《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)急救車(chē)優(yōu)先的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 急救車(chē)優(yōu)先的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)： 測(cè)控071 學(xué)號(hào)： 姓名： 完成日期：2010 年 6 月目錄一、課程設(shè)計(jì)目的和基本要求.31、課程設(shè)計(jì)目的.32、課程設(shè)計(jì)基本要求.3二、題目描述及要求.31、題目要求.32、設(shè)計(jì)方案選擇與論證.4三、LED燈簡(jiǎn)介.51、 LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理.52、 LED 光源的特點(diǎn).53、單色光 LED 的種類(lèi)及其發(fā)展歷史.6四、芯片的選擇與簡(jiǎn)介.61、核心芯片AT89C51單片機(jī)的說(shuō)明.62、中央處理器（CPU）.93、存儲(chǔ)器.104、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器.115、中斷系統(tǒng).116、內(nèi)部總線(xiàn).117 、AT89C51單片機(jī)工作方式.12五、系統(tǒng)設(shè)計(jì).131、系統(tǒng)方框圖.132、工作原理.143、交通燈狀態(tài)分析.14六、電路原理圖.161、 單片機(jī)最小系統(tǒng).162、交通燈電路圖.173、總的電路圖.184、救護(hù)車(chē)來(lái)時(shí)處理.19七、程序流程圖.19八、程序源代碼.21九、程序仿真.24十、課程設(shè)計(jì)總結(jié).28十一、參考文獻(xiàn).29急救車(chē)優(yōu)先的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 課程設(shè)計(jì)目的和基本要求：1、課程設(shè)計(jì)目的大學(xué)本科學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和提高是大學(xué)本科教育的一個(gè)重要內(nèi)容，單片機(jī)原理及應(yīng)用是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。如何讓學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，迅速掌握應(yīng)用技術(shù)，實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)起著非常重要的作用。本課程設(shè)計(jì)的目的，是讓學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)，首先建立起單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的概念，根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，掌握初步的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面得到實(shí)際的提高，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。2、課程設(shè)計(jì)基本要求：1) 在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用89S51單片機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制系統(tǒng)電路圖、編制系統(tǒng)程序流程圖、根據(jù)系統(tǒng)程序流程圖編制匯編源程序（或C51程序），進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試（運(yùn)用仿真軟件proteus或在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上）進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，最后提供課程設(shè)計(jì)報(bào)告。在此過(guò)程中，學(xué)生必須學(xué)會(huì)手冊(cè)的使用及相應(yīng)繪圖軟件的使用方法，使各方面的實(shí)際能力上得到一定的提高。2) 課程設(shè)計(jì)應(yīng)由學(xué)生本人獨(dú)立完成完成，嚴(yán)禁抄襲（對(duì)自己的設(shè)計(jì)不熟悉，讀不懂設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵功能部分，對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不清楚，對(duì)設(shè)計(jì)的功能不了解等），一經(jīng)驗(yàn)收教師認(rèn)定其抄襲行為，成績(jī)即為不及格。3) 認(rèn)真編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告，課程設(shè)計(jì)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)格式見(jiàn)附錄2二、題目描述及要求1、題目要求請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路，并且編寫(xiě)相應(yīng)的軟件，完成交通燈的管理任務(wù)。該控制任務(wù)應(yīng)該完成下列功能：1) 控制LED燈，完成交通燈的管理任務(wù)；2) 允許急救車(chē)優(yōu)先通過(guò)的要求。有急救車(chē)到達(dá)時(shí)，所有的交通信號(hào)燈為紅燈，以便讓急救車(chē)通過(guò)。假定急救車(chē)通過(guò)路口時(shí)間為20秒，急救車(chē)通過(guò)后交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)；3) 按照分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試的軟、硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程完成這個(gè)控制任務(wù)。4) 根據(jù)交通燈控制變化規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車(chē)，東西紅燈。過(guò)20秒鐘轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車(chē)，南北紅燈。過(guò)20秒鐘轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1；5)以按鍵為中斷申請(qǐng)，表示有急救車(chē)通過(guò)，所有的交通信號(hào)燈全紅20秒鐘。2、設(shè)計(jì)方案選擇與論證：交通燈控制系統(tǒng)，可由多種電路來(lái)構(gòu)成，我們這里提供三種方案供選擇：方案一：由普通的數(shù)字電路集成芯片組成這種方案的特點(diǎn)是：硬件設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，但用元器件多，電路比較復(fù)雜，焊接調(diào)試容易出錯(cuò)，而且不利于智能控制，調(diào)時(shí)電路復(fù)雜。方案二：用VHDL語(yǔ)言編程控制這種方案的特點(diǎn)是：硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，電路結(jié)構(gòu)清晰，電路比較復(fù)雜 ，VHDL語(yǔ)言編程控制硬件，可方便的進(jìn)行仿真，調(diào)試。方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制采用單片機(jī)控制，可提高電路的可靠性與穩(wěn)定性，硬件電路比較簡(jiǎn)單，主要用軟件來(lái)控制，控制方式靈活多樣，能滿(mǎn)足不同情況的控制，可利用中斷等方式通過(guò)程序來(lái)方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)。綜合以上三種方案的特點(diǎn)，結(jié)合我們自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，我們采用方案三，選擇常用的51系列單片機(jī)構(gòu)成。三、LED燈簡(jiǎn)介1、 LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識(shí) ，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。 發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為圖1發(fā)光二極管的構(gòu)造圖p-n 結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng) LED 。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 2、 LED 光源的特點(diǎn)1）. 電壓： LED 使用低壓電源，供電電壓在 6-24V 之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。 2）. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% 3）. 適用性：很小，每個(gè)單元 LED 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易 變的環(huán)境 4）. 穩(wěn)定性： 10 萬(wàn)小時(shí)，光衰為初始的 50% 5）. 響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)， LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí) 6）. 對(duì)環(huán)境污染：無(wú)有害金屬汞 7）. 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃 綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的 LED ，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色 8）. 價(jià)格： LED 的價(jià)格比較昂貴，較之 于白熾燈，幾只 白熾燈 的價(jià)格就可以與一只LED燈的價(jià)格相當(dāng)，而通 常每組信號(hào)燈需由上 300 500 只二極管構(gòu)成。 圖2 LED燈3、單色光 LED 的種類(lèi)及其發(fā)展歷史最早應(yīng)用半導(dǎo)體 P-N 結(jié)發(fā)光原理制成的 LED 光源問(wèn)世于 20 世紀(jì) 60 年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是 GaAsP ，發(fā)紅光（ p =650nm ），在驅(qū)動(dòng)電流為 20 毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約 0.1 流明 / 瓦。70 年代中期，引入元素 In 和 N ，使 LED 產(chǎn)生綠光（ p =555nm ），黃光（ p =590nm ）和橙光（ p =610nm ），光效也提高到 1 流明 / 瓦。到了 80 年代初，出現(xiàn)了 GaAlAs 的 LED 光源，使得紅色 LED 的光效達(dá)到 10 流明 / 瓦。90 年代初，發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍(lán)光的 GaInN 兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2000 年，前者做成的 LED 在紅、橙區(qū)（ p =615nm ）的光效達(dá)到 100 流明 / 瓦，而后者制成的 LED 在綠色區(qū)域（ p =530nm ）的光效可以達(dá)到 50 流明 / 瓦四、芯片的選擇與簡(jiǎn)介1、核心芯片AT89C51單片機(jī)的說(shuō)明 （1）主要特性： 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線(xiàn)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路（2）.管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 AT89C51 圖3 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1 后，被內(nèi)部 上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 圖4RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。（3）振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（4）芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2、中央處理器（CPU）CPU是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的中央處理單元，主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列構(gòu)成。2.1運(yùn)算器運(yùn)算器用來(lái)完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，它是AT89C51內(nèi)部處理各種信息的主要部件。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器（ACC）、暫存寄存器（TMP1、TMP2）和狀態(tài)寄存器（PSW）組成。（1）算術(shù)邏輯單元（ALU）：AT89C51中的ALU由加法器和一個(gè)布爾處理器組成。（2）累加器（ACC）：用來(lái)存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。（3）暫存寄存器（TMP1、TMP2）：用來(lái)存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的另一個(gè)操作數(shù)，它對(duì)用戶(hù)不開(kāi)放。（4）狀態(tài)寄存器（PSW）：PSW是一個(gè)8位標(biāo)志寄存器，用來(lái)存放ALU操作結(jié)果的有關(guān)狀態(tài)。2.2控制器控制器是單片機(jī)內(nèi)部按一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件?？刂破髦饕沙绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID和定時(shí)控制電路等構(gòu)成。程序計(jì)數(shù)器PC是專(zhuān)門(mén)用于存放現(xiàn)行指令的16位地址的。CPU就是根據(jù)PC中的地址到ROM中去讀取程序指令碼和數(shù)據(jù)，并送給指令寄存器IR進(jìn)行分析。指令寄存器IR用于存放CPU根據(jù)PC地址從ROM中讀出的指令操作碼。指令譯碼器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應(yīng)于某一特定操作的信號(hào)。定時(shí)控制邏輯中定時(shí)部件用來(lái)產(chǎn)生脈沖序列和多種節(jié)拍脈沖。2.3寄存器寄存器陣列是單片機(jī)內(nèi)部的臨時(shí)存放單元或固定用途單元，包括通用寄存器組和專(zhuān)用寄存器組。通用寄存器組用來(lái)存放過(guò)渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高CPU的運(yùn)行速度。專(zhuān)用寄存器組主要用來(lái)指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示指令運(yùn)行的狀態(tài)。3、存儲(chǔ)器AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和4Kb的閃存程序存儲(chǔ)器(Flash)，當(dāng)不夠使用時(shí)，可分別擴(kuò)展為64Kb外部存儲(chǔ)器和64Kb外部程序存儲(chǔ)器，它們的邏輯單元是分開(kāi)的，并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式。這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)稱(chēng)為哈弗型結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。程序存儲(chǔ)器是可讀不可寫(xiě)的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是即可讀也可寫(xiě)的，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)暫存和數(shù)據(jù)緩沖等。AT89C51單片機(jī)對(duì)外部電路進(jìn)行控制或交換信息都是通過(guò)I/O端口進(jìn)行的。單片機(jī)的I/O端口分為并行I/O端口和串行I/O端口，它們的結(jié)構(gòu)和作用并不相同。（1）并行I/O端口A(yíng)T89C51有四個(gè)8位并行I/O端口，分別命名為P0口、P1口、P2口和P3口，它們都是8位準(zhǔn)雙向口，每次可以并行輸入或輸出8位二進(jìn)制信息。（2）串行I/O端口 AT89C51有一個(gè)全雙工的可編程串行I/O端口，它利用了P3口的第二功能，即將P3.1引腳作為串行數(shù)據(jù)的發(fā)送線(xiàn)TXD，將P3.0引腳作為串行數(shù)據(jù)的接收線(xiàn)RXD。4、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器AT89C51內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1），T0和T1分別由兩個(gè)8位寄存器構(gòu)成，其中T0由THO（高8位）和TL0(低8位)構(gòu)成，T1由TH1（高8位）和TL1（）低8位構(gòu)成。TH0、TL0、TH1、TL1都是SFR中的特殊功能寄存器。T0和T1在TCON和TMOD的控制下可工作在定時(shí)器模式下或計(jì)數(shù)器模式下，每種模式下又有不同的工作方式。當(dāng)定時(shí)或計(jì)數(shù)益處時(shí)可申請(qǐng)中斷。5、中斷系統(tǒng)單片機(jī)中的中斷系統(tǒng)指CPU暫停在正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而為中斷源服務(wù)（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），在執(zhí)行完終端服務(wù)程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過(guò)程所需要的部分電路。AT89C51的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器IE、中斷優(yōu)先控制器IP、定時(shí)器控制器TCON（中斷標(biāo)志寄存器）等構(gòu)成，IE、IP、TCON均為SFR特殊功能寄存器。6、內(nèi)部總線(xiàn) 總線(xiàn)是用于傳送信息的公共途徑，總線(xiàn)可分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)。單片機(jī)內(nèi)的CPU、存儲(chǔ)器、I、O接口等單元部件都通過(guò)總線(xiàn)連接到一起。采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線(xiàn)的根據(jù)，提高系統(tǒng)可靠性，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部總線(xiàn)是單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)是公用的。7 、AT89C51單片機(jī)工作方式復(fù)位方式單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。（1） 復(fù)位原理 AT89C51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號(hào)由RESET（RST）引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí)，只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。復(fù)位后，PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H。片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變。（2） 常用復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種，如圖所示。圖5單片機(jī)復(fù)位電路（3） AT89C51時(shí)鐘電路振蕩器于時(shí)鐘電路單片機(jī)內(nèi)各部件之間有條不紊的協(xié)調(diào)工作，其控制信號(hào)是在一種基本節(jié)拍的指揮下按一定時(shí)間順序發(fā)出的，這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序。而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的單級(jí)反向放大器，如圖所示：圖6 AT89C51內(nèi)部振蕩電路圖引腳XTAL1為反相器輸入端，XTAL2為反相器輸出端。當(dāng)在放大器兩個(gè)引腳上外接一個(gè)晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件時(shí)，便構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，如下圖所示：圖7 內(nèi)部振蕩器等效電路圖五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)方框圖電 源信號(hào)燈AT89C51 震 蕩部 分復(fù) 位電 路 圖82、工作原理 交通燈的亮、滅由P0口引腳P0.0、P0.4、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5的高、低電平控制，高電平時(shí)亮，低電平時(shí)滅。即東西紅燈亮 P0.0=1 東西紅燈滅 P0.0=0東西綠燈亮 P0.2=1 東西綠燈滅 P0.2=0東西黃燈亮 P0.1=1 東西黃燈滅 P0.1=0南北紅燈亮 P0.3 =1 南北紅燈滅 P0.3=0南北綠燈亮 P3.5 =1 南北綠燈滅 P3.5=0南北黃燈亮 P3.4 =1 南北黃燈亮 P3.4=03、交通燈狀態(tài)分析 十字路口交通燈如下圖所示，將12個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào) 圖9這12個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)1（S1）：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮。狀態(tài)2（S2）：南北綠燈（3、9）滅，黃燈（2、8）亮，東西仍為紅燈（4、10）亮。狀態(tài)3（S3）：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。狀態(tài)4（S4）：東西綠燈（6、12）滅，黃燈（5、11）亮，南北仍為紅燈（1、7）亮。 具體的延時(shí)程序：mov tmod,#01h ;定時(shí)器T0工作方式mov th0,#03ch mov tl0,#0b0h ;延時(shí)mssetb tr0 ;啟動(dòng)T0工作loop1:jbc tf0,loop2;100ms到，即TF0=1，轉(zhuǎn)到loop2，并清TF0sjmp loop1 ;未到ms，再檢查T(mén)F0loop2: 以上程序延時(shí)100毫秒，用軟件循環(huán)的方法，循環(huán)幾次就是幾百毫秒，如下loop0: mov tmod,#01h ;定時(shí)器T0工作方式mov th0,#03ch mov tl0,#0b0h ;延時(shí)mssetb tr0 ;啟動(dòng)T0工作loop1:jbc tf0,loop2;100ms到，即TF0=1，轉(zhuǎn)到loop2，并清TF0sjmp loop1 ;未到ms，再檢查T(mén)F0loop2: djnz r1,loop0;r1=r1-1，r1不為時(shí)，轉(zhuǎn)到loop0，繼續(xù)循環(huán)，r1=0，退出循環(huán)以上程序，r1=100時(shí)為10秒，r1=300為30秒，所以具體延時(shí)時(shí)間由r1決定。把它放在函數(shù)delay中。供以后調(diào)用，六、電路原理圖1、 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖10 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以AT89C51為核心,外加時(shí)鐘電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),成本相對(duì)較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求.89c51單片機(jī)系列是在MCS-51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOS低功耗的特點(diǎn).時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過(guò)XTAL1,XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12MHz的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為1us,C1,C2為30pF。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效.上電自動(dòng)復(fù)位通過(guò)電容C3和電阻R2來(lái)實(shí)現(xiàn),按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上拉電阻P0口是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用的I/O接口。它包括一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)緩沖器、輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成 在輸出數(shù)據(jù)時(shí)，由于輸出級(jí)是漏極開(kāi)路電路，要使“1”信號(hào)正常輸出，必須外接上拉電阻。電路圖如下圖11 外接上拉電阻 2、交通燈電路圖3、總的電路圖 4、救護(hù)車(chē)來(lái)時(shí)處理;中斷程序;INT0有信號(hào)時(shí)中斷wbi:push p0;保存中斷時(shí)交通燈狀態(tài)mov a,r1;保存剩余的時(shí)間 mov p0,#09h; mov r1,#0c8h; lcall delay;mov r1,apop p0 retiINT0信號(hào)有下降沿時(shí)，產(chǎn)生中斷，保存中斷時(shí)交通燈狀態(tài)，并保存剩余的時(shí)間，以便20秒后恢復(fù)七、程序流程圖開(kāi) 始初始化時(shí)鐘程序東西綠南北紅剩余時(shí)間20S？東西黃南北紅東西方向剩余時(shí)間3S？南北綠東西紅南北方向剩余間20S？南北黃東西紅南北方向剩余時(shí)間3S？否否否否否開(kāi)始外部中斷初始化延時(shí)20秒東南西北紅燈亮5秒倒計(jì)時(shí)顯示保存燈亮狀態(tài)及延時(shí)八、程序源代碼ORG 0000H ;起始地址為Hajmp main org 0003h ;中斷向量 ajmp wbi ;INT0有信號(hào)時(shí)中斷 org 0030h;主程序入口地址main:setb it0setb ex0setb ea;東西南北都紅燈mov p0,#09h mov r1,#0ah;延時(shí)slcall delay ;調(diào)用延時(shí)子程序loop: ;東西紅燈，南北綠燈mov p0,#021hmov r1,#0c8h;延時(shí)slcall delay;調(diào)用延時(shí)子程序;東西紅燈，南北黃燈mov p0,#011hmov r1,#01eh;延時(shí)slcall delay;調(diào)用延時(shí)子程序;東西綠燈，南北紅燈mov p0,#0chmov r1,#0c8h;延時(shí)slcall delay;調(diào)用延時(shí)子程序;東西黃燈，南北紅燈mov p0,#0ahmov r1,#01eh;延時(shí)slcall delay;調(diào)用延時(shí)子程序sjmp loop ;開(kāi)始下一輪循環(huán);延時(shí)子程序;入口參數(shù)r1：延時(shí)時(shí)間單位：msdelay: ;子程序入口loop0: mov tmod,#01h ;定時(shí)器T0工作方式mov th0,#03ch mov tl0,#0b0h ;延時(shí)mssetb tr0 ;啟動(dòng)T0工作loop1:jbc tf0,loop2;100ms到，即TF0=1，轉(zhuǎn)到loop2，并清TF0sjmp loop1 ;未到ms，再檢查T(mén)F0loop2: djnz r1,loop0;r1=r1-1，r1不為時(shí)，轉(zhuǎn)到loop0，繼續(xù)循環(huán)，r1=0，退出循環(huán)ret;返回主程序;中斷程序;INT0有信號(hào)時(shí)中斷wbi:push p0;保存中斷時(shí)交通燈狀態(tài)mov a,r1;保存剩余的時(shí)間 mov p0,#09h; mov r1,#0c8h; lcall delay;mov r1,apop p0 retiendend;九、程序仿真1.0秒1秒2、1秒21秒3、21秒24秒4、24秒44秒5、44秒47秒6、47秒67秒7、救護(hù)車(chē)來(lái)了8、20秒后恢復(fù)原狀態(tài)十、課程設(shè)計(jì)總結(jié)此次單片機(jī)設(shè)計(jì)是根據(jù)AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)及交通燈在實(shí)際控制中的特點(diǎn)，做出一種用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈顯示的方法。同時(shí)給出了軟硬件設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟。這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)十字路口狀態(tài)預(yù)設(shè)為兩種，一種是正常狀態(tài)，另一種是緊急狀態(tài)，并分別用黃、紅、綠色燈的不同組合來(lái)表示。在設(shè)計(jì)中寫(xiě)出了控制基本原理以及控制的表現(xiàn)，同時(shí)也介紹了城市交通信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo),開(kāi)發(fā)途徑及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能和數(shù)據(jù)地理編碼，介紹了用于城市交叉路口的三色程控交通信號(hào)控制方案，對(duì)其電源供電、發(fā)光二極管構(gòu)成的負(fù)載結(jié)構(gòu)、燈色時(shí)間檢測(cè)都給出了詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)通過(guò)兩個(gè)多星期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)有了更深的體會(huì)。我了解和掌握了一些編程思想和對(duì)I/O口的使用。這次實(shí)訓(xùn)通過(guò)單片機(jī)的I/O口來(lái)控制交通燈。在編程的過(guò)程中，可以說(shuō)是比較順利，只是摸仿其他的編程思路，再加上一些自己的思想來(lái)滿(mǎn)足這次實(shí)訓(xùn)的任務(wù)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的操作，了解了交通燈的發(fā)展歷史及其工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，編寫(xiě)了相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序，并調(diào)試運(yùn)行成功，使理論與實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，在鞏固理論知識(shí)的同時(shí)鍛煉了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。而且，在本次實(shí)驗(yàn)中，掌握了中斷處理程序和延時(shí)程序的應(yīng)用，本程序用到的延時(shí)程序是采用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器相結(jié)合的方法，充分利用了單片機(jī)的硬件資源，提高了執(zhí)行效率。還知道了如何保護(hù)進(jìn)入中斷前的狀態(tài)，使得中斷程序執(zhí)行完畢后能回到交通燈中斷前的狀態(tài)。通過(guò)這次的實(shí)訓(xùn)，對(duì)單片機(jī)的I/O口的使用的條件有更深的理解，對(duì)單片機(jī)的各個(gè)管腳功能的理解也加深了，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步。這兩周的實(shí)習(xí)真的有點(diǎn)郁悶，程序里面的好多內(nèi)容不懂，自我感覺(jué)是單片機(jī)我們所學(xué)的內(nèi)容還不足以編出這兩個(gè)程序，但是只好硬著頭皮去看去理解。但在學(xué)習(xí)過(guò)程中也充滿(mǎn)了樂(lè)趣，當(dāng)看懂了程序的一些語(yǔ)句，畫(huà)出了要求的設(shè)計(jì)圖，那我喜悅那種成就感油然而生。 這次實(shí)習(xí)讓我受益匪淺，無(wú)論從知識(shí)上還是其他的各個(gè)方面。上課的時(shí)候的學(xué)習(xí)從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)真正的單片機(jī)，只是從理論的角度去理解枯燥乏味。但在實(shí)習(xí)中見(jiàn)過(guò)甚至使用了單片機(jī)及其系統(tǒng)，能夠理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)，開(kāi)闊了眼界，提高了單片機(jī)知識(shí)的理解和水平。在這次課程設(shè)計(jì)中又讓我體會(huì)到了合作與團(tuán)結(jié)的力量，當(dāng)遇到不會(huì)或是設(shè)計(jì)不出來(lái)的地方，我們就會(huì)在QQ群里討論或者是同學(xué)之間相互幫助。團(tuán)結(jié)就是力量，無(wú)論在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)中還是在以后的工作中，團(tuán)結(jié)都是至關(guān)重要的，有了團(tuán)結(jié)會(huì)有更多的理念、更多的思維、更多的情感。 單片機(jī)是很重要的一門(mén)課程，老師和一些工作的朋友都曾說(shuō)過(guò)，如果學(xué)好一門(mén)單片機(jī)，就憑這個(gè)技術(shù)這門(mén)手藝找一個(gè)好工作也不成問(wèn)題。盡管我們?cè)谡n堂學(xué)到的內(nèi)容很有限，但在以后的學(xué)習(xí)中單片機(jī)還需要好好的深入研究和學(xué)習(xí)，學(xué)好了單片機(jī)也就多了一項(xiàng)生存的本錢(qián)。最后感謝老師對(duì)我們的精心指導(dǎo)和幫助，感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。來(lái)源：( - 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)心得_逆流的風(fēng)_新浪博客十一、參考文獻(xiàn)1胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù) M. 北京：清華大學(xué)出版，19962付家才. 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.53余錫存 曹?chē)?guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.74雷麗文 等.微機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，1997.25蔣萬(wàn)君 .在論循環(huán)時(shí)序電路的簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)J .機(jī)電一體化，2005 第5期6李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19997李廣第等單片機(jī)基礎(chǔ)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200131