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TOC\o"1-3"\h\u30686目錄 2314741設(shè)計題目及要求 34791.1題目：模擬交通燈控制系統(tǒng) 3311141.2基本要求： 3303102摘要 3308863設(shè)計分析 4230653.1整體設(shè)計分析 4176934設(shè)計相關(guān)介紹 9159154.1單片機 9112954.1.1單片機簡介 91534.1.2單片機的特點 9274224.2AT89C51單片機簡介 9273644.2.1功能特性概述 1020544.3Keil軟件的簡介 1030575設(shè)計程序及仿真 1172105.1程序 11199105.3程序運行效果圖 16121676單片機設(shè)計心得與體會 1736347致謝 18285048參考資料 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間和倒計時時間準確。2摘要隨著如今社會的發(fā)展，經(jīng)濟愈來愈發(fā)達，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25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，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?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。4.2AT89C51單片機簡介AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8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、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準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提供以下標準功能：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有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。4.3Keil軟件的簡介KeilC51是美國KeilSoftware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。KeilC51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Keil51生成的目標代碼效率非常之高，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。KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點：

μVision2forWindows：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；

C51國際際準化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊；

A51宏匯編器：從80C51匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊；

BL51鏈接器/定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標模塊，生成絕對目標模塊；

LIB51庫管理器：從目標模塊生成連接器可以使用的庫文件；

OH51目標文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對目標模塊生成IntelHex文件；

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>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitdxred=P1^1;sbitdxyellow=P1^2;sbitdxgreen=P1^3;sbitnbred=P1^4;sbitnbyellow=P1^5;sbitnbgreen=P1^6;uinttt;uintjishi1,jishi2;ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};voidinit1();voidinit2();voidinit3();voidinit4();voiddelay(uintms){ uinti,j; for(i=0;i<ms;i++); for(j=0;j<124;j++);}voiddisplay(uintshu1,uintshu2){ P2=0xf2; P0=table[shu1%10]; delay(5); P2=0xf1; P0=table[shu1/10]; delay(5); P2=0xf8; P0=table[shu2%10]; delay(5); P2=0xf4; P0=table[shu2/10]; delay(5);}voidmain(){ TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=1; ET0=1; EA=1;while(1) { init1(); init2(); init3(); init4(); }}voidinit1(){ jishi1=30; jishi2=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); }}voidinit2(){jishi2=5; jishi1=5; TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=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); }}voidinit3(){ 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; nbred=0; nbgreen=1; nbyellow=1;if(tt==20) { tt=0; jishi1--; jishi2--; } if(jishi1==0) init4(); display(jishi1,jishi2); }}voidinit4(){ 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--; jishi2--; } if(jishi2==0) { init1(); } display(jishi1,jishi2); }}voiddingshi()interrupt1{ TH0=(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，只有理論知識遠遠是不夠的，只有兩者結(jié)合起來，效率才會達到更高。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