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1、1. 引言 22.总体设计方案 32.1.总体要求32.2.设计目的33.硬件设计说明 43.1. AT89C51 简介： 43.2. LED数码管显示模块73.2.1. 七段数码显示器： 73.2.2. LED 数码管： 73. 3.复位电路83. 4.晶振电路93.5.74LS164驱动数码管电路93.5.1. 器件功能作用 93.5.2. 概述 93.5.3. 特性 103.5.4. 功能图 103.5.5. 引脚信息 113.5.6. 功能表（真值表） 133.6. 硬件原理框图： 144. 软件设计思想及流程 144.1.设计思想 144.2.设计序流程图： 164.3.效果图 17
2、5.主程序 186.参考资料 237.附录 231.引言交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的 日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得 以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故 有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深 入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的 单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机 方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。本系统采用单片机 AT89C51 为中心器件来设计交通灯控制器，系 统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单
3、片机模拟十字 路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。本设计系统由单片机I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED 数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能 外，还具有倒计时等功能，能够较好的模拟实现了十字路口可能出现 的状况。2. 总体设计方案2.1.总体要求设计一个交通信号灯实时控制系统，要求具有以下功能：（1）在一个十字路口的两条主干道上，分别装上一套红、黄、绿 3种 信号灯。（2）在通常情况下，一条主干道为绿灯，另一条主干道为红灯。（3）采用定时器中断方式控制南北向、东西向交通灯，指示时间为 25s，当时间为5s时绿灯亮，为3s时黄灯点亮，25s时间到， 交通灯
4、换向。亮灯规律：东西绿灯亮25s，南北红灯亮25s东西绿灯闪5s,南北红灯亮5s东西黄灯亮2s,南北红灯亮2s东西红灯亮25s,南北绿灯亮25s东西红灯亮5s,南北绿灯闪5s东西红灯亮2s,南北黄灯亮2s2.2.设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分 的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知 识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。(3) 把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。(4) 提高利用已学知识分析和解决问题的能力。(5) 提高实践动手能力。3硬件设计说明3.1. AT89C51 简介:f I o r:
5、Pi 1Fl. ?匚 Pl 3 : F ! J- CPH i F e匚 i_ I 7 IR2T C pa o 匚 (TXDj F3. 1 |bNTfl) F3 2 匚 iHTlTi 3 I:(itd)FJ.J-匚 iTlj X l耐)P. 口PJ F 匚XTAL C KTLl flNC L11Ji3*3-7汕Ji丁b1 Q31* i兰屯1 22?1 J21427I A2Er丁 423個Z721VCCF-D.Q lAOO .1 |AD I ) J P-3 J 1AC214AOJ P4.4 4ADI ip-3-a00.7f ArVPPAtE/PROa:pz.n 卜 J怦2*F2 J 1A1 3h
6、咛1何i pP2 点P2 1 “叫 J P-2 ft 4AbAT89C51AT89C51 (如 图2-10所示)是 一种带4K字节闪 烁可编程可擦除 只读存储器 (FPEROMFalshProgrammable and ErasableI Read Only Memory)的低电 压，高性能CM0S8 位微处理器，俗称 单片机。该器件采 用ATMEL高密度 非易失存储器制 造技术制造，与工 业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合 在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入 式控制系统提供了一种灵活性咼且价廉的方案。AT89
7、C51单片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
8、和校验时，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T”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
9、部上拉电阻的双向I/O 口，可接收 输出4个TTL门电流。当P3 口写入T”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。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器 周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上 出现 24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程 序计数器PC指向0000H, P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入 07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后， 系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RA
10、M （包 括工作寄存器R0-R7）的状态，特殊功能寄存 器初始态特殊功能寄存 器初始态ACC00HB00HPSW00HSP07HDPH00HTH000HDPL00HTL000HIPXXX00000BTH100HIE0XX00000BTL100HTMOD00HTCON00HSCONxxxxxxxxBSBUF00HP0-P31111111BPCON0xxxxxxxB8051的初始态(4-2-2)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
11、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
12、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。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采 用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部 时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任 何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过
13、正确 的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯 片擦操作中，代码阵列全被写“1且在任何非空存储字节被重复编程 以前，该操作必须被执行。此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态 逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工 作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电 模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能, 直到下一个硬件复位为止。3.2.LED数码管显示模块3.2.1七段数码显示器：a厂1|_|111?1 11匚1厂|1|1I-1匚IIE!心）发光线段分段图 迪）发光线段组成的数字图形七段发光线
14、段分别用a、b、c、d、e、f、g七个小写字母表示。殳L3&cds.fg0HHHHHHL1LHHLLLL.2HHLHHLH3HHHHLLH4L.HHL.LHHHLHHLHHSHLHHHHH1HHHLLLL8HHHHHHH9HHHHLHH3.2.2LED数码管：半导体数码管又称LED数码管，是一种广泛使用的显示器件。LED有两种：共阳极型和共阴极型。（时共阳扱曬共阴极型LED优点：亮度高、字形清晰，工作电压低（1.53V）、体积小、可靠性高、寿命长,响应速度极快。共阳极段码序列号:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H共阴极段码序列号:3.3.复位电路复位方式有多种,DBDBDBDB92H,82H,0F8H,80H,90H,88H83H,0C6H,0A1H,86H,84H,0FFH,8CH3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H7FH,6FH ,77H,7CH,39H,5eHU1H,71H,76hXTAL119本设计接线图如图复位电路!框图XTAL2C3RSTF F F F F F F F10uFR910k
