单片机原理课程设计-基于stc89c52的交通灯电路设计

单片机原理课程设计-基于stc89c52的交通灯电路设计内容摘要：

程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN—— 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，单片机课程设计 10 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP—— 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp 基于 STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计 各部分电路分析 （ 1）电源电路 单片机工作时需要的 +5V 电压，本 设计采用普通的电源接口，通过 5V 的 电源适配器供电。 电源部分还连接开关和发光二极管，用于判断电源是否正常工 作。 需要注意的是，滤波电容对于电路设计非常重要，不加滤波电容会导致系统不稳定。 因此在电源部分 10UF 铝电解作为滤波电容。 （ 2） 复位电路 STC89C52 的复位输入引脚 RST 为单片机提供了初始化的手段，可以使程 序从指定处开始执行，在 STC89C52 的时钟电路工作后，只要 RST 引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位操作。 只要 RST 保持高电平，则单片机循环复位。 只有当 RST 有高电平变为低电平以后，单片机才从 0000H 地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路，如图二所示，当复位键按下时，系统自动切换到四个方向都只有黄灯亮的初始状态。 单片机课程设计 11 图二：复位电路 （ 3） 时钟电路 STC89C52 的时钟可以有两种方式，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为外部方式。 本论文根据实际需要和简便，采用内部振荡方式。 89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的 片外的片外晶体与陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。 STC89C52 虽然有内部震荡电路，但要形成时钟，必须外接元件所以实际构成的震荡时钟电路。 外界晶体以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。 对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。 晶体频率可在 ～ 12MHZ 之间任选，电容 C1和 C2 的典型值在 20PF~100PF 之间选择，考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不单片机课程设计 12 高，所以采取比较廉价的 12MHZ 陶瓷 谐振器。 如图三所示。 图三：时钟电路 （ 4） 显示电路 显示部分选用 4 位共阴数码管。 数码管的 8 位数据端通过 1K 的上拉电阻连接到单片机 P0 口， 4 位使能端分别连到 ，所以在设计时加上了三极管 9013 作为驱动电路。 （ 5） 发光二极管 该系统用 12 个红黄绿三色的发光二极管作信号灯，南北方向的红黄绿发光二极管阴极分别接在 口。 东西方向的红黄绿发光二极管阴极分别接在 口，所有发光二极管的阳极都通过一个 1K 电阻接到 5V 电源。 设计过程 （ 1）设计要求和目的 此设计采用 STC89C52 单片机为核心控制元件，结合数码管，发光二极管等器件；利用了单片机的延时电路，按键复位电路，时钟电路，定时中断等电路构成一个用于单片机课程设计 13 十字路口的交通灯系统。 系统设计目的如下：。 ，东西南北四个方向均有三色灯指示。 ，南北方向红灯亮时东西方向绿灯亮 ，如此循环。 并且在红灯切换为绿灯时黄灯会点亮 5 秒后再完成切换 的时间。 ，通过 5V 电源适配器供电。 （ 2）系统具体工作状态如下表 1所示 （ 3) 系统方框图 该系统的方框图如图 4所示，在 STC89C52单片机的 ；在 RST 脚接复位开关，用于将系统恢复为初始状态（本设计初始状态设为四个方向均是黄灯点亮）；在 P0 口接四位数码管用于倒计时显示信号灯亮的时间。 在 P2 口接红黄绿三色发光二极管用作信号灯。 该系统还包括电源部分和振荡器部分。 单片机课程设计 14 图四：系统原理框图 （三）软件部分 交通灯的软件设计流程图（如图五） 单片机课程设计 15 图五：交通灯的软件设计流程图 控制器的软件设计 每秒钟的设定 延时方法可以有两种一中是利用 STC51内部定时器产生溢出中断来确定 1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法。 计数器硬件延时 .a 计数器初值计算 定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到 TH 和 TL 中的。 他是以加法记数的，并能从全 1 到 全 0 时自动产生溢出中断请求。 因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为 C 和计数初值设定为 TC 可得到如下计算通式： TC=MC 式中， M 为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。 在方式 0 时 M为 213 ；在方式 1时 M 的值为 216；在方式 2 和 3 为 28 .b 计算公式 单片机课程设计 16 T=（ M－ TC） T 计数 或 TC＝ MC／ T 计数 T 计数是单片机时钟周期ＴＣＬＫ的 12 倍； TC 为定时初值 如单片机的主脉冲频率为ＴＣＬＫ 12MHZ ，经过 12 分频 方式 0 TMAX＝ 213 ＊１微秒＝ 毫秒 方式 1 TMAX＝ 216 ＊１微秒＝ 毫秒 显然１秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题． 1秒的方法 我们采用在主程序中设定一个初值为 20 的软件计数器和使 T0 定时 50 毫秒．这样每当 T0 到 50 毫秒时 CPU 就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。 在中断服务子程序中， CPU 先使软件计数器减１，然后判断它是否为零。 为零表示 1 秒已到可以返回到输出时间显示程序。 相应程序代码 （ 1）主程序 （ 2）中断程序 （ 3）延时程序 (4) 数码管显示程序 程序清单（见附录一） （四） 电路原理图与 PCB图的绘制 4． 1 电路原理图的绘制（见附录二） 4． 2 PCB图的绘制（见附录三） 4． 3 印刷电路板的注意事项 印刷电路板图设计的基本原则要求 印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。 印刷电路板与外接组件一般是通 过塑料导线或金属隔离线进行连接。 但有时也设计成插座形式。 即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要单片机课程设计 17 留出充当插口的接触位置。 布线图设计的基本方法 首先需要对所选用组件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。 各部件位置定出后，就是各部件的联机，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。 最原始的是手工排列布图。 这比较费 事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。 计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，并且可以存盘贮存和打印。 接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后经过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各组件之间的接线安排方式如下： （１）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。 即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙 处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。 （２）电阻、二极管、管状电容器等组件有“立式”，“卧式”两种安装方式。 立式指的是组件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是组件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是组件安装的机械强度较好。 这两种不同的安装组件，印刷电路板上的组件孔距是不一样的。 （３）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。 特别是本级晶体管基极、发射极的接地 点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。 （４）总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，。