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1、1一 设计题目 .1二 设计目的要求和意义 .12.1设计目的要求 .12.2 系统设计意义 .1三 系统硬件电路图设计 .23.1 系统结构框图 .23.2 系统硬件电路图 .23.3 电路设计 PCB图 .3四 程序流程图与源代码 .44.1 程序流程图 .44.2 程序源代码 .4五 系统功能分析与说明 .55.1 微处理器 .55.2 复位电路的设计 .95.3 二极管输出电路 .95.4 晶振电路 .105.5 制作 PCB图 .10六 设计体会 .12七 参考文献 .13一 设计题目 按桂林市微笑堂十字街的交通规则用 AT89S51单片机控制红、绿、黄交通灯亮及闪烁时间与顺序。二
2、设计目的要求和意义2.1设计目的要求1通过单片机最小系统的设计，了解常用单片机应用系统开发手段和过程，进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理，并能初步掌握一般单片机控制系统的编程和应用，从而进一步加深对单片机理论知识的理解。2 掌握单片机内部功能模块。如定时器/计数器、中断系统、存储器、I/O 口等；3 掌握单片机的接口及相关外围芯片的特性、使用与控制方法；4 掌握单片机的编程方法，调试方法；5 掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基础。6.学会使用并熟练掌握电路绘制软件 Protel99SE（或 ） ；7.掌握电路图绘制及 PCB图布线技巧。2.2 系统设
3、计意义1、在系统掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤。2、完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计。3、完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。5、通过单片机应用系统的设计将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力；领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。3三 系统硬件电路图设计3.1 系统结构框图本系统的设计思想：1、 以 P0
4、口作为输出口，控制六个发光二极管的亮灭，模拟交通灯控制。2、 观察发光二极管的状态是否满足实验要求。3、 设某十字路口 P0.0-P0.2为南、北方向，P0.3-P0.5 为东、西方向。初始状态为东、西红灯南、北绿灯亮延时 18秒后，东西红灯亮南北黄灯闪烁，然后东、西路口绿灯亮，南、北路口红灯亮，东、西路口通车。延迟一段时间后，东、西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。黄灯闪烁若干次后，东、西路口红灯亮，南、北路口绿灯亮，南、北方向通车。延迟一段时间后，南、北路口绿灯灭，黄灯闪烁。黄灯闪烁若干次后，再切换到东、西路口方向。本实验所用发光二极管为共阳极，故输出低电平时二极管亮。单片机复位电路时钟电路显示电
5、路图 1 系统结构图3.2 系统硬件电路图用 Protel99SE绘制的硬件电路原理图如下：图 2是系统设计原理图，在复位电路中，其中 10K的电阻为电容放电提供回路，同时也减小了对单片机复位口的冲击。系统比较简单，主要是通过对 AT89S51编程序来处理。4图 2系统原理图3.3 电路设计 PCB图本次小系统的设计要求设计的电路板实单面板，PCB 的生成，主要是在绘制好电路原理图之后，定义各个元器件的封装形式，生成网络表之后，在新建的 PCB中导入网络表，即可自动生成 PCB。根据元器件之间的飞线，设置各个参数之后手动布线。本次设计的 PCB图如图 3所示。图 3 电路 PCB图5四 程序流
6、程图与源代码4.1 程序流程图图 4程序流程图4.2 程序源代码ORG 0000HLOOP:MOV P0,#0F3H MOV R1,#3 LOOP0:LCALL DE6SDJNZ R1,LOOP0MOV R2,#6 LOOP2:MOV P0,#0F5HLCALL DE02SMOV P0,#0F7HLCALL DE02SDJNZ R2,LOOP2MOV P0,#0DEH 开始东西红灯亮，南北绿灯亮延时 18 秒延时 18 秒东西黄灯闪烁，南北红灯亮东西红灯亮，南北黄灯闪烁东西绿灯亮，南北红灯亮6MOV R1,#3LOOP3:LCALL DE6SDJNZ R1,LOOP3MOV R2,#6LOOP
7、4:MOV P0,#0EEHLCALL DE02SMOV P0,#0FEHLCALL DE02SDJNZ R2,LOOP4LJMP LOOPDE6S:MOV R5,#50 SJMP DE1DE02S:MOV R5,#08HDE1:MOV R6,#200DE2:MOV R7,#126DE3:DJNZ R7,DE3DJNZ R6,DE2DJNZ R5,DE1RETEND五 系统功能分析与说明本系统主要是实现对交通灯的控制功能。本最小系统包括微处理器、复位模块、二极管输出模块、晶振模块，下面详细的介绍了各模块的功能：5.1 微处理器本系统微处理器用的是 AT89S51单片机，下面详细介绍 AT89S
8、51的功能和引脚图。AT89S51单片机是美国 ATMEL公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8位单片机，片内含 4K bytes的可系统编程的 Flash只读程序存储器，器件采用 ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准 8051指令系统及引脚。它集 Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价 AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89S51是一个低功耗，高性能 CMOS 8位单片机，片内含 8k Bytes ISP(In-system pro
9、grammable)的可反复擦写 1000次的 Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及 89C51引脚结构，如图 4芯片内集成了通用 8位中央处理器和 ISP Flash存储单元，功能强大7的微型计算机的 AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40 个引脚，8k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级2层中断嵌套中断，2 个 16位可编程定时计数器,2 个全双
10、工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。图 5 AT89S51引脚图引脚排列及功能：AT89S51/LS51 具有 PDIP，TQFP 和 PLCC三种封装形式。1) P08位、开漏极、双向 I/O口P0口可作为通用 IO口，但须外接上拉电阻；作为输出口，每个引脚可吸收 8个TTL的灌电流。作为输入时，首先应将引脚置 1。 P0口也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低 8位地址数据总线的复用线。在该模式下，P0 口含有内部上拉电阻。 在 Flash编程时，P0 口接收代码字节数据；在编程校验时，P0 口输出代码字节数据(需要外接上拉电阻)。 2) P1口8 位、双向 IO口，
11、内部含有上拉电阻P1口可作为普通 IO口。输出缓冲器可驱动 4个 TTL负载；用做输入时，先将引脚置 1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。P1 口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供拉电流。 在 Flash并行编程和校验时，P1 口可输入低字节地址。在串行编程和校验时，P15/MOSI，P16/MISO 和 P17/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。3) P2口具有内部上拉电阻的 8位双向 IO口P2口用做输出口时，可驱动 4个 TTL负载；用做输入口时，先将引脚置 1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。CPU访问外部 16位地
12、址的存储器时，P2 口提供高 8位地址。当 CPU用 8位地址寻址外部存储器时，P2 口为 P2特殊功能寄存器的内容。 在 Flash并行编程和校验时，P28口可输入高字节地址和某些控制信号。4) P3口具有内部上拉电阻的 8位双向口P3口用做输出口时，输出缓冲器可吸收 4个 TTL的灌电流；用做输入口时，首先将置 1，由内部上拉电阻抬为高电平。若外部的负载是低电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。 在与 Flash并行编程和校验时，P3 口可输入某些控制信号。P3口除了通用 IO功能外，还有替代功能，如下表 1所示。引脚 符号 说明P3.0 RXD 串行口输入P3.1 TXD 串行口输出P
13、3.2 INT0 外部中断 0P3.3 INT1 外部中断 1P3.4 T0 T0定时器的外部计数输入P3.5 T1 T1定时器的外部计数输入P3.6 WR 外部数据存储器的写选通P3.7 RD 外部数据存储器的读选通5) ALE/PROG地址锁存允许/编程脉冲信号端在 CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时，ALE 提供一个地址锁存信号，将低 8位地址锁在片外地址锁存器中。 在与 Flash并行编程时，该引脚也是编程负脉冲的输入端。 在正常操作状态下，该引脚端口输出恒定频率的脉冲。其频率为晶振频率的 16，可用做外部定时或其他触发信号。应注意，CPU 每次访问外部数据存储器时，都要丢失一个 ALE脉冲。 如果需要，则通过将 SFR(8EH)的第 0位置 1，可禁止 ALE操作，但在使用 MOVC或 MOVX指令时，ALE 仍然有效。也就是说，ALE 的禁止位不影响对外部存储器的访问。6) PSEN外部程序存储器读选通信号，低电平有效当 AT89S51LS
