单片机课程设计交通灯报告
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目录
一•交通灯课程设计功能描述 .......................... 2
1.1芯片简介 .............................................. 2
1.2技术指标 .............................................. 4
二•课程设计分析设计 ................................ 4
2.1设计分析 ............................................... 4
三•绘制硬件图并对硬件电路进行说明 .................. 4
3.1 MCS-51单片机内部结构 ................................ 5
3.2 MCS-51单片机芯片引脚位置及功能符号如下图所示 .... 6
3.3 51系列单片机运行的硬件条件 ........................... 6
3.4单片机的特点与应用 ................................. 7
四•绘制软件流程图并对软件流程图进行说明 .......... 7
4.1软件设计 ........................................... 7
4.2电路连接分配 ....................................... 8
4.3 主程序流程图 ...................................... 8
五•程序的源代码清单 .............................. 9
六•上机调试运行结果及分析 .......................... 13
七•课程设计的经验教训总结 .......................... 14
参考文献 ........................................ 15一•交通灯课程设计功能描述
红黄绿交通灯控制器采用单片机及程序存储器的扩展控制， 实现控制器的功 能要求，例如红黄绿灯的交替闪烁，定时等等。单片机将 CPU,存储器，定时 器／计数器及各接口电路组成， 具有良好的性价比。 本控制器可分时段进行道路 的管制，还可在紧急时刻进行手动控制，实施道路路况的控制。
交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51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，实现了能根据实 际车流量通过 8051 芯片的 P1 口设置红、绿灯燃亮时间的功能； 红绿灯循环点亮， 倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示(交通灯信号通过 PA口输出，显示时间直接通过 8255的PC 口输出至双位数码管)；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并 可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
1.1 芯片简介
MSC-51芯片简介
8051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。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)数据存储器(RAM)定时/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)：
8051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RAMR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。
程序存储器 (ROM)：
8051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)
8051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：
8051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：
8051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。 HDI- I程序存诸器I嫩据存赭器
Mil UW I定时计数器Hi 中断系统：
8051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：
8051内置最高频率达12MHZ勺时钟电路，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。
8051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。
8051内都结构
图1.1 8051内部结构
程序存储器(ROM)
8051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)
8051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：
8051共有4组8位I/O 口 (P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
1.2技术指标 「并行工加口I I串行通信口］ I中斷系綁 8051
时钾 LED灯分设计一个十字路口的交通灯控制电路，每条道路上各配有一组红、黄、绿交通信号灯, 其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过 停车线的车辆继续通行；绿灯表示该道路允许通行。该电路自动控制十字路口两组红、黄、 绿交通灯的状态转换，实现十字路口自动化。
北
图1.2十字路交通灯控制
二•课程设计分析设计
2.1设计分析
实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的 P1个管脚，用软件实现。
要求东西车道和南北车道上的车辆交替运行，每次通行时间为 20s ；
要求黄灯先亮5秒种，才能变换车道；
黄灯亮时要求每秒闪亮一次；
要求绘出原理图；
根据设计要求和技术指标设计好电路；
三•绘制硬件图并对硬件电路进行说明
3.1 MCS-51单片机内部结构
在MCS-51系列单片机中，有2个系列：子51系列和52子系列。每个系列有若干种型 号。51 系列有 8051、8751、8031、87C51、和 80C31。
我们以MCS-51系列单片机的典型型号80C51为例来介绍其结构和功能。MCS-51 的内部结构框图如下：
P2.0-P2.7 000 a
图3.1 MCS-51单片机内部结构
分析上图，并按其功能部件划分可以看出，MCS-51系列单片机是由8大部分组成的。这 8大部分是：
1. 一个8位中央处理器CPU（有成为微处理器）
CPU的内部结构是有运算器和控制器组成，是单片机的核心部件。其中包括算术逻辑运 算单元、ALU累加器ACC程序状态字寄存器PSW堆栈指针SP寄存器SP寄存器B、 程序计数器（指令指针）PC指令寄存器IR、暂存器等部件。
2.128个字节的片内数据存储器 RAM 片内数据存储器用于存放数据、运算结果。
3.4KB的片内程序存储器ROME EPROM
用于存放程序、原始数据和表格。现在的改进产品里一般都换成了 Flash存储器。
4.18个特殊功能寄存器SFR
CPU内部包含了一些外围电路的控制寄存器、状态寄存器以及数据输入 /输出寄存器，
这些外围电路的寄存器构成了 CPU内部的特殊功能寄存器。18个特殊功能寄存器SFR有 3个 是16位的，共占了 21个字节。
5.4个8位并行输入输出I/O接口。
P0 口、P1 口、P2 口、P3 口（共32线），用于并行输入或输出数据。
6.1个串行I/O接口，完成单片机与其他微机之间的串行通信 。
7.2个16位定时器/计数器TO、T1。
8. 一个具有5个（52子系列为6个或7 个）中断源，2个可编程优先级的中断系统。 它
可以接收外部中断申请、定时器/计数器中断申请和串行口终端申请P1.0-
PL1-
P1.2-
PL3-
P1.4-
PL5-
PL6-
P1.7-
RST/J$D-
RXD.P3.0-
TXD.P3.1- lNT0.P3.2- INn.P3.3- T0.P3.4-
_TKP3.5-
WRsP3.6-
RD.P3.7-
XTAL2-
XTAL1- 嘻一 01234567890 * - F
亠
F
皿 5 5 3 0 9 8 7 6 5
斗
3 2 10 9 87.6 5 4 321 43333333 333222 2 2 2222 —^cc -P0.0 —P0.1
-P0.2
-P0.3
-P0.4
-P0.5
-P0.6
-P07 —EA/ Vpp
—ALE/PROG
-PSEN
—P2.7
-P2.6
—P2.5
一P24
-P2.3
—P2.2
-P2.1
—P2.0
3.2 MCS-51单片机芯片引脚位置及功能符号如下图所示
图3.2 MCS-51单片机芯片引脚位置
MCS-51系统的引脚说明：
MCS-5係列单片机中的8031 8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图
二是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和底线两根，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。
8951的抚慰方式可以自动复位，也可以是手动复位，见下图。除此之外， RESET/Vp（还
是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可以接上没用电源，以保证单片机内部 RAM勺数据不丢失。
在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压
3.3 51系列单片机运行的硬件条件
51系列单片机内部配有 ROM和RAM单片机能够运行的最基本配置是:
1. 配有为单片机提供时钟信号的振荡电路，如下图所示。
2. 配有上电复位或按键复位电路。
3. 要对EA脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。
