单片机原理及应用毕业课程设计-交通灯控制系统设计.doc

《单片机原理及应用》课程设计 -- 交通灯控制系统设计 摘 要 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。本系统采用单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实用性强操作简单任务书 i 摘 要 ii 第一章 绪 论 1 1.1 概述 1 1.2 设计目的 1 1.3 设计任务和内容 1 第二章 总体设计及核心器件简介 2 2.1总体设计 2 2.2 AT89C51 2 2.3 8255A 4 2.4 74LS164 5 2.5 X5045 7 第三章 单元电路模块设计 11 3.1复位电路 11 3.3晶振电路 11 3.4 I/O口扩展电路 12 3.5 LED数码管显示电路 12 3.6 交通灯状态显示电路 14 3.7 紧急情况中断电路 15 3.8 总体设计原理图及功能介绍 16 第四章 软件编程设计 17 4.1 设计思想 17 4.2 程序框图 17 4.3 源程序 17 第五章 设计心得和存在问题 21 参考文献 24 第一章 绪 论 1.1 概述 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。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。 1.2 设计目的 （1）加强对单片机和C51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。 1.3 设计任务和内容 1.3.1设计任务 结合教材及参考资料，用AT89C51单片机模拟实现十字路口的交通灯亮灭、倒计时显示、紧急情况处理等功能。 1.3.2设计内容 （1）填写设计任务书。 （2）进行总体设计，画出原理图。 （3）用Protel软件画出PCB板并制板。 （4）焊接器件和芯片。 （5）编写并调试程序。 第二章 总体设计及核心器件简介 2.1总体设计 整个设计以AT89C51单片机为核心，由I/O口扩展，LED数码管显示,紧急情况中断电路，watchdog复位电路组成。 硬件模块入图3-1。 图2－1 硬件模块 2.2 AT89C51 1．AT89C51单片机简介 AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。它与MCS-51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。89C51内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。 图2－2 89C51内部结构图 与EEPROM相比较，FPEROM大大缩短了存储内容擦除和写入的时间，为在线改写程序提供了极大的方便，而且价格也比带EPROM87C系列单片机便宜，这更显示出了89C系列的优越性。它还有128*8Bit的片内RAM；32根I/O线；2个16位定时/计数器；5个中断源；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电工作模式；三级程序存储器加密；全静态工作，晶振工作范围：0Hz—24MHz。 2．管脚功能 AT89C51单片机为40引脚芯片如图2－3所示。 ①I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读?写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用ALE。P1口是专门供用户使用的I/O口, 是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, P口也可以作为用户I/O口线使用, P2口也是准双向口。P3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。 P3口的第二功能如表2－1。 图2-3 89C51引脚图 ②