6 7 8 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 7DH 07H 7FH LED8段数码管的设置为每个方位上的一对双位数码管。四个方位上总共用8个LED数码管接在单片机的I/O扩展口8255上。虽然东、西或南、北道路口不一样，但是显示的时间在数字上是一样的，所以两边连接的数码管是对称的。如图3.9所示。
东西方向时间显示十D0D1D2D3D4D5D6D712345678abcdefgdpfe东abcdefgdp个afegdGNDbcdp十D0D1D2D3D4D5D6D712345678abcdefgdpfe西abcdefgdp个afegdGNDbcdp12a34bg5c6d7dp8GND12a34bg5c6d7dp8GND999PB1PB0南北方向时间显示十D0D1D2D3D4D5D6D712345678abcdefgdpfe南abcdefgdp个afegdGNDbcdp十D0D1D2D3D4D5D6D712345678abcdefgdpfe北abcdefgdp9个afegdGNDbcdp12a34bg5c6d7dp8GND12a34bg5c6d7dp8GND999PC0PC1PC2PC3D0D1D2D3PB3PB2PC4PC5PC6PC7D4D5D6D7D[0...7]9
图3.9 LED双位数码管显示电路
其中PC0~PC7作为段选码，PB0~PB3作为位选码。
3.7 看门狗硬件电路
由于单片机自身的抗干扰能力比较差，尤其在一些条件比较恶劣、噪声大的场合，常会出现单片机因为受外界干扰而导致死机的现象，造成系统不能正常工作。设置看门狗是为了防止单片机死机、提高单片机系统抗干扰性的一种重要途径[17]。
在一个单片机应用系统中，所谓的“看门狗”是指在系统设计中通过软件或硬件方式在一定的周期内监控单片机或其它CPU的运行情况。如果在规定的时间内没有收到来自单片机或其它CPU的触发信号，则系统会强制复位，以保证系统在受到干扰时仍能够维持正常的工作状态。在单片机系统中，看门狗的设计一般采用硬件和软件两种方式。这里采用硬件看门狗方式[18]。
硬件看门狗是指一些集成化的或集成在单片机内的专用看门狗电路，它实际上是一个特殊的定时器，当定时时间到时，发出溢出脉冲。从实现角度上看，该方式是一种软件与片
12
外专用电路相结合的技术，硬件电路连接好后，在程序中适当地插入一些看门狗复位的指令，保证程序正常运行时看门狗不溢出。而当程序运行异常时，看门狗超时发出溢出脉冲，通过单片机的RESET引脚使单片机复位。这种方式中，看门狗能否可靠有效地工作，与硬件组成及软件的控制策略都有密切的关系。目前常用的集成看门狗电路很多，如MAX705~708、MAX813L、X5043/5045等[20]。
这里，以专用芯片MAX692作为外部看门狗的电路。
MAX692是微系统监控电路芯片，具有后备电池切换、掉电判别、看门狗监控等功能。其引脚说明如图3.10所示。
图3.10 MAX692引脚
VOUT：电源输出引脚。
VCC：接电源引脚，电源供电3.0~5.5V。 GND：接地。
PFI：电池故障输入。 PFO：电池故障输出。
WDI：监视器输入引脚。
RESET：复位输出引脚，低电平有效。
VBATT：后备电池输入端。
MAX692在本设计中的使用：WDI是看门狗监测输入脚，接到CPU的一个专用I/O口或一个总线上，这里接到P0.7口上。RESET是复位信号输出脚，接到CPU的复位输入脚。
MAX692的WDI定时周期是1.6s，复位脉冲宽度是200ms。如果WDI保持高电平超ESET过看门狗定时周期（1.6s），R端将发生200ms的负脉冲使CPU复位。
3.8 红外对管检测电路
车辆检测传感器的类型主要有压力检测器、磁感应式检测器、超声波检测器、红外对管检测器、雷达检测器等。每种传感器都各有优缺点，本设计中采用红外对管检测器作为检测车流量和闯红灯车辆的检测器件[22]。
红外对管检测电路由红外发射电路和红外接收管电路组成。
（1）红外发射管就是发射红外线的二极管，波长主要有940nm和850nm两种，材料一般都是GaAlAs，其工作电流一般在50mA，主要用于红外控制系统的发射源。发射信号经频率调制后一般接收距离可超过10米，无干扰时可超过30米。
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极
13
管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。
（2）红外接收管是接收电路的一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。 本设计中的红外对管检测电路如图3.11所示。D1、D2分别作为东西路口红外发射和接受管；D3、D4分别作为南北路口红外发射和接受管。其中P3.2口接东西路口红外对管，用来检测东西方向车辆情况；P3.3口接南北路口红外对管，用来检测南北方向车辆情况。当东西方向有车辆经过或闯红灯时，单片机外部中断0中断，进入相应的中断服务子程序；当南北方向有车辆经过或闯红灯时，单片机外部中断1中断，进入相应的中断服务子程序执行，记录车流量或报警。
图3.11 红外对管检测电路
3.9 驱动和放大电路
为了提高数码管的亮度，和使单片机正常工作，以使蜂鸣器正常报警，常使用驱动电路。常用的驱动芯片有同相驱动芯片和反相驱动芯片。
本设计采用74LS244作为同相驱动芯片，驱动交通信号灯和段选码；采用74HC240作为反相驱动芯片，驱动数码管位选码；采用74LS04作为反相驱动芯片和放大芯片，驱动蜂鸣器报警。
74LS244为3态8位同相缓冲器，一般用作总线驱动器。地址锁存器就是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。它主要用于三态输出，作为地址驱动器，时钟驱动器和总线驱动器，定向发送器等。当片选信号为低电平时，输入和对应的输出同相；当片选信号为高电平时，其对应的输出截止，为高阻态。74LS244真值表见表3.4。
表3.4 74LS244真值表
[23]
14
输入(1G,2G=0时) A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 1Y 0 0 1 1 输出 (Y) 2Y 0 1 0 1 74LS244引脚如图3.12所示。
图3.12 74LS244引脚
74HC240为3态8位反相缓冲器，功能与74LS244类似，只不过输出与相应的输入反相。当片选信号为低电平时，输入和对应的输出反相；当片选信号为高电平时，其对应的输出截止，为高阻态。74HC240真值表见表3.5。
表3.5 74HC240真值表
输入(1G,2G=0时) A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 1Y 1 1 0 0 输出 (Y) 2Y 1 0 1 0 74HC240引脚如图3.13所示。
图3.13 74HC240引脚
15
74LS04为非门电路，电路图如图3.14所示，作用是使输入和输出反相。
图3.14 74LS04引脚
红外线接收放大电路由红外线接收管和非门电路74LS04组成的电压放大器组成，如图3.15所示。用3个非门组成电压放大器，R22是其反馈偏置电阻器。由红外线接收管（VDL）将接收到的红外反射信号变为电脉冲后，通过C5、R23加至电压放大器的输人端，进行脉冲幅度的放大，然后输入到单片机的I/O接口上。
图3.15 红外线接收放大电路
3.10 交通指示灯电路
根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，红绿灯的显示采用普通的发光二极管。每个方向上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的，如图3.16所示。
16