遥控器控制的交通灯设计

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1、学 号 单片机原理及接口技术课程设计设计说明书遥控器控制的交通灯设计起止日期： 2014 年 1 月 6 日 至 2014 年 1 月 17 日学生姓名班级成绩指导教师 (签字 )计算机与信息工程学院计算机与信息工程学院2014 年年 1 月月 17 日日天津城建大学课程设计任务书20132014 学年学年 第第 1 学期学期专业 班级 学号 课程设计名称： 单片机原理及接口技术 设计题目： 遥控器控制的交通灯设计 完成期限：自 2014 年 1 月 6 日至 2014 年 1 月 17 日共 2 周设计依据、要求及主要内容：一设计的目的一设计的目的 1.进一步熟悉和掌握单片机系统设计和编程原

2、理。 2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性、控制方法。 3.通过设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。 4.通过实际程序设计和调试，掌握模块化程序设计方法和调试技术。 5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统的全过程， 为今后从事相应开发打下基础。二设计的基本要求二设计的基本要求 1.认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学 的设计思想和良好的设计作风。 2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。 3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。 4.设计的说明书要求简

3、洁、通顺，电路图内容完整、清楚、规范。三设计主要内容三设计主要内容 a) 设计实现功能 STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同 AT89S51）作为主控芯片，设计交通灯控制电 路。一是交通灯的正常指示设计；二是扩展遥控接收电路，实现交通灯运行的人为干预（可 设有全红灯按键、延长某方向信号按键、快速进入另一方向通行按键、恢复按键等功能）； 三是根据需要扩展 DS12C887、LCD1602 等相应的外围电路。 b) 原理图设计 1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。 2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。3.原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口

4、、输入/输出装置要一应俱全。 c) 程序调计 1.根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2.根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流 程图。 d) 程序调试 1.编写相关程序，并进行仿真。 2.将程序下载到单片机，进行运行调试。 e) 设计说明书 1.原理图设计说明 简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程 及顺序。 2.程序设计说明 对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较 详细的描述。 3.画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。指导教师（

5、签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期： 2014 年 1 月 2 日目目 录录第 1 章 单片机及调试软件的介绍1 1.1 单片机的简介1 1.1.1 单片机的发展历程 1 1.1.2 单片机的特点 1 1.1.3 MCS51 单片机内部结构 1 1.2 keil 软件介绍 2 1.2.1 keil 的概述 2 1.2.2 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 3 第 2 章 设计要求及原理3 2.1 设计实现的功能 .3 2.2 设计的要求4 2.3 设计的原理4 2.4 设计流程图 .4 第 3 章 红外遥控电路的设计6 3.1 红外通信原理 .6 3.2 红外接收部分 .7

6、 3.3 红外发射部分 .8 第 4 章 系统软件程序的设计与调试9 4.1 程序主体设计思路 .9 4.2 系统延时设计9 4.3 系统中断设计 .9 4.4 红外遥控设计.10 4.5 设计的调试.11 总 结.12 参考文献13 附 录.140第第 1 章章 单片机及调试软件的介绍单片机及调试软件的介绍1.11.1 单片机的简介单片机的简介1.1.11.1.1 单片机的发展历程单片机的发展历程单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。在 MCS-51 系列单片机中，有两个子系列：51 子系列和 52

7、 子系列。每个子系列有诺干中型号。51系列有 8051、8751 和 8031 三个型号，后来经过改进产生了 80c51、87c51、80c31 三个型号；52 系列有5021、8752、8032 三个型号，改进后的型号是 80c52/87c52、80c32。改进后的型号更加省电。52 系列比对应的 51 系列增加了定时器 T2 并将内部程序存贮器增加到 8KB。Inter 公司停止生产 MCS-51 系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与 Mcs-51 兼容的单片机。现在生产 mcs-51 兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是 AT8

8、9C51/AT89s51 等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，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 1、2、3、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，引角的多功能化，以及低电压底功耗。1.1.21.1.2 单片机的特点单片机的特点（1）性价比高，开发周期短，易于产品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，（3）功能完善，接口多样，（4）低功耗、低电压一般电源供电电压在 53V 范围内单片机都能正常工作，供电

9、的下限可达 12V。（5）总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。外部总线增加了 I2C 及 SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。1.1.31.1.3 MCSMCS5151 单片机内部结构单片机内部结构.一个 8 位的中央处理器 CPU（又称为微处理器）有 128 字节 的片内数据存储器 RAM。.4KB 片内 程序存储器 ROM 或 EPROM.片内 18 个 特殊功能寄存器（SFR）.4 个 8 位 的并行输入输出 I/O 口（PIO）.1 个 串行口 I/O（SIO/UART）完成单片机与其他微机的之间的串行通信.2/3

10、个 16 位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER）1.可处理 5 个中断源，两级可程序优先级的中断系统图 1 单片机的内部结构图1.21.2 keil 软件介绍软件介绍1.2.11.2.1 keil 的概述的概述Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C来开发，体会更加深刻。Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就

11、能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为 CPU 可以执行的机器码有两种方法，一种 Keil 软件图标是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 MCS-51 单片机的汇编软件有早期的 A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51 系列单片机的软件，这从近

12、年来各仿真机厂商纷纷宣2布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用 51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件） ，即使不

13、使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。1.2.21.2.2 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构单片机软件开发系统的整体结构C51 工具包的整体结构，其中 uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51 连

14、接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。使用独立的 Keil 仿真器时，注意事项* 仿真器标配 11.0592MHz 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 * 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 * 仿真芯片的 31 脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内 ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚

15、相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部 ROM（其CPU 的/EA 引脚接至低电平）的目标系统中使用。3第第 2 2 章章 设计要求及原理设计要求及原理2.12.1 设计实现的功能设计实现的功能STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同 AT89S51）作为主控芯片，设计交通灯控制电路。一是交通灯的正常指示设计；二是扩展遥控接收电路，实现交通灯运行的人为干预（可设有全红灯按键、延长某方向信号按键、快速进入另一方向通行按键、恢复按键等功能） ；三是根据需要扩展 DS12C887、LCD1602 等相应的外围电路。2.22.2 设计的要求设计的要求利用 AT89C51 单片机的 P1 端口的接

16、LED 来模拟交通路口的红绿黄灯，用遥控按键来模拟有突发情况是的情形。P1 端口的 P1.0 到 P1.2 所接的 LED 分别表示东西路口的红、黄、绿灯，P1.3 到 P1.5 所接的LED 分别表示南北路口的红、黄、绿灯。P3.2 接按钮，模拟产生外部中断。正常情况下按照正常指示进行点亮当发生突发情况时外部产生中断，单片机响应中断并转向中断程序，完成后返回原程序。2.32.3 设计的原理设计的原理设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。4图 2 交通灯的正常指示2.42.4 设计流程图设计流程图NOYES开 始置口地址外部中断初始化东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮延时 20 秒东西路口黄灯亮，南北路口红灯亮延时 5 秒东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮延时 20 秒东西路口红灯亮