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基于51单片机的交通灯控制系统设计
摘 要
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。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件结合,加以完善。
十字路口车辆,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?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。本系统采用MSC-51系列单片机ATC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为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、绿灯亮时间的功能5秒时黄灯闪烁警示(交通灯信号通过8255的PA口输出显示时间直接通过8255的PC输出实用性强操作简单。
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、3CPU功能在增强、内部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压低功耗。
单片机最小系统以89c51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求.89c51单片机系列是在MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺, CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点.
时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF。
复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。
图2.1单片机最小系统
3 芯片简介
3.1 MSC-51芯片简介
3.1.1 MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品,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,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。 程序存储器(ROM):8051共有4096个8位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、P2P3),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,该串行用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用中断系统: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。图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图。 MCS-51内部结构示意图
3.1.2 MCS-51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,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:
图3.2 8051引脚配置
Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚,当8051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
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