单片机原理及应用课程设计-设计十字路口交通灯.doc

目录 目目 录录 第一章 课程设计内容与要求分析 .2 1.1 课程设计内容.2 1.设计十字路口交通灯.2 2.利用提供的单元模块构成硬件系统。.2 1.2 课程设计要求分析.3 1.2.1 系统单元电路组成.3 1.AT89C52 单片机 .3 2.73LS164.5 3.共阳极数码管.6 1.2.2 系统单元电路设计分析.7 1.数码管静态显示驱动模块 .7 2.单片机 AT89C52 控制电路 .7 3protelDXP 设计电路 .7 第二章 控制系统程序设计 .8 第三章 单片机原理及应用课程设计总结 .13 参考文献： .14 附录 .15 第一章 课程设计内容与要求分析 第一章第一章 课程设计内容与要求分析课程设计内容与要求分析 1.11.1 课程设计内容课程设计内容 1.设计十字路口交通灯 以 89C51 单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现 精确定时； 1）基本功能与要求： 要求在一般工作方式下，十字路口为 A、B 道（A、B 道交叉组成十字 路口） ，每道设置红、绿、黄三盏灯，在灯的控制下各道轮流放行。通行 的流程是：B 道红灯亮 40 秒，同时 A 道绿灯亮 30 秒，闪烁 5 秒，A 道黄 灯亮 5 秒；然后切换 A 道红灯亮 40 秒，同时 B 道绿灯亮 30 秒，闪烁 5 秒； B 道黄灯亮 5 秒。如此循环。在 A、B 道红、绿、黄灯依次点亮时，A、B 道对应的两位数码管分别倒计时显示本道红、绿、黄灯点亮的时间。 2）扩展功能： 设置自动流量控制功能：即当一道有车而另一道无车（用按键开关 S1、S2 模拟车辆检测功能）时，使有车车道放行。 设置优先控制功能：当有紧急车辆通过时，用开关 S0 进行控制，将 A、B 道均设定为红灯，第二次按下开关 S0 后，回复正常运行状态。 2.利用提供的单元模块构成硬件系统。 硬件设备有 AT89C52 单片机，74LS164 芯片，12 个发光二极管，4 个共阳极数码管，3 个开关和若干导线。 第一章 课程设计内容与要求分析 1.21.2 课程设计要求分析课程设计要求分析 1.2.11.2.1 系统单元电路组成系统单元电路组成 1.AT89C52 单片机 在此电路中，我们主要用到了 AT89C52 单片机下面我们来介绍一下： 1) AT89C52 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 （FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C52 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器 组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C52 是一种高效微控制器。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉 的方案。 第一章 课程设计内容与要求分析 图 1 AT89C52 2）了解了 AT89C52 的一些功能，我们来介绍一下有关它在使用上的 参数： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环 数据保留时间：10 年 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3）管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电 第一章 课程设计内容与要求分析 流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于 外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码， 此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲 器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高， 可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内 部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可 接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上 拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉 低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存 储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八 位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址 数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口 在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平， 并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流 （ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C52 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期 的高电平时间。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2.73LS164 第一章 课程设计内容与要求分析 除此之外，我们还用到了 74LS164 芯片，和数码管共同组成静态显示。 71LS164 引脚图及引脚功能： CLOCK ：时钟输入端 CLEAR： 同步清除输入端（低电平有效） A，B ：串行数据输入端 QAQH： 输出端 图 2 74LS164 封装图 74LS164 电气参数: 极限值 电源电压 7V 输入电压 5.5V 工作环境温度 74164 -070 储存温度 -65150 图 3 真值表 3.共阳极数码管 第一章 课程设计内容与要求分析 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极( COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当 某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段 的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 1.2.21.2.2 系统单元电路设计分析系统单元电路设计分析 1.数码管静态显示驱动 模块 1）静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数 码管的每一个段码都由一个单片机的I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单， 显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多。 2）驱动 4 个数码管静态显示则需要 4840 根 I/O 端口来驱动， 要知道一个 89C52 单片机可用的 I/O 端口才 32 个呢，实际应用时必 须增加 74ls164 译码驱动器进行驱动 。 2.单片机 AT89C52 控制电路 P1 脚的 P1.0,P1.1,P1.2 分别接东西方向的发光二极管红，黄，绿， P1.3P1.5 分别接南北方向的发光二极管红，黄，绿。 P3.5 也就是 15 引脚设置为开关 S0，控制全红灯亮。 P3.3,P3.4 中断 INT0,INT1 分别设置为开关 S1,S2,控制当一道有 车而另一道无车（用按键开关 S1、S2 模拟车辆检测功能）时，使有车车 道放行。 3 3protelDXP 设计电路 用 protelDXP 对电路图进行仿真设计，设计图见附录。 第二章 控制系统程序设计 第二章第二章 控制系统程序设计控制系统程序设计 在单片机的变成调试过程中，我们利用 kiel 软件对单片机的 程序进行编程、调试和仿真，并进一步利用 protelDXP 对电路和 软件进行进一步的仿真。汇编语言程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP TI0 ORG 0013H LJMP TI1 ORG 001BH LJMP TI2 ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H ; MOV TMOD,#60H;设置 T1 的工作方式寄存器 MOV TL1,#0FFH; MOV TH1,#0FFH; SETB TR1; SETB ET1; SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 SETB EA MOV R2,#40 ; MOV R3,#35 ; CLR P1.2 SETB P1.0 ; QQ: ACALL ZZ ; 调用十六-十子程序 CJNE R2,#00H,TT ;R2 不得 0,B 路红灯亮 AJMP AA ; 第二章 控制系统程序设计 TT: CLR P1.3 SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.0 ACALL JJ ; 调用显示子程序 ACALL TIME DEC R2 ; YY1: DJNZ R3,YY ; R3 得 0， CJNE R2,#05H,YY2; R2 得 5，A 路黄灯亮，R2 不得 5，A 路绿灯闪 MOV R3,#05H ; A 路黄灯亮 SETB P1.2 CLR P1.1 YY2: MOV R3,#05H ; R2 不得 5，A 路绿灯闪 CPL P1.2 ; YY: CJNE R2,#09H,YYY1 CPL P1.2 YYY1: CJNE R2,#08H,YYY2 CPL P1.2 YYY2: CJNE R2,#07H,YYY3 CPL P1.2 YYY3: CJNE R2,#06H,YYY4 CPL P1.2 YYY4:CJNE R2,#05H,YYY CPL P1.2 YYY: AJMP QQ ; AA:MOV R2,#35 ; MOV R3,#40 CLR P1.5 ; QQ1: ACALL ZZ ; CJNE R3,#00H,TT1 ; AJMP MAIN ; TT1:SETB P1.3 CLR P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 第二章 控制系统程序设计 ACALL JJ ACALL TIME ; DEC R3 ; PP1:DJNZ R2,PP ; CJNE R3,#05H,PP2; MOV R2,#05H ; SETB P1.5 CLR P1.4 PP2:MOV R2,#05H ; CPL P1.5 PP:CJNE R3,#09H,PPP1 CPL P1.5 PPP1:CJNE R3,#08H,PPP2 CPL P1.5 PPP2:CJNE R3,#07H,PPP3 CPL P1.5 PPP3:CJNE R3,#06H,PPP4 CPL P1.5 PPP4:CJNE R3,#05H,PPP CPL P1.5 PPP: AJMP QQ1; ZZ: MOV A,R2; 十六-十子程序 MOV B,#10 DIV AB MOV 40H,B MOV 41H,A MOV A,R3 MOV B,#10 DIV AB MOV 42H,B MOV 43H,A RET JJ:MOV R0,#40H ; ;静态显示子程序 4 位显示 MOV R7,#4 ; MOV SCON,#00H KK:MOV A,R0 ; MOV DPTR,#TBB 第二章 控制系统程序设计 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A MM:JNB TI,MM CLR TI INC R0 DJNZ R7,KK RET TIME:MOV R4,#5 ;延时 1 秒子程序 D1: MOV R5,#200 D2: MOV R6,#200 D3: NOP NOP NOP DJNZ R6,D3 DJNZ R5,D2 DJNZ R4,D1 RET TI0:CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.2 CLR P1.3 OO: JNB P3.3,SSS LJMP OO TI1:CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA SETB P1.1 SETB P1.2 第二章 控制系统程序设计 SETB P1.3 SETB P1.4 CLR P1.0 CLR P1.5 OO1: JNB P3.2,SSS LJMP OO1 TI2: CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.0 CLR P1.3 OO2:JB P3.5,SSS LJMP OO2 SSS:POP P1 POP ACC POP PSW RETI EEE:ACALL QQ TBB: DB 0C0H;0 DB 0F9H;1 DB 0A4H;2 DB 0B0H;3 DB 99H;4 DB 92H;5 DB 82H;6 DB 0F8H;7 DB 80H;8 DB 90H;9 END 第三章 单片机原理及应用课程设计总结 第三章第三章 单片机原理及应用课程设计总结单片机原理及应用课程设计总结 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和 解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力 的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机 已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说 得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开 发技术是十分重要的