《单片机与接口》课程设计
学 部： 机械与电子信息学部
专 业： 软件工程
班 级： 11软工本一 学 号： 2310110125 姓 名： 张 凯 指导教师： 王 先 水
2013年 12 月
目 录
第1章 绪论 .................................................................................................................................................. 1
第2章 系统功能分析 .................................................................................................................................. 1
第3章 硬件电路设计 .................................................................................................................................. 2
3．1 元器件介绍 .................................................................................................................................. 2
3．1．1 AT89S52单片机功能管脚介绍 ................................................................................... 2
3．1．2 74SL244驱动器功能管脚介绍 ................................................................................... 3
3．1．3 7段数码管功能管脚介绍 ............................................................................................ 3
3．1．4 发光二极管功能介绍 .................................................................................................. 4
3．2 硬件电路图设计 .......................................................................................................................... 4
3．2．1 硬件电路设计原理 ........................................................................................................ 4
3．2．2 硬件电路图设计 ............................................................................................................ 5
第4章 软件设计 .......................................................................................................................................... 6
4．1 系统实现的算法 .......................................................................................................................... 6
4．2 程序代码 ...................................................................................................................................... 8
第5章 系统测试 ........................................................................................................................................ 10
5．1 系统测试方法 ............................................................................................................................ 10
5．2 系统测试结论 ............................................................................................................................ 10
第6章 课程设计小结 ................................................................................................................................. 11
第1章 绪论
在现代社会中，交通一直是门外关注的对象，各种各样的安全问题出现在马路上，行人和车辆穿行在马路上何时允许通行，何时禁止，都需要交通灯的指挥，可以说如果没有了交通灯，交通将会瘫痪，所以交通灯对于交通压力缓解和交通秩序的维护有着不可或缺的重要地位。 单片机概述
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和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、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。
第2章 系统功能分析
东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。 第3章 硬件电路设计
3．1 元器件介绍
3．1．1 AT89S52单片机功能管脚介绍
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功能：
电源引脚：（40脚）电源正极VCC；（20脚）电源负极GND。 复位引脚：（9脚）复位引脚RST。
时钟信号输入输出引脚：（19脚）XTAL1；（18脚）XTAL2； 外部ROM的读选通引脚：（29脚）PSEN（低电平有效）。
地址锁存和ROM编程脉冲输入引脚：（30脚）ALE/PROG为高电平时为地址锁存允许控制信号；为低电平时为对内部ROM编程脉冲输入端。
访问外部存储器控制引脚：（31脚）EA/VPP当接高电平时，可访问内部和外部程序存储器；当接低电平时只能访问外部程序存储器。
1．P0端口结构：P0口可以当作普通I/O口，也可以在系统外部扩展存储器的时候，输出低8位的地址。
2．P1口结构:P1口一般用作通用I/O端口，其可以用作位处理，各位都可以单独输出或输入信息。另外AT89S系列的（6脚）MOSI；（7脚）MISO；（8脚）SCK可用作程序下载。
3．P2口结构:P2口可以当作普通I/O口，也可以在系统外部扩展存储器的时候，输出高8位的地址。
4．P3口内部结构:P3端口是一个具有第二功能、且可位操作的端口。当作为普通I/O端口时，P3口可以进行位操作，是准双向端口。当系统需要扩展外部器件时，P3口可以作为第二功能使用。
3．1．2 74SL244驱动器功能管脚介绍
功能：1A1～1A4，2A1～2A4 为输入端 1Y1～1Y4，2Y1～2Y4 为输出端
1G，2G为三态允许端低电平有效。低电平时，输出等于输入；高电平时，输出高阻态。
3．1．3 7段数码管功能管脚介绍
7段数码管根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。根据管脚，可以
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判断使用的是何总接口类型. LED 数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管起辉电流只有1～2 mA，最大极限电流也只有10～30 mA，所以它的输入端在5 V电源或高于TTL高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。
3．2 硬件电路图设计
3．2．1 硬件电路设计原理
单片机的31脚通过电阻接高电平，使用单片机内部ROM；C1、C2和Y1构成振荡电路；提供单片机所需时钟信号；C3、R是单片机复位电路；P1口通过74LS244接12只发光二极管，74LS244的作用是提高驱动能力，12只发光二极管分别代表东西南北四个方向的红绿黄三色交通灯；8个LED数码管分别用2位来显示东西南北的倒计时时间。
用定时器T0作定时，实现交通信号灯控制。交通灯的工作规律：状态0：南北通行，绿灯亮25秒，而东西方向红灯亮25秒；状态1：南北方向的绿灯熄灭，而黄灯闪烁5秒，东西方向仍亮红灯；状态2：南北方向红灯亮25秒，东西方向绿灯亮25秒；状态3：东西方向的绿灯熄灭，而黄灯闪烁5秒，南北方向仍亮红灯。系统按顺序在此闭环（状态0→状态1→状态2→状态3→状态0）中循环工作。
3．2．2 硬件电路图设计
交通信号灯电路设计原理图
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第4章 软件设计
4．1 系统实现的算法
编程思想：正常情况下交通信号灯的红灯可直接变为绿灯，但绿灯不能直接变成红灯，在变成红灯之前需要经过黄灯，同时交通灯的旁边显示有这种灯亮的剩余时间秒数，即经过1秒钟显示数字减1，因而单片机需要知道何时到1秒，则需要采用定时器T0进行1秒的定时选用工作方式1。
编程流程：先对用到的寄存器、存储器和中断入口地址进行初始化。如初始化东西南北显示时间存储器，定时器T0和外部中断入口地址等。东西亮绿灯，同时显示还剩下25秒，南北亮红灯，同时显示还剩30秒；判断东西时间是否到，如到由绿灯变成黄灯，显示时间为5秒，南北红灯不变；继续判断黄灯的显示时间是否到，如到由黄灯变为红灯，显示时间为30秒，同时判断红灯显示时间是否到，如到由红灯变成绿灯，显示时间为25秒，之后周而复始。 （1）基本交通信号灯主程序流程图如图1.4所示。
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图1.4 基本交通信号灯主程序流程图 （2）四种状态的子程序流程图如图1.5所。
（4）T0中断服务程序流程图如图1.7所。
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图1.5 四种状态的子程序流程图 （3）显示程序流程如图1.6所
图1.6显示子程序流程图
图1.7 T0中断服务子程序流程图 4．2 程序代码
MIAO EQU 30H ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP INTET0
START: LACALL JS1
MOV P1,#0F6H ；点亮四个红灯
MOV P3,#0DEH
LCALL DE15S ；延时15S
LLL: MOV P1,#0DBH ；东西绿灯亮，南北红灯亮
MOV P3,#0DEH
LCALL DE30S ；延时30S
MOV P1,#0FFH ；东西绿灯灭，南北红灯亮
MOV P3,#0DEH
MOV R1,#08H ; 计闪次数8次
DDD: MOV P1,#0EDH ; 东西黄灯亮，南北红灯亮
MOV P3,#0DEH
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ACALL DE02S
MOV P1,#0FFH ; 东西黄灯灭，南北红灯亮
DE6S: MOV R5,#60 ;延时6S
SJMP DE1
DE02S: MOV R5,#02H ; 延时0.2S
DE1: MOV R6,#200
DE2: MOV R7,#126
DE3: DJNZ R7,DE3
DJNZ R6,DE2
DJNZ R5,DE1 RET
JS1: MOV TMOD,#01H ; 50MS定时常数
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
MOV R0,#20 ; 1S定时常数
SETB EA
SETB ET0 RET
DE30S: MOV MIAO,#00H
NEXT: MOV A,MIAO
MOV B,#10
DIV AB
MOV DPTR,#TABLE
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MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,B
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2，A
LCALL DELY1S
INC MIAO
MOV A,MIAO
DEC MIAO
MOV A，MIAO
CJNE A,#30,NEXT
LJMP DE30S
DE15S: MOV MIAO,#00H
NEXT: MOV A,MIAO
MOV B,#10
DIV AB
MOV DPTR,#TABLE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,B
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,A
LCALL DELY1S
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INC MIAO
MOV A,MIAO
DEC MIAO
MOV A，MIAO
CJNE A,#15,NEXT
LJMP DE15S
DELY1S: MOV R5,#100
D2: MOV R6,#20
D1: MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,D2 RET
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
第5章 系统测试
5．1 系统测试方法
1) 调试程序
⑴打开仿真软件，新建文件； ⑵选择芯片；
⑶新建文档，把编写好代码写入文档并保存了ASM文件；⑷把保存的文档加载到Source Group； ⑸编译程序；
⑹设置转换成16进制； ⑺运行程序的结果；
2) 把编写好的16进制文件(jtd.hex) 输入单片机
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AT89S51仿真器和对其进行初始化。
3）给实验板进行通电，观察运行结果，不一致则跳到第一步进行反复调试，直到与预 定目的一致。
参考电路板：
第6章 课程设计小结
经过两个星期的实习，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。实习过程曲折可谓一语难尽，从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢同学们的无私帮助！
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