基于单片机的交通灯设计_毕业设计说明书(论文)(编辑修改稿)

基于单片机的交通灯设计_毕业设计说明书(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

8 页 第二章 交通灯系统硬件设计 单片机概述 单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。 单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。 通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的 基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。 因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过 3 代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的 CPU 功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压、低功耗。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。 不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。 它由主机、键盘、显示器等组成。 还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。 这种计算机就是把智能赋予各种机械 的单片机。 顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。 因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。 它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。 现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。 各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词 —— “智能型”，如智能型洗衣机等。 现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。 究 其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 9 页 豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 它主要是作为控制部分的核心部件。 因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与 智能化控制的科学家、工程师。 系统构成 电路板一块， AT89S52 单片机一片，八段 LED 数码管四个。 发光二极管16 个（ 4 个绿的， 4 个红， 8个黄的）， 12 个电阻， 2 个电容， 1个晶振， 1个电解电容， 2 个按键开关。 （系统结构框图：图 ） 图 系统结构框图 AT89S52 外部中断电路 复位电路 紧急通道模拟通行状态 交通灯 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 10 页 单元电路的分析与介绍 MSC51 芯片简介 MCS51 单片机内部结构 8051 是 MCS51 系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051 单片机包含中央处理器、程序存储器 (ROM)、数据存储器 (RAM)、定时 /计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器 (CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8位二进制数据或代码， CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器 (RAM) 8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能 用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 图 数据存储器 程序存储器 (ROM)： 8051 共有 4096 个 8位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 定时 /计数器 (ROM)： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 11 页 8051 有两个 16 位的可编程定时 /计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 并行输入输出 (I/O)口： 8051 共有 4 组 8位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。 全双 工串行口： 8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时 /计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2级的优先级别选择。 时钟电路： 8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。 下图是 MCS51 系列单片机的内部结构示意图。 图 单片机的内部结构示意图 MCS51 的引脚说明： MCS51 系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 12 页 DIP 结构，右图是它们的引脚配置， 40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根， 4 组 8位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。 现在我们对这些引脚的功能加以说明： MCS51 的引脚说明： MCS51 系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置， 40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟 线两根， 4 组 8位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。 现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图 图 引脚的功能图 引脚 9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当 8051 通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。 初始化后，程序计数器 PC指向 0000H， P0P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入 07H，其它专用寄存器被清“ 0”。 RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。 然而，初始复位不改变 RAM（包括工作 寄存器 R0R7）的状态，8051 的初始态。 8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。 此外，RESET/Vpd 还是一复用脚， Vcc 掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 13 页 图 复位电路及时钟方式图 引脚 30:ALE/ 当访问外部程序器时， ALE(地址锁存 )的输出用于锁存地址的低位字节。 而访问内部程序存储器时， ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。 更有一个特点，当访问外部程序存储器， ALE 会跳过一个脉冲。 如果单片机是 EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。 引脚 29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号， PC 的16 位地址数据将出现。