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一、 设计目的
1、了解交通信号钟管理的基本工作原理。
2、熟悉AT89S51单片机的各种工作方式和应用。 3、熟悉应用编程,掌握利用软硬件相结合的方法。 4、掌握多位LED显示问题的解决及显示方法。
5、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握,对单片机课程的应用进一步的了解。
6、通过单片机课程设计,熟练掌握编程的方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力。
7、通过交通信号钟的设计和简单程序的编写,最终提高我们的逻辑抽象能力。 8、通过此次课程设计掌握仿真软件的应用,能将软硬件结合起来,对程序进行编辑和校验。
二、设计要求
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路,要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间为25秒; 2、要求黄灯先亮5秒,才能变换运行车道; 3、黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次;
4、根据交通灯控制系统框图,画出完整的电路图和波形图。
三、总体设计
1、AT89S51单片机的简介
89S51是MCS-51系列单片机的典型产品,我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、
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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,现在我们分别加以说明: (1)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。 (2)数据存储器RAM
89S51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。 (3)程序存储器(ROM)
89S51共有4KB掩膜ROM,最大可扩展64K字节,用于存放用户程序,原始数据或表格。 (4)定时/计数器:
89S51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。
(5)并行输入输出(I/O)口:
89S51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 (6)中断系统
89S51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中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。
2、89S51单片机的引脚
89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89S51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 89S51单片机为双列直插式
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封装结构, 如图3.2所示.
图3.2 89S51引脚分配图
89S51单机的电源线有以下两种: (1) VCC:+5V电源线。电源线 (2) GND:接地线。
89S51单片机的外接晶体引脚有以下两种:
(1)XTAL1:片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时,它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。
(2) XTAL2:片内振荡器反相放大器的输出端,接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时,该引脚悬空。外接晶体引脚。 控制线 89S51单片机的控制线有以下几种: (1) RST:复位输入端,高电平有效。 (2) ALE/PROG:地址锁存允许/编程线。 (3) PSEN:外部程序存储器的读选通线。
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(4) EA/Vpp:片外ROM允许访问端/编程电源端。
3、交通钟设计流程图
开始 南北绿灯,东西红灯 延时25秒 南北绿灯闪5次转黄灯,东西红灯,延时一秒 南北红灯,东西绿灯 延时25秒 东西绿灯闪5次转黄灯,南北红灯,延时一秒 结束
四、各部分电路设计
(1)时钟电路设计
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如上图所示,采用内部时钟产生方式,在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器,与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。 (2) 复位电路设计
如上图所示,采用上电+按钮电平复位方式,当按下按钮时,RST管脚高电平触发。为保证复位可靠,RC时间常数应大于两个机器周期,电容取22uf,电阻取1K欧。
(3) 灯控制电路设计
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