单片机课程设计-交通信号灯单片机设计

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1、一、设计目的1、了解交通信号钟管理的基本工作原理。2、熟悉AT89S51单片机的各种工作方式和应用。3、熟悉应用编程，掌握利用软硬件相结合的方法。4、掌握多位LED显示问题的解决及显示方法。5、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。6、通过单片机课程设计,熟练掌握编程的方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力。7、通过交通信号钟的设计和简单程序的编写,最终提高我们的逻辑抽象能力。8、通过此次课程设计掌握仿真软件的应用，能将软硬件结合起来，对程序进行编辑和校验。二、设计要求1、设计一个十字路口的交通灯控制电

2、路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间为25秒；2、要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次；4、根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图和波形图。三、总体设计1、AT89S51单片机的简介89S51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这19一代表性的机型进行系统的讲解。89S51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：（1）中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机

3、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。（2）数据存储器RAM  89S51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。（3）程序存储器(ROM)89S51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。（4）定时/计数器：89S51有

4、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。（5）并行输入输出(I/O)口：89S51共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。（6）中断系统89S51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。2、89S51单片机的引脚89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的.89S51有40条引脚,与其他51系列单片机引脚是兼容的.这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分.1989S51单片机为双

5、列直插式封装结构,如图3.2所示.图3.289S51引脚分配图89S51单机的电源线有以下两种：（1）VCC：+5V电源线。电源线（2）GND：接地线。89S51单片机的外接晶体引脚有以下两种:（1）XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。（2）XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。控制线89S51单片机的控制线有以下几种：（1）RST：复位输入端，高电平有效。（2）ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。

6、（3）PSEN：外部程序存储器的读选通线。19（4）EA/Vpp：片外ROM允许访问端/编程电源端。3、交通钟设计流程图南北绿灯，东西红灯延时25秒南北绿灯闪5次转黄灯，东西红灯，延时一秒南北红灯，东西绿灯延时25秒东西绿灯闪5次转黄灯，南北红灯，延时一秒开始结束四、各部分电路设计（1）时钟电路设计19如上图所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。（2）复位电路设计如上图所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST管脚高电平触发。为保证复位可靠，

7、RC时间常数应大于两个机器周期，电容取22uf，电阻取1K欧。（3）灯控制电路设计19如上图所示，交通灯状态显示电路由东西南北四个方向各三个LED灯组成，分别显示四个方向上红、黄、绿三个状态，用以指示十字路口各方向车辆的行驶。通过软件编程，可使路口交通变化情况为:南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间为25秒；黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。（4）倒计时交通钟电路设计19如上图所示，交通显示钟由两个共阴极两位数码管来实现倒计时。由于P0口输