单片机课程设计交通灯报告.docx

河南理工大学万方科技学院课程设计报告2015— 2016学年第一学期课程名称 单片机原理及应用设计题目 自动交通信号灯学生姓名 闫建勋学 号 专业班级15计算机科学与技术专升本指导教师 苏百顺2015年 12 月 17 日单片机课程设计实验报告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 善十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊那么靠什么来实 现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统交通信号灯控制方式很多本 系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件 来设计交通灯控制器，实现设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时黄 灯警示(交通灯信号通过8255的PC 口输出，显示时间直接通过PB 口输出至双位数码 管)并用复位按键表示出现特殊情况时四个方向禁止通行，用set，inc和dec按键来实现 红绿灯及黄灯显示时间的控制同时还加了 LCD液晶显示功能。

1、 单片机概述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2、 芯片简介2.1 MSC-51芯片简介MCS-51单片机内部结构：89C51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲 解89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时7计数 器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三 大总线，现在我们分别加以说明：•中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运 算和控制输入输出功能等操作。

•数据存储器(RAM)89C51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一 编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户 数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或 用户定义的字型表数据存桔器申断系统:定时计数器程序存熠器1图•程序存储器(ROM):89C51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格•定时/计数器(ROM)：89C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制 程序转向•并行输入输出(I/O) 口：89C51共有4组8位I/O 口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输•全双工串行口：89C51内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行 口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用•中断系统:89C51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行 中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择时钟电路：89C51内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序， 但8051单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛 (Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一 的结构，即普林斯顿(Princeton)结构INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构 的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2F0. 0—F0. 7 F2. 0—P2. T h十I•画道吗距jj器I I通道£驱动器IRAN地址寄有IRAMT7-JOI通道驱动器I |逋道W驱动器|EFEDMFEMB寄存器□TMI21_定时和-控制逻辑指令 寄存器ACCPSEN*—ALE*— EA*—bKGT-^4TXP1nr堆栈指针程序地址 寄存器缓冲器程序 计数器FCHFTRsi道1锁存器通道3锁存器itI透道现动器||通道3驱动器陟CSC中断、年行口 定时器送辑0J j[J j[J J jj[J j[Pl. 0—Pl. 7 P3 0—P3. 7mil KTA12MCS-E1结构框图MCS-51的引脚说明:MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结 构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时 钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用。

现在我们对这些引脚的 功能加以说明：MCS-51的引脚说明:MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结 构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时 钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用现在我们对这些引脚的 功能加以说明：如图3Pl. 0 E Pl. 1 E Pl. 2 E Pl. 3 E Pl. 4 E Pl. 5 E Pl. 6 E Pl. 7 E RST匚 KKD/P3. 0 匚 TKD/P3.1 匚 IWT0/P3. 2 匚 IHTT/P3. 3 匚 T0/P3. 4 匚 T1/P3. 5 匚 壁F3. G匚 ED/P3. 7 匚 KTAL2 匚 KTAL1 匚 &KD匚O12345G70QJO 12 3 4 5 6 78 911111111112O307654321OA-07G5432143333333333222222222□ Vcc□ P0. 0 /ADO□ PO.1/AD1□ PO. 2/AD2□ PO. 3/AD3□ PO.4/AD4□ PO. 5/AD5□ PO.6/AD6□ PO. 7/AD7□ EA/VPP□ ALE/PEOG□ PESH□ P2. 7/A15□ P2.6/A14□ P2. 5/A13□ P2. 4/Al 2□ P2. 3/A11□ P2. 2/A10□ P2. 1/A3□ P2. 0/A8PDIPPin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当89C51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，堆栈指针写入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RAM （包括工作寄存器R0-R7）的状态，89C51的初始态89C51的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4此外，RESET/Vpd 还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据 不丢失上电自动复位 手动复位电瞄 内部时钟方式 外部时钟方式・Pin30:ALE/嗨当访问外部程序器时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址的低位 字节而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信 号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出更有一个特点，当访 问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲如果单片机是EPROM，在编程其间，廓将用于输入编程脉冲・Pin29:商当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地 址数据将出现在P0和P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0 口上，由CPU读 入并执行。

•Pin31:EA/Vppg序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的 程序存储器，当eA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据， 而超过4kB地址则读取外部指令数据如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地在编程时，EA/VpJW还需加上21V的编程电压2.2 8255芯片简介8255可编程并行接口芯片简介：8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A 口、B 口和C 口，对应于引脚 PA7〜PA0、PB7〜PB0和PC7〜PC0其内部还有一个控制寄存器，即控制口通常A 口、 B 口作为输入输出的数据端口C 口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下， 可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器它们分别与端口 A /B配合使用， 可以用作控制信号输出或作为状态信号输入8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明：8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C 口按位置位/复位 控制字其中C 口按位置位/复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不 作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。

方式控制字格式说明如表1：表1D7D6D5D4D3D2D1D0D7：设定工作方式标志，1有效D6、D5： A 口方式选择0 0 —方式001—方式11 X—方式2D4： A 口功能（1=输入，0二输出）D3： C 口高4位功能（1二输入，0二输出）D2： B 口方式选择 （0二方式0，1二方式1）D1： B 口功能（1=输入，0二输出）D0： C 口低4位功能（1二输入，0二输出）8255可编程并行接口芯片工作方式说明：方式0：基本输入/输出方式适用于三个端口中的任何一个每一个端口都可以 用作输入或输出输出可被锁存，输入不能锁存方式1：选通输入/输出方式这时A 口或B 口的8位外设线用作输入或输出，C 口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号方式2 ：双向总线方式只有A 口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输 出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号2.3 74LS373 简介74LS373是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下示:])0Q1心mDI])2IJ.、I，])?其中：1D-8D为8个输入端1Q-8Q为8个输出端LE为数据打入端：当LE为“1 ”时，锁存器输出 状态同输入状态；当LE由“1 ”变“0”时，数据 打入锁存器OE为输出允许端：当OE=0时，三态门打开； 当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。

2.4 LM041L液晶简介管教及其功能描述：管脚名称LEVER管脚功能描述VSS0电源地VDD+5.0V电源电压VEE-液晶显示器驱动电压RSH/LD/I="H”，。