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　　单片机课程设计与总结报告

　　摘要
　　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。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。
　　目录

　　一．设计任务…………………………

　　二．交通灯的设计程序框图………………

　　三．交通灯程序的主程序 ………………

　　四．系统硬件电路的设计……………………

　　五．原理图………………

　　六．检测与调试…………………………….

　　七．总结与体会……………………………….

　　八.致谢……………………………….

　　一．设计任务
　　（一）、功能及技术指标要求
　　设计交通灯的基本要求 ： 设计一个交通灯，要应用DVCC实验系统。
　　（二）、设计内容
　　按设计技术指标进行交通灯的硬件和软件设计。
　　（三）设计思路及关键技术
　　一个完整的交通灯相当于一个简单的单片机系统，该系统有交通灯设置电路、单片机、显示电路等构成。单片机是集成的IC芯片，只需根据实际设计要求选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指标自行设计。
　　基于单片机的交通灯的设计时要充分的认识以下两个问题：
　　1.因为本实验是交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态2，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。
　　2.双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色正端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。
　　二. 交通灯的设计程序框图

　　开始
　　↓
　　四个路口红灯亮
　　↓
　　东西绿灯亮，南北红灯亮，延时
　　↓
　　东西黄灯闪烁，南北红灯亮，延时
　　↓
　　东西红灯亮，南北绿灯亮，延时
　　↓
　　东西红灯亮，南北黄灯闪烁，延时
　　↓
　　三．交通灯程序的主程序
　　程序如下：
　　ORG 0000H
　　SJMP A3 ;四盏红灯亮
　　A3:MOV SP,#60H
　　MOV A, #24H
　　MOV P1, A
　　CLR P3.4
　　CLR P3.3
　　SETB P3.5
　　SETB P3.2 ;显示5秒
　　MOV R4,#05H
　　LOOP1:MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　DJNZ R4,LOOP1
　　MOV R4,#00H
　　MOV R2,#03H
　　LCALL xian
　　;东西绿灯亮，南北红灯亮
　　A2:MOV A,#0CH
　　CLR P3.5
　　MOV P1,A
　　SETB P3.3
　　CLR P3.4
　　SETB P3.2 ;显示20秒
　　MOV R4,#14H
　　LOOP2 :MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　DJNZ R4,LOOP2
　　MOV R4,#00H
　　MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　SETB P3.2
　　CLR P3.3 ; 显示5秒
　　MOV R4 ,#05H ;东西黄灯亮，南北红灯亮
　　LOOP9:MOV A,#14H
　　MOV P1 ,A
　　CLR P3.5
　　SETB P3.4
　　MOV R2,#02H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　MOV R2,#01H ;定时
　　LCALL DELAY ;调延时子程序
　　;南北红灯亮
　　MOV A ,#04H
　　MOV P1 ,A
　　CLR P3.4
　　CLR P3.5
　　MOV R2,#01H ;定时
　　LCALL DELAY ;调延时子程序
　　DJNZ R4,LOOP9
　　MOV R4,#00H
　　MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　;东西红灯亮，南北绿灯亮
　　A8: MOV A, #61H
　　MOV P1,A
　　CLR P3.4
　　CLR P3.3
　　CLR P3.2
　　SETB P3.5 ; 显示20秒
　　MOV R4,#14H
　　LOOP3: MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　DJNZ R4,LOOP3
　　MOV R4,#00H
　　MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　SETB P3.5
　　MOV R4 ,#05H
　　LOOP10: MOV R2,#02H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　; 东西红灯亮，南北黄灯亮
　　A0:MOV A,#0A2H
　　MOV P1,A
　　CLR P3.4
　　CLR P3.3
　　CLR P3.2
　　MOV R2,#01H ;定时
　　LCALL DELAY ;调延时子程序
　　; 东西红灯亮
　　MOV A,#20H
　　MOV P1,A
　　CLR P3.4
　　CLR P3.3
　　CLR P3.2
　　MOV R2,#01H ;定时
　　LCALL DELAY ;调延时子程序
　　DJNZ R4,LOOP10
　　MOV R4,#00H
　　MOV R2,#03H
　　LCALL xian ;调显示子程序
　　LJMP A2 ;延时子程序
　　DELAY:PUSH 2
　　PUSH 1
　　PUSH 0
　　DELAY1: MOV 1,#00H
　　DELAY2:MOV 0,#0B2H
　　DJNZ 0,$
　　DJNZ 1,DELAY2
　　DJNZ 2,DELAY1
　　POP 0
　　POP 1
　　POP 2
　　DJNZ R2 ,DELAY
　　RET
　　;显示子程序
　　xian: MOV A,R4
　　MOV B,#10
　　DIV AB
　　MOV R6,A
　　MOV DPTR,#TAB
　　MOV A,B
　　MOVC A,@A+DPTR
　　MOV SBUF,A
　　MOV R7,#0FH
　　H55S:DJNZ R7,H55S
　　MOV A,R6
　　MOVC A,@A+DPTR
　　MOV SBUF,A
　　MOV R7,#0FH
　　H55S1:DJNZ R7,H55S1
　　LCALL DELAY
　　RET
　　TAB:DB 0fch,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh,0e0h
　　DB 0feh,0f6h,0eeh,3eh,9ch,7ah,9eh,8eh
　　END
　　四．系统硬件电路的设计
　　（1）芯片由DVCC实验系统提供（AT89C51）
　　1．主要特性：
　　•与MCS-51 兼容
　　•4K字节可编程闪烁存储器
　　寿命：1000写/擦循环
　　数据保留时间：10年
　　•全静态工作：0Hz-24Hz
　　•三级程序存储器锁定
　　•128*8位内部RAM
　　•32可编程I/O线
　　•两个16位定时器/计数器
　　•5个中断源
　　•可编程串行通道
　　•低功耗的闲置和掉电模式
　　•片内振荡器和时钟电路
　　2．管脚说明：
　　VCC：供电电压。
　　GND：接地。
　　P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
　　P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
　　P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
　　P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
　　口管脚 备选功能
　　P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）
　　P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1）
　　P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入）
　　P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
　　RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
　　ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
　　/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
　　/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
　　XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
　　XTAL2：来自反向振荡器的输出。
　　3．振荡器特性： XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
　　4．芯片擦除： 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
　　此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
　　(2) 完整的DVCC实验箱面板

　　（3）硬件电路连接说明

　　五．原理图

　　六．检测与调试
　　1、硬件调试：
　　硬件调试是利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。
　　硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。
　　静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
　　第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。
　　第二步用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。
　　第三步加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值
　　第四步是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。
　　动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。
　　2、软件调试：
　　软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。
　　七．总结与体会
　　本系统是以单片机AT89C51芯片为核心部件，实现了能根据实际车流量通过AT89C51芯片设置红、绿灯燃亮时间的功能。此次在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，尽可能的了解有关于交通灯这方面的知识。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。
　　八．致谢
　　通过本次毕业设计，我在涂老师和王老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。在此，忠心感谢涂老师和王老师以及许多同学的指导和支持。

　　要图的话，多给我点分，我发到你邮箱里！

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