3.1.3 电源电路的选型
由于单片机工作时需要+5V电压,所以在设计电源电路时,需要一个三端稳压器能提供+5V电压。
三端稳压器，主要有两种：一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器；另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器。其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。
三端稳压器的通用产品有78系列（正电源）和79系列（负电源），输出电压由具体型号中的后面两个数字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等档次。
由于7805能够提供5V电压的三端稳压电源,在实际的电路控制中应用其作为电源电路较为广泛,在普通的电子元器件商场都有销售易于购买,并且技术相对成熟.7805一脚为电源输入端,二脚为公共接地端,三脚即为我们所需要的+5V电压输出端.本文采用最典型的7805提供电压的电路,即在7805的1脚和公共接地端(即2脚)之间接入0.3μF的电容,在公共接地端和三脚+5V电压输出端之间接入0.1μF的电容。
3.2 系统硬件总电路构成及原理
3.2.1 系统硬件电路构成
本系统实现的是对城市十字路口交通的控制，它由三大部分组成： (1)信息的采集部分； (2)单片机自动控制部分； (3)显示部分。
系统以单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的开环控制系统。 系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、状态灯、LED显示、蜂鸣器组成。其具体的硬件电路总图如图所示。
P0接上拉电阻与P2控制LED数码管，P1用于控制红绿黄发光二极管， INT1口接蜂鸣器，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，RESET引脚接上复位电路，T1口接车流量传感器。
DS?1234567DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP201234567DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP21P13P14P15RYG03K03K03K1234567R03KP10R1P32DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP201234567DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP211234567DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP20P21VCCVCCVCCVCC03KVCC03KRVCCP10YVCCP1103KYP11U1VCCPNP1234567DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP201234567DS?DPYaabcfbgdeecdfg[LEDgn]DPY_7-SEGP21VCC03KGVCCP1203KP13P14P15GBUZZERP12VCCRYG1K1K1K1K1K1K1K03K03K03KU?VCCVCCVCCP110P121P132P143P154P16578P3132121514VCCY111.0592MC291716311918P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWR8051AHRXDTXDALE/PPSEN10113029TRANS1BRIDGE1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27393837363534333221P2022P21232425262728红外线车流量传感器VCC红外线车流量传感器VCCC11D?T?421U?LM7805CTVin+5V3VCCC4ELECTRO1C5CAPGNDS1VCCSW SPSTC3R2C6CAP3ELECTRO1R32
图3.2 总体设计电路图
3.2.2 系统工作原理
通过车流量传感器对东西和南北两条通道的车流量的测量，将车流量信息以脉冲电平的方式传给单片机。单片机能通过程序运算得到两条通道车流量的大小来控制路口各方向的红绿灯时长，并由LED显示。以一个周期向传感器取一次数据。
信息采集主要是对路口各方向的车流量进行采集。因为关系到哪个方向通行时间长，哪个方向通行时间短。目前大多采用光学或压力传感器，以确定每个路口在一定时间段车辆通过的次数。本设计采用比例的方法利用红外线传感器只计算出需比较两个相对路口车流量的比值即可。
设计车流量传感器，一个对准东西方向取样，另一个对南北方向取样，分别取得两个代表东西和南北方向车流量a和b。用单片机巡回检测，并将他们进行比较。若二者相等则按一定时间间隔交替导通。若a>b，进入a方向绿灯延时程序。反之，进入b方向绿灯延时程序。该控制程序又根据具体的比例做时长的变换。这些工作全部由单片机完成。单片机通过接口得到a和b相对应的电压信号量，然后对其进行处理、分析和判断，改变信号灯输出时长，直接控制信号灯驱动电路，实现单片机对信号灯的智能控制。
本系统先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P1口，将要显示的时间
值送显P0口和用P2口来选通LED数码管的显示导通，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。
该智能交通灯控制系统以四个状态为一周期循环。每满一个状态循环周期，则须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动控制的目的。
3.3 AT89S51单片机简介
3.3.1 单片机的概述
单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入输出接口电路以及定时器计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。
单片机的主要特点有： （1）具有优异的性能价格比。 （2）集成度高、体积小、可靠性高。 （3）控制功能强。 （4）低电压，低功耗。
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器 既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯中,ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
3.3.2 AT89S51主要引脚功能
AT89S51引脚图如图3.3所示：
图3.3 引脚图
VCC：电源电压 GND：地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
P1口：Pl口是一个带内部上拉电阻的8位双向IO口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。P1口除了作为一般的I0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1所示：
表3-1 具有第二功能的P1口引脚
端口引脚 P1.5 P1.6 P1.7 第二功能： MOSI（用于ISP编程） MOSI（用于ISP编程） MOSI（用于ISP编程） P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8 位双向IO 口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2口亦接收高位地址和其它控制信号。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I0 口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-2所示：
表3-2 具有第二功能的P3口引脚 端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能： RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断0 INT1（外中断1） T0（定时计数器0外部输入） T1（定时计数器1外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRT0位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。
ALE
：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）
输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的16输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要