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1、中北大学信息与通信工程学院计算机控制技术课程设计说明书1 引言随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的各种系统也越来越多。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。本次设计为十字路口交通灯控制系统设计,硬件部分它以单片机为核心，软件部分它结合定时/计数等知识进行程序编译。2 设备及功能介绍 2.1 所需设备AT89C51一片,LED灯十二只，按钮开关两个，电阻12个，电源。2.2
2、 芯片功能介绍AT89C51引脚图及管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时
3、，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电
4、流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST
5、脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机
6、器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3 仿真软件介绍随着单片机功能不断完善，单片机在越来越多的领域得以应用。按照传统的模式，在单片机应用系统整个项目开发过程中先根据系统要求设计原理图，
7、绘制PCB电路图，制作电路板，焊接元器件，然后进行软件编程，通过仿真器对系统硬件和软件调试，最后将调试成功的程序固化到单片机的程序存储器中。无论是从硬件成本上。还是从调试周期上，传统开发模式的效率都有待提高。基于Proteus和Keil接口仿真平台是可以进行仿真、调试、制板并最大限度的软件模拟的单片机的开发平台，可极大地提高单片机应用系统的开发过程Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Iabcenter公司开发的，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，已有近20年的发展历史，是目前唯一能够对各种微处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有硬件目标原形时
8、就可对系统进行调试、测试与验证。Keil C51是美国Kell Software公司出品的51系列兼容单片机软件开发系统，提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。正是由于Proteus逼真、强大的协同仿真能力。与Keil联合使用，可以大大提高开发效率，最大限度地减小对硬件的依赖。4 总体设计方案4.1 程序流程图主绿支红主黄支红4S后是主干道来3辆车开 始主红支绿判断25S是否已到支干道是否来车是主绿支红是否否4.2主要设计思想1)在一个十字路口的一条主干道和一条支干道分别装上一套红、绿、黄三种信号灯。2)在一般情况下，主干道上的绿灯常亮，而支干道总是红灯。3)当检测到支干道上来车时，主
9、干道的绿灯转为黄灯，持续4S后，又变为红灯，同时支干道由红灯变为绿灯。4）支干道绿灯亮后，或者检测到主干道上来了三辆车，或者虽未来三辆车，但绿灯已经持续了25秒，则支干道立即变为黄灯，同时主干道由红灯变为绿灯。4.3 原理图4.4 PROTEUS 仿真图一般情况下，主干道绿灯常亮，支干道红灯常亮支干道来车时，主干道黄灯，支干道红灯4S后，主干道为红灯，支干道为绿灯主干道来了3辆车或者支干道绿灯亮了25S，则支干道为黄灯，主干道为绿灯4S后，主干道为绿灯，支干道为红灯5 PCB图5.1 平面图5.2 3D预览图6 程序清单#define uchar unsigned char#define ui
10、nt unsigned int#include sbit zhigd=P32;sbit zhugd=P33;uchar tt;void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void timer0 () interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; tt+;void main()TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; ET0=1; TR0=1;IT0=1; IT1=1; EA=1
11、; P2=0xdd;while(1) if(zhigd=0) EX0=1; P2=0xbd; delay(2000); P2=0xeb; EX0=0;if(zhugd=0)EX1=1;P2=0xd7;delay(2000);P2=0xdd;EX1=0;if(tt=25)P2=0xdd; 7 设计心得通过此次课程设计,结合所学的微机原理与接口技术这门课程的知识，对其应用之一交通灯控制器进行设计与实现。总体感觉收获比较多，因为可以将书本上的知识应用到实践当中。刚开始的时候，翻阅了一些资料，还是没有什么头绪，后来在老师和同学的帮助下，终于找到了入口点，接下来的事情就相对的容易一些了。首先，把握整个的设计的大概的流程，然后再对每一个分快进行设计，最后进行调试。此次课程设计感觉收获很多，比如，翻阅资料提高了自学能力，和同学一起讨论汲取别人的长处。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是C语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。8 参考文献1 李顺增.微机原理与接口技术.北京：机械工业出版社出版社，20052 顾德英.计算机控制技术.北京：北京邮电大学出版社，2007第 1 页/共 10 页
