112雙JK觸發器構成的數字邏輯電路控制方案。考慮到單片機方案原理復雜，而且調試較為繁瑣，所以本文採用後一種方案。
2 總體方案設計
2.1設計思路
共設了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鍾，防止他人的非法操作。
2.2總體方框圖
3 設計原理分析
電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置UPS電源是為了防止因為停電
造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。
密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執行電路、報警電路、鍵盤輸入次數鎖定電路。
3.1 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執行電路 .
其電路如下圖1所示：

圖1 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執行電路
開關K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關輸入密碼，開關兩端的電容是為了提高開關速度，電路先自動將IC1~IC4清零，由報警電路送來的清零信號經C25送到T11基極，使T11導通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，實現清零。
密碼修改電路由雙刀雙擲開關S1~S4組成（如圖2所示）, 它是利用開關切換的原理實現密碼的修改。例如要設定密碼為1458，可以撥動開關S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現密碼的修改，由於輸入的密碼要經過S1~S4的選擇，也就實現了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。
圖2 密碼修改電路
由兩塊74LS112（雙JK觸發器，包含IC1~IC4）組成密碼檢測電路。由於IC1處於計數狀態，當用戶按下第一個正確的密碼後，CLK端出現了一個負的下降沿，IC1計數，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，IC2~IC3也依次輸出高電平，送入與門IC5，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2腳，執行電路動作，實現開鎖。
執行電路是由一塊555單穩態電路（IC13），以及由T10、 T11組成的達林頓管構成。若IC13的2腳輸入一高電平，則3腳輸出高電平，使T10導通，T11導通，電磁閥開啟，實現開門，同時T10集電極上接的D5（綠色發光二極體）發亮，表示開門，20秒後，555電路狀態翻轉，電磁閥停止工作，以節電。其中電磁閥並聯的電容C24使為了提高電磁閥的力矩。
3.2 報警電路
報警電路實現的功能是：當輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下用戶輸入不會超過），電路報警80秒，防止他人惡意開鎖。
電路包含兩大部分，2分鍾延時和40秒延時電路。其工作原理是當用戶開始輸入密碼時，電路開始2分鍾計時，超出40秒，電路開始80秒的報警。如圖3所示

圖3 報警電路
有人走近門時，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發)，由於人體自身帶的電，使IC10的2腳出現低電平，使IC10的狀態發生翻轉，其3腳輸出高電平，T5導通(可以通過R12控制T1的基極電流)，其集電極接的黃色發光二極體D3發光，表示現在電子鎖處於待命狀態,T6截止，C4開始通過R14充電(充電時間是40秒,此時為用戶輸入密碼的時間，即用戶輸入密碼的時間不能超過40秒，否則電路就開始報警, 由於用戶經常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時間不會超過40秒)，IC2開始進入延時40秒的狀態。
開始報警:當用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的時間超過40秒，IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過R15使(R15的作用是為了限制T7的導通電流防止電流過大燒毀三極體)T7導通,其集電極上面接的紅色發光二極體D4發亮,表示當前處於報警狀態,T8也隨之而導通,使蜂鳴器發聲,令賊人生怯,實現報警.
停止報警:當達到了80秒的報警時間，IC10的6,7腳接的電容C5放電結束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導通,強制使強制電路處於穩態，IC11的3腳輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警；或者用戶輸入的密碼正確，則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號，送至T12（PNP），T12導通，強制使T7基極至低電位，解除報警信號。
3.3 報警次數檢測及鎖定電路
若用戶操作連續失誤超過3次，電路將鎖定5分鍾。其工作原理如下：當電路報警的次數超過3次，由IC9（74161）構成的3位計數器將產生進位，通過IC7，輸出清零信號送往74161的清零端，以實現重新計數。經過IC8（與門），送到IC12（555）的2腳，使3腳產生5分鍾的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式T=1.1RC計算得出），經T9倒相，送IC6輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13不能開鎖，到鎖定的目的。電路圖如下圖4所示：

圖4 報警次數檢測及鎖定電路
3.4 備用電源電路
為了防止停電情況的發生，本電路後備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下圖5所示：
220V市電通過變壓器B降壓成12V的交流電,再經過整流橋整流,7805穩壓到5V送往電子切換電路，由於本電路功耗較少，所以選用10W的小型變壓器。

圖5 電源電路
由R8，R9，R6，R7及IC14構成電壓比較器，正常情況下，V+<V- IC14輸出高電平，繼電器的常閉觸點和市電相連；當市電斷開，V+>V- IC14輸出高電平，由T3，T4構成的達林頓管使繼電器J開啟，將其常開觸電將蓄電池和電路相連，實現市電和蓄電池供電的切換，保證電子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續時間）。其電路圖如下圖6所示：

圖6 停電檢測及電子開關切換電路
T1，T2構成的蓄電池自動充電電路，它在電池充滿後自動停止充電，其中D1亮為正在充電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構成電壓檢測電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導通，實現對其充電；充滿後，T1，T2截止，停止充電，同時D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如圖7所示：

圖7 蓄電池自動充電電路
4 總結與體會

以上為實習期間所設計的電子密碼鎖電路，它經過多次修改和整理，以是一個比較不錯的設計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一定的問題，譬如說電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開，這可以通過增加電路解決，但過於復雜，本次設計未其中；用開關作74LS112的CLK脈沖，不是很穩定，可以調換其它高速開關或計數脈沖；電路密碼只有16種可供修改，但由於他人不知道密碼的位數，而且還要求在規定的時間內按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的幾率很小；電路中未加顯示電路，但可通過其它數字模塊實現這一功能。這需要一段時間的進一步改進，如果有好的意見，希望老師給以支持。
通過這三周的學習，我感覺有很大的收獲：首先，通過學習使自己對課本上的知識可以應用於實際，使的理論與實際相結合，加深自己對課本知識的更好理解，同時實習也段練了我個人的動手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。能對protel 99、和EWB等模擬軟體操作，能達到學以致用。對我們學生來說，理論與實際同樣重要，這是我們以後在工作中說明自己能力的一個重要標准。
在實習中，我感受到了老師對學生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時間，老師都來給我們指導，使我們少走彎路，順利完成實習任務，請允許我向你們致意崇高的敬意，感謝你們，老師！

參考文獻
[1] 康華光.電子技術基礎（第四版）[M].北京:高等教育出版社,1998
[1] 梁宗善.新型集成塊應用[M].武漢:華中理工大出版社,2004

㈢ 充電電路原理圖解釋

上圖為充電器原理圖，下面介紹工作原理。

1.恆流、限壓、充電電路。該部分由02、R6、R8、ZD2、R9、R10和R13等元件組成。當接通市電叫，開關變壓器T1次級感應出交流電壓。經D4、C4整流濾波後提供約12.5V直流電壓。一路通過R6、R1l、R14、LED3(FuL飽和指示燈)和R15形成迴路，LED3點亮，表示待充狀態：另一路電壓通過R8限流，ZD2(5V1)穩壓，再由並聯的R9、R10和R13分壓為Q2b極提供偏置，使Q2處於導通預充狀態。恆流源機構由Q2與其基極分壓電阻和ZD2等元件組成。當裝入被充電池時12.5V電壓即通過R6限流，經Q2的c—e極對電池恆流充電。這時由於Ul(Ul為軟封裝IC型號不詳)與R6並聯。R6兩端的電壓降使其①腳電位高於③腳，②腳就輸出每秒約兩個負脈沖。

使LED2(CH充電指示燈)頻頻閃爍點亮，表示正在正常充電。隨著被充電池端電壓的逐漸升高，即Q2 e極電位升高，升至設定的限壓值(4.25V)時，由於Q2的b極電位不變，使Q2轉入截止，充電結束。這時Q2c極懸空，Ul的③腳呈高電位，U1的②腳輸出高電平，LED2熄滅。這時電流就通過R6、R11、R14限流對電池涓流充電，並點亮LED3。LED3作待充、飽和、涓流充電三重指示。

2.極性識別電路。此部分由R12和LEDl(TEST紅色極性指示燈)構成。保護電路由Q3和R7等元件構成。假設被充電池極性接反了。

LED1就正偏點亮，警告應切換開關K，才能正常充電。如果電池一旦接反，Q3的I)極經R7獲得正偏置，Q3導通，Q2的b極電位被下拉短路而截止，阻斷了電流輸出(否則電池就會被反充而報廢)，從而保護了電池和充電器兩者的安全。