李中文單片機設(shè)計

1、中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院單片機課程設(shè)計說明書（2014）中州大學(xué)單片機課程設(shè)計說明書課題名稱專業(yè)機電一體化學(xué)生姓名李中文班級12級機電對口2班學(xué)號201225090217指導(dǎo)教師沈娣麗 宋海軍完成日期2014年 9 月 20日目錄目錄21 設(shè)計題目及要求31.1 題目：模擬交通燈控制系統(tǒng)31.2 基本要求：32 摘要33 設(shè)計分析43.1整體設(shè)計分析44 設(shè)計相關(guān)介紹94.1 單片機94.1.1 單片機簡介94.1.2 單片機的特點94.2 AT89C51單片機簡介94.2.1 功能特性概述104.3 Keil軟件的簡介105 設(shè)計程序及仿真115.1 程序115.3 程序運行效果圖166 單片機

2、設(shè)計心得與體會177 致謝188 參考資料181 設(shè)計題目及要求1.1 題目：模擬交通燈控制系統(tǒng)1.2 基本要求：利用2個數(shù)碼管進行1秒倒計時顯示，定時為30秒；利用紅、綠、黃三種不同顏色的LED顯示不同的通行情況，模擬實際交通燈控制系統(tǒng)功能，完成控制軟件的編寫與調(diào)試，要求LED點亮?xí)r間和倒計時時間準(zhǔn)確。2 摘要隨著如今社會的發(fā)展，經(jīng)濟愈來愈發(fā)達(dá)，人們對車輛的需求越來越大，汽車數(shù)量急劇增加，人們活動量大，道路擁擠，交通燈的功能也越來越重要，它的出現(xiàn)使得交通得到了有效地管制，無論是車輛還是行人都要有秩序的通行，從而減少了交通事故的發(fā)生，提高了道路的使用效率。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用

3、正在不斷的深入。本次模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機AT89C51作為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，本系統(tǒng)設(shè)計周期短，可靠性高，實用性強，操作簡單，維護方便，擴展功能強。 關(guān)鍵詞： 單片機 交通燈3 設(shè)計分析3.1整體設(shè)計分析設(shè)在雙干線十字路口交通燈控制綠燈亮放行25秒，黃燈亮警告5秒，然后紅燈亮禁行；紅燈亮禁止通行，計時30秒后，綠燈亮放行，依次循環(huán)；當(dāng)東西方向放行時，南北方向禁行，反之亦然。該設(shè)計中以AT89C51為中心器件；采用12個LED燈，利用P1口控制LED燈；采用兩個兩位數(shù)碼管顯示時間，利用P0口控制。路口處紅綠燈的安排：（1）南北方向通行，東西方向禁止: 南北路口綠燈亮，數(shù)碼管顯示開始2

4、5秒倒計時；東西路口紅燈亮，數(shù)碼管顯示開始30秒倒計時；25秒后，南北路口綠燈變黃燈，數(shù)碼管顯示5秒倒計時；5秒后，南北路口黃燈變紅燈，數(shù)碼管顯示30秒倒計時，同時東西路口紅燈變綠燈，數(shù)碼管顯示25秒倒計時。（2）東西方向通行，南北方向禁止：東西路口綠燈亮，數(shù)碼管顯示開始25秒倒計時；南北路口紅燈亮，數(shù)碼管顯示開始30秒倒計時；25秒后，東西路口綠燈變黃燈，數(shù)碼管顯示5秒倒計時；5秒后，東西路口黃燈變紅燈，數(shù)碼管顯示30秒倒計時，同時南北路口紅燈變綠燈，數(shù)碼管顯示25秒倒計時。依次循環(huán)南北通行，綠燈亮，東西禁行，紅燈亮南北綠燈變黃燈，東西亮紅燈東西通行，綠燈亮，南北禁行，紅燈亮東西綠燈變黃燈，

5、南北亮紅燈南北通行，綠燈亮，東西禁行，紅燈亮依次循環(huán)運行過程EW:綠燈，SN:紅燈(30)SN是否到5秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count<10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNSN:綠燈，EW:紅燈(30)EW是否到5秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<10？SN:黃燈，EW:紅燈是否到0秒YYYNNNLED及數(shù)碼管顯示Y4 設(shè)計相關(guān)介紹4.1 單片機4.1.1 單片機簡介單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 在MCS-51系列單片機中，有兩個子系列：51子系列和52子系

6、列。每個子系列有諾干中型號。51系列有8051、8751和8031三個型號，后來經(jīng)過改進產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個型號；52系列有5021、8752、8032三個型號，改進后的型號是80c52/87c52、80c32。改進后的型號更加省電。52系列比對應(yīng)的51系列增加了定時器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功

7、能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗4.1.2 單片機的特點（1）低功耗、低電壓（2）總線多樣，易于擴展（3）功能完善，接口多樣，（4）集成度高，可靠性好，抗干擾性強，（5）性價比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，單片機外部的典型三總線結(jié)構(gòu),方便系統(tǒng)構(gòu)擴展,構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式, 可根據(jù)需要進行并行或者串行擴展。4.2 AT89C51單片機簡介AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的程序存儲器和128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件采用Atmel公司的高密度、非易失

8、性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C51單片機可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。4.2.1 功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KB的Flash閃速存儲器，128B內(nèi)部RAM,32個I/O接口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所

9、有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。4.3 Keil軟件的簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C語言來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程，全Windows界面。另外重要的一點，只要看匯編后生成的代碼，就能體會到Keil 51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，而且可以附加靈活的控制選項，多數(shù)語句生成的匯

10、編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51集成開發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點：²  µVision2 for Windows：是一個集成開發(fā)環(huán)境，它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個功能強大的環(huán)境中；²  C51國際際準(zhǔn)化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊；²  A51宏匯編器：從80C51匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊；²  BL51鏈接器/定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對目標(biāo)模塊；²  LIB

11、51庫管理器：從目標(biāo)模塊生成連接器可以使用的庫文件；²  OH51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對目標(biāo)模塊生成Intel Hex文件；²  RTX-51實時操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計。這個工具套件是為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80C51單片機的絕大部分應(yīng)用。5 設(shè)計程序及仿真5.1 程序 #include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dxred=P11;sbit dxyellow=P1

12、2;sbit dxgreen=P13;sbit nbred=P14;sbit nbyellow=P15;sbit nbgreen=P16;uint tt;uint jishi1,jishi2;uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void init1();void init2();void init3();void init4();void delay(uint ms)uint i, j;for(i=0;i<ms;i+);for(j=0;j<124;j+);void display(ui

13、nt shu1,uint shu2)P2=0xf2;P0=tableshu1%10;delay(5);P2=0xf1;P0=tableshu1/10;delay(5);P2=0xf8;P0=tableshu2%10;delay(5);P2=0xf4;P0=tableshu2/10;delay(5);void main()TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1)init1();init2();init3();init4();void init1()jishi1=30;jishi2

14、=25;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1)dxred=0;dxyellow=1;dxgreen=1;nbred=1;nbyellow=1;nbgreen=0;if(tt=20)tt=0; jishi1-;jishi2-;if(jishi2=0)init2();display(jishi1,jishi2);void init2()jishi2=5;jishi1=5;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;T

15、R0=1;ET0=1;EA=1;while(1)dxred=0;dxgreen=1;dxyellow=1;nbred=1;nbgreen=1;nbyellow=0;if(tt=20)tt=0; jishi2-;jishi1-;if(jishi1=0)init3();display(jishi1,jishi2);void init3()jishi1=25;jishi2=30;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1) dxred=1; dxgreen=0; dxyellow=1;

16、nbred=0; nbgreen=1; nbyellow=1; if(tt=20)tt=0; jishi1-;jishi2-;if(jishi1=0)init4();display(jishi1,jishi2);void init4()jishi2=5;jishi1=5;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1)dxred=1;dxgreen=1;dxyellow=0;nbred=0;nbgreen=1;nbyellow=1;if(tt=20)tt=0;jishi1-;jishi

17、2-;if(jishi2=0)init1();display(jishi1,jishi2);void dingshi() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;tt+;5.2元件清單 名稱 件數(shù) 參數(shù) 選擇理由 電阻12200歐限流，以免燒壞數(shù)碼管 發(fā)光二極管123色便于仿真顯示 數(shù)碼管2常用數(shù)字顯示，便于仿真 AT89C5114K閃存低電壓，高性能八位微處理器5.3 程序運行效果圖 設(shè)計程序和程序運行效果圖如，程序無誤，能達(dá)到十字路口交通燈的設(shè)計要求，本次設(shè)計成功6 單片機設(shè)計心得與體會時光流逝，光陰似箭，歷經(jīng)兩周我們的

18、單片機設(shè)計也終于落下了帷幕。在此期間我們爭辯過，討論過，也合作過，總算完成了此次的設(shè)計。通過本次設(shè)計使我感慨頗多，從理論到實踐，在這兩周時間里學(xué)到了很多的東西，既鞏固了書本上的知識又提高了操作的能力。通過這次設(shè)計使我懂得了理論與實際結(jié)合的重要性，只有理論知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)是不夠的，只有兩者結(jié)合起來，效率才會達(dá)到更高。設(shè)計過程中常有些不如意，但畢竟第一次做單片機設(shè)計，難免會遇到各種各樣的問題，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解的不夠深刻，掌握的不牢固，我們通過查閱資料，并在小組中相互討論，交流和自學(xué)來解決它，提高了我分析和解決問題的能力以及實驗技能。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。這次的課程設(shè)計使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了艱辛，但收獲很多。所學(xué)的單片機的理論知識得到鞏固和加深理解，實驗技能也進一步加強了，樹立了工程觀點和嚴(yán)