第1章 绪论
习等特点，被广泛用于工业设备，同时也倍受初学者的喜欢。配合晶振、电源、复位电路以及串口输入设备可以构成单片机最小系统。本系统就是由STC89C52单片机构成的单片机最小系统来完成系统的控制部分。根据实际的交通灯用发光二极管代替交通信号灯，用数码管来代替倒计时装置，将其焊接在一块电路板上。然后根据预先的设计思路画出电路图，通过导线与单片机最小系统连接。然后再根据设计的硬件系统来编写相应的
软件程序，最后通过串口装置将程序下载给单片机。通过系统联调即可实现对交通灯的模拟。
1.4 本文主要工作
分析比较了多种设计方案，最后确定了采用STC89C52单片机作为控制部分的设计
方案。根据STC89C52单片机的工作原理以及课题要求，设计了硬件部分。硬件部分设计主要是根据实际的器件功能及引脚画出电路图，然后根据电路图在面包板上搭建电路。最后的硬件模块分为：STC89C52单片机最小系统模块，按键电路模块，数码管显示电路模块以及发光二极管电路模块。根据硬件设计编写了相应软件模块。软件模块主要包括：系统初始化模块，开机LOGO模块，数据处理模块，按键扫描模块，数码管显示模块，二极管点亮模块。设计好软硬件模块之后，要对其进行调试。首先是软硬件分模块调试，先将一个软件模块下载给单片机，然后针对该模块的软硬件进行调试，记录调试中出现的问题并修改软硬件模块，在对剩余的模块分别调试。其次是系统联调，系统联通是在确保各软硬件模块无误的情况下，将系统软件模块拼接在一起，硬件模块拼接在一起，进行整体调试，记录出现的错误并修改，直至系统能正常工作。
5
第2章 系统总体设计
2.1 总体设计
城市交通灯模拟与控制系统具有如下功能：
（1）能够真实的模拟再现现实的交通控制情景； （2）通过按键可以改变系统的工作模式；
（3）通过按键可以改变各路口的通行时间，当通行时间不合逻辑时，能提示管理者；
（4）二极管可以配合数码管工作，来正确显示各种通行状态； 2.1.1 交通灯总框图
所需设备：AT89C52单片机芯片一块，74HC573锁存器六片，共阳极两位数码管LG5621CH四块，发光二极管红、黄、绿各16个，常开按键开关4个，PL2303串口装置一块。系统框图如图2.1所示：
按键单片机最小系统电脑串口装置锁存器数码管显示二极管发光 图2.1 系统总框图
6
电容式智能液位测量仪设计
2.1.2系统工作原理
（１）在电脑上用C语言编写相应程序；
（2）通过串口装置将程序下载给STC89C52单片机搭建的最小系统； （3）最小系统的输出接口接上74HC573锁存器，将输出信号锁存在锁存器中； （4）锁存器将电压保持在有效电平，并且传递给数码管以点亮数码管显示数据，传递给发光二极管以点亮发光二极管显示通行状态，正常工作时候程序会进入大循环中，所以红绿灯会周而复始的被点亮，熄灭，从而来模拟实际的交通灯。
2.2 交通规则设计
本系统为多车道城市交通灯模拟与控制系统，是用不同颜色的发光二极管与数码管配合来控制东、西、南、北四个方向的车辆以及行人的通行。在这里规定西侧干道为路口1，北侧干道为路口2，东侧干道为路口3，南侧干道为路口4,。各干道又分为左、中、右双车道，然后干道口停止线后为斑马线，即为该路口的人行道。每个路口有十二个发光二极管来说明该路口为通行状态，或者等待状态。其中红色发光二极管代表禁止通行，黄色发光二极管代表等一等，绿色发光二极管代表可以通行。每个路口有一个数码管，数码管可以用来显示该路口直行以及左转通行或者等待时间。实际的交通规则模拟图如下，即如图2.2所示：
7
图2.2 交通模拟图
1S表示路口1直行， 1L表示路口1左转弯， 1R表示路口1右转弯， 1P表示路口1人行道； 2S表示路口2直行， 2L表示路口2左转弯， 2R表示路口2右转弯， 2P表示路口2人行道； 3S表示路口3直行， 3L表示路口3左转弯， 3R表示路口3右转弯，
8
电容式智能液位测量仪设计
3P表示路口三人行道； 4S表示路口4直行， 4L表示路口4左转弯， 4R表示路口4右转弯， 4P表示路口4人行道。
结合图2.1，有现实交通规则通行状态（绿灯）按如图2.3：
图2.3 通行顺序图
2.3 单片机STC89C52
2.3.1 单片机STC89C52的内部结构
STC89C52是STC公司生产的一种功耗低性能高的微型控制器，flash存储空间为8k，其内核为MCS-51。由于STC公司针对该种芯片做了很多改进，所以虽然该芯片用的仍然是经典的MCS-51内核，但是它具有了很多传统51单片机所没有的功能。由于该种单片机的CPU为8位，而且拥有系统可编程的Flash，RAM存储空间为512字节，输入/输出接口有32个，拥有内置4K字节的EEPROM，拥有16位计数器/定时器3个，还有四个外部中断，全双工串行口。强大的功能，低廉的价格，可靠的性能使其使用范围极为广泛。简单的说，单片机STC89C52包括程序存储器（ROM）、中央处理器、数据存储器（RAM）、定时/计数器、串行接口、并行接口和中断系统等几个部分。其三大总线是由地址总线、控制总线、数据总线构成。（1）中央处理器
单片机的核心器件即为中央处理器，也就是CPU,它是一个能处理8位二进制代码或者数据的处理器。中央处理器的主要任务的控制、调度和指挥系统单元的工作，使系统更加协调的工作，它能完成一些相应的运算而且具有输入输出的功能。 （2）存储器
存储器可以分为两大类，一类是程序存储器用来存放常数和固定的程序，简称ROM；一类是数据存储器用来存放可能变动的随机数据，简称RAM。STC89C52有512字节的数据存储
9