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1、毕业论文用8051单片机设计 一交通信号灯模拟控制系统目 录摘要. 8前言. 91AT89C51单片机的性能参数和工作原理.101.1AT89C51单片机的简要介绍.101.1.1 8051单片机的基本结构.101.1.2 51单片机管脚说明.121.1.3 各端口工作原理讲解.141.1.4 51单片机的时钟及复位. 182.1定时器、计数器的基本结构及工作原理. 192基于Keil单片机编译软件的C语言编程以及使用该软件开发单片机程序的方法. 242.1 基于Keil单片机编译软件的C语言编程. 242.1.1 Keil单片机编译软件的简单介绍. 242.1.2 Keil单片机编译软件的使
2、用. 242.1.3 基于Keil单片机编译软件的C语言编程简介. 273交通信号灯模拟控制系统的工作原理、程序流程和硬件结构介绍. 293.1交通信号灯模拟控制系统的工作原理的讲解. 293.2交通信号灯模拟控制系统的程序流程介绍.303.3交通信号灯模拟控制系统的硬件结构介绍. 324交通信号灯模拟控制系统的工作测试仿真介绍. 334.1仿真软件Proteus 6简介. 334.2交通信号灯模拟控制系统的工作测试仿真. 344.2.1 控制系统程序分析. 345 总体结论. 41致谢. 42参考文献. 43基于AT89C51单片机的交通信号灯模拟控制系统设计及仿真摘 要：设计一种基于AT8
3、9C51超低功耗单片机的交通信号灯模拟控制系统，详细阐明了交通信号灯模拟控制系统的工作原理，实现了一般交通信号灯控制系统的主要功能及要求，具有实用性。该系统充分利用了AT89C51单片机的特点，使用现今单片机广泛采用的C语言编制了系统程序，并利用Keil uVision3软件进行编译运行，最终通过Proteus完成了模拟控制系统的仿真。关键词：AT89C51单片机；交通信号灯模拟控制系统；Keil软件；C语言；Proteus软件；系统仿真前 言本文以一般情况下的交叉十字路口的交通情况为背景，设计并介绍一种通用性很强的交通信号灯模拟控制系统，最终完成系统的仿真达到了设计目标。系统的核心是AT89
4、C51超低功耗单片机，利用Keil软件进行控制程序的开发来对交通信号灯模拟控制系统的模拟及控制。文中详细阐述了AT89C51单片机的性能参数和工作原理，并介绍了基于Keil单片机编译软件的C语言编程以及使用该软件开发单片机程序的方法，说明了设计的交通信号灯模拟控制系统的工作原理、程序流程和硬件结构等相关技术，指出了该系统的特点。另外，文中还简单介绍了电子仿真软件Proteus 6的特点及使用方法。 1AT89C51单片机的性能参数和工作原理1.1AT89C51单片机的简要介绍微控制器是交通信号灯模拟控制系统的核心,它完成对模拟信号的输入接受处理和控制信号的输出控制外部设备的功能。AT89系列单
5、片机是通用性强、功耗小、使用广泛、性能优良的微处理芯片。考虑本设计的具体设计要求，选择AT89C51单片机作为控制核心，它是高性能8位微处理芯片，兼容MCS-51，具有4KB的FLASH存储空间，32个全双工可编程I/O口，两个16位的定时器/计数器以及6个中断源等特点，大大的简化了系统设计。1.1.1 8051单片机的基本结构在介绍单片机的内部结构之前，我们先了解下我们现在正在使用的计算机五个组成部分：运算器：用于实现算术和逻辑运算。计算机的运算和处理都在这里进行；控制器：是计算机的控制指挥部件，使计算机各部份能自动协调的工作；存储器：用于存放程序和数据；（又分为内存储器和外存储器，内存储器
6、就如我们电脑的硬盘，外存储器就如我们的U盘）输入设备：用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）；输出设备：输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。注：1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（Central Processing Unit）,简称CPU。2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。典型系列单片机是由下图所示的器件组成的：1 中央处理器（CPU）：刚刚讲过，需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码；2 内部数据存储器（RAM）：8051芯片共有256个RAM单元，其中
7、后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解），能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。地址范围为00HFFH（256B）。是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。3 内部程序存储器（ROM）：在前面也已讲过，8051内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为0000HFFFFH（64KB）。4 定时器/计数器8051共有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠
8、内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。5 并行I/O口MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。6 串行口MCS-51有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。7 中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。共有5个中断源，即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别。8 时钟电
9、路MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率为12MHZ。1.1.2 51单片机管脚说明MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照-单片机引脚图：l P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。l P1.0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。l P3.0P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。这4个I/O口具有不完全相同的功能，需要不同等待。P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时，
10、当做数据总线（如图1中的D0D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供
11、的，即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）。ALE 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。参见图2（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中ALE与4LS373锁存器的G相连接，当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。由于ALE是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲，当系统中未使用外部存储器时，ALE脚也会有六分之一的固定频率输出，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外
12、部ROM单元的读操作。1、内部ROM读取时，PSEN不动作；2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。EA/VPP 访问和序存储器控制信号1、接高电平时：CPU读取内部程序存储器（ROM）扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时自动读取外部ROM。2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V输入VSS
