目 录
(一) 目的和原理......................................................................2 实训
1.1 : 目的:.......................................................................2 实训 1.2 : 原理:.......................................................................2 实训
1.3:AT89C51 介 绍 ...................................................................2
1 : 体介 总 绍 .......................................................................2 2 :管脚 明.......................................................................2 说 (二) 任 性能指 设计 务与 标 .................................................................4 2.1 : 任 设计 务 .........................................................................4 2.2 :性能指 标 .........................................................................4 (三)系 体方案和 路 统总 电 设计 ............................................................4 3.1 :系 体方案 ....................................................................4 统总 3.2 : 示部分 路 显 电 设计 ................................................................4 3.3 : 路 时钟电 设计 ....................................................................5 3.4 : 位 路 复 电 设计 ....................................................................6 (四) 件 路 ........................................................................7 软 设计电 4.1 : 用 件 要求................................................................7 应 软 设计 4.2: 程序 设计 .........................................................................8 (五) 交通灯控制 路的 电 调试 8 5.1 : 方法 ........................................................................11 调试 5.2 : 及性能分析.................................................................11 调试 (六) 果和 实训结 总结 .....................................................................12 6.1 : 果 ........................................................................12 实训结 6.2 : 实训总结 ........................................................................13
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(一) 目的和原理 实训 1.1 : 目的: 实训
1 :了解 部分的 单 片机 AT89C51 各 个 组 成和 I/O 口的功能。 2 :了解交通灯控制 路的工作原理和 电 组 成。 3 :掌握交通灯控制系 各部分 路的作用和 统 电 组 成。 1.2 : 原理: 实训
根据要 的具体功能, 比 ,我 片机及外 器件 实现 经过 较 选 用 A T 8 9 C 51 单 围 构 成最小 控制系 色灯 成信 灯指示模 , 西南北方向分 成倒 示模 ,使 统 ,4 组双 构 号 块 东 别构 计时显 块 实 中 特 时 断来响应 种车辆 的通行要求,接LED 显示器 时钟电路 通行灯显示 AT89C51 复位电路 驱动电路 数码管显示 电路原理框图 图 1-1 系 统
1.3:AT89C51 介 绍
1 : 体介绍 总
AT89C51 是一 字 存 种带 4K 节 FLASH 储 器(FPEROM—Flash Programmable and
Erasable Read Only Memory )的低 、高性能 CMOS 8 位 微 ,俗 电压 处 理器 称 单片机。 AT89C2051 是一 字 存可 只 存 种带 2K 节 闪 编 程可擦除 读 储 器的单片机。单片机的可擦除只 存 可以反 器件采用 ATMEL 高密度非易失 存 制造技 读 储 器 复 擦除 1000 次。 该 储 器 术 制造, 工 出管脚相兼容。 由于 存 与 业标 准的MCS-51 指令集和 输 将 多功能8 位CPU 和 闪 速 储 器组 合在 ATMEL 的 AT89C51 是一 AT89C2051 是 精 单个 芯片中,种 高效微控制器,它 的一种 简 版本。AT89C51单片机为很多 嵌入式控制系 提供了一 统 种灵 活性高且价廉的方案 2 :管脚 明 说 VCC :供 电电压 。 GND:接地。
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P0 口:P0 口 一 路 流。 为 个 8 位漏 级开 双 向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电 当 P0 口的管脚 第一次 ,被定 高阻输入。P0 能 用于外部程序 存 , 可以被定 写 1 时 义为 够 数 据 储 器 它 义为数 据/地址的低八位。在 FIASH 编 程 原 入口, 行校 时 ,P0 口作 为 码输 当 FIASH 进 验时 ,P0 出原 ,此 接上拉 阻。 输 码 时 P0 外部必 须 电 P1 口:P1 口是一 部提供上拉 阻的 8 位 冲器能接收 出 4TTL 个内 电 双 向 I/O 口,P1 口 缓 输
P1 口管脚 入 1 后, 被 部上拉 高, 可用作 P1 口被外部下拉 低 平 门电流。 写 内 为 输 入, 为 电 时 , 出 流, 是由于 部上拉的 程和校 将输 电 这 内 缘 故。在 FLASH 编 验时 ,P1 口作 为 低八位地址 接收。
P2 口:P2 口 一 部上拉 向 I/O 口,P2 口 冲器可接收, 为 个内 电 阻的8 位 双 缓 输 出4 个 TTL
流, ” ,其管脚被 部上拉 阻拉高,且作 入。 因此作 门电 当 P2 口被 写 “1 时 内 电 为输 并 为输 入
出 流。 是由于 部上拉的 用于外部程 时,P2 口的管脚被外部拉低, 将输 电 这 内 缘 故。P2 口 当
序存 外部 存 器 行存取 P2 口 出地址的高八位。 在 储 器或16位地址 数 据 储 进 时 , 输 给 出地址“1” , 利用 部上拉 , 外部八位地址 据 存 行 时 它 内 优势 当对 数 储 器进 读写时 ,P2 口 输 出其特殊功 能寄存器 的 程和校 接收高八位地址信 控制信 。 内 容。P2 口在 FLASH 编 验时 号 和 号 P3 口:P3口管脚是 8 个带内 部上拉 阻的 流。 电 双 向 I/O 口,可接收 输 出 4 个 TTL 门电 当 P3 口 ”后, 被 部上拉 高 平, 用作 入。作 入,由于外部下拉 低 写 入“1 它们 内 为 电 并 输 为输 为 电 平,P3 口 出 流(ILL ) 是由于上拉的 故。 将输 电 这 缘 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 出口) 输 P3.2 /INT0 (外部中 断 0) P3.3 /INT1 (外部中 断 1) P3.4 T0 ( 入) 计时 器0 外部 输 P3.5 T1 ( 入) 计时 器1 外部 输 P3.6 /WR( 外部 存 数 据 储 器写选通) P3.7 /RD( 外部 存 数 据 储 器读选通) P3 口同 程和 程校 控制信 。 时为闪烁编 编 验 接收一些 号 RST : 位 入。 振 器 位器件 机器周期 的高 平 。 复 输 当 荡 复 时 ,要保持 RST 脚 两个 电 时间 ALE/PROG : 外部 存 地址 允 出 用于 存地址的低位字 当访问 储 器时, 锁 存 许 的输 电 平 锁 节 。 在 FLASH编程 期 用于 脉冲。在平 的 率周期 间 ,此引脚 输 入编程 时 ,ALE 端以不 变 频 输 出正 脉冲信 ,此 率 振 器 率的 1/6 。因此 可用作 外部 出的脉冲或用于定 号 频 为 荡 频 它 对 输 时 目的。 然而要注意的是:每 用作外部 存 , 跳 一 当 数 据 储 器时 将 过 个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的 输 出可在 SFR8EH 地址上置 0 。此 , ALE 只有在 行 MOVX,MOVC 指令是 ALE才起作 时 执 用。另外, 引脚被略微拉高。如果 微 在外部 行 该 处 理器 执 状态 ALE 禁止,置位无效。 /PSEN:外部 程序存 的 通信 存 取指期 ,每 机器周期两次 储 器 选 号 。在由外部程序 储 器 间 个 /PSEN 有效。但在 外部 存 器 , 次有效的/PSEN 信 不出 访问 数 据 储 时 这两 号将 现 。 /EA/VPP : 平 , 在此期 存 ,不管是 当 /EA 保持低 电 时 则 间 外部程序 储 器(0000H-FFFFH)否有 部程序存 部 定 ; 内 储 器。注意加密方式1 时,/EA 将内 锁 为 RESET 当 /EA 端保持高 电 平 , 此 部程序存 在 FLASH 编 程期 此引脚也用于施加 12V 编 程 源 (VPP)。 时 间内 储 器。 间 , 电 XTAL1 :反向振 放大器的 入及 部 工作 路的 荡 输 内 时钟 电 输 入。 XTAL2 : 自反向振 器的 出。来 荡 输
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(二) 任 性能指 设计 务与 标
2.1 : 任 设计 务
00 南 利用 片机完成交通信 灯控制器的 , 交通信 灯控制器由一 主干道和一 单 号 设计 该 号 条 条 支干道
合成十字路口。 十字路口 西南北方向各一 灯和 灯, 管 示 ; 汇 该 东 个红 绿 数码 显 时间 当东 西方 向亮 灯, 通行, 管 ,南北方向亮 灯, 管 ; 绿 车辆 数码 显 示30s 红 数码 显 示00: 当 南北方向亮 灯, 通行, 管 , 西方向亮 灯, 管 示 00。 绿 车辆 数码 显 示30s 东 红 数码 显 2.2 :性能指 标
管和灯相 合,模 十字路口的交通灯,灯亮的同 , 管 示 数码 结 拟 时 数码 显 时间 。
(三)系 体方案和 路 统总 电 设计
3.1 :系 体方案 统总 硬件系 是指 成 片机系 的 体和装置,通常由 算器、控制器、存 器、 入接 统 构 单 统 实 运 储 输 口 路和 入 、 出接口 路和 出 等 成。 片机 上是一 电 输 设备 输 电 输 设备 组 单 实质 个 硬件的芯片,在
用中,通常很 直控 象 行 接,必 外加各 展接口 路、外部 实际应 难 对 进 电气连 须 种扩 电 设备 、被 控 象等硬件和 件, 才能 成一 片机 用系 。 交通灯 系 部分主要由 对 软 构 个单 应 统 该 拟 统 的硬件 键 、 示和 算部分 成。 按照 目的 要求本 需要使用LED数码 管 示和 展 盘 显 运 组 题 设计 课题 显 扩 键盘 。 在 交通灯系 的 该 统 设计 中采用AT89s51单片机。 3.2 : 示部分 路 显 电 设计
LED显 示器有 中工作方式: 示方式和 示方式。 示的特点是每 两 静态显 动态显 静态显 个数 管必 接一 位 存器用 码 须 个 8 锁 来锁 所 描 示即 流向各位 管送出字形 和相 的位 , 利用 光管的余 谓动态扫 显 轮 数码 码 应 选 发 辉 和 人眼 留作用,使人的感 好像各位 管同 都在 示。 示的亮度比 视觉暂 觉 数码 时 显 动态显 静态显 示 要差一些,所以在 限流 阻 略小于 示 路中的。各 管在 示 选择 电 时应 静态显 电 数码 显 过 程中 轮 流 得到 示信 , 各 显 号 与 数码 管接口的I/O口是共用的。
采用如下所示的 管, 分 示南北和 西灯的剩余 。片 部分和 段 该设计 数码 别显 东 时间 选 数码 显 示 部分,分 接 口,具体的共 别 单 片机管脚的P3口和P2 阴数码 管下
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30 30西 东 北 00 图 1-2
示 路 图1-3 显 电
3.3 : 路 时钟电 设计
路用于 片机工作 所必 的 控制信 。 其 部 路在 时钟电 产 生MCS-51单 时 须 时钟 号 内 电 时钟 信
控制下, 格地按 序 行指令 行工作。在 行指令 首先要到程序存 号 严 时 执 进 执 时 ,CPU 储 器中 取出需要 行的指令操作 执 码 , 然后 , 由 序 路 生一系列控制信 去完成指令所 定操作。本 译码 并 时 电 产 号 规 设计 采用 12MHz 晶振和 容,他 成一 定的自激振 器。 容的大小影 振 器 两个 30Pf 瓷片 电 们构 个稳 荡 该电 响 荡 频 率的高低、振 器的 定性和起振的快速性。 片机提供 准 ,其中 瓷片 容起 荡 稳 为单 标 时钟 两个 电 微 调 作用。
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图 1-4 时钟电路
3.4 : 位 路 复 电 设计
通 一 斯密特 器 位 路相 ,斯密特 器用 抑制噪 ,在 复位引脚RST 过 个 触发 与复 电 连 触发 来 声
每 ,斯密特 器的 出 平由 位 路采 一次,然后才能得到 个 机器周期的S5P2 触发 输 电 复 电 样 内 部 位操作所需要的信 。 位 路通常采用上 自 位和按 位 方式。 复 号 复 电 电 动复 钮复 两种 该设计 采用 加 直接 位, 位 , 阻10k , 了 省元件, 有采用上 加按 电 复 复 电 容采用22uF 电 为 节 没 电 键 模式。 加 瞬 管脚 高 平。通 阻回路放 ,使 逐 降 零, 而 了 电 间 ,RES 为 电 过电 电 电压 渐 为 从 实现 复 位功 能
位 图 1-5 复 电 路
图 1-6 系 仿 统 真电 路
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(四)软 件 路 设计电
4.1 : 用 件 要求 应 软 设计
我 , 以下几 方面考 们设计时 应从 个 虑 :
1 )根据 件功能的要求, 系 件分 若干 相 立的部分。 出合理的 件 软 将 统软 为 个 对独 设计 软 总 体 ,使其 晰、 结构 清 简 捷、流程合理。 2 )各功能程序 行模 化、子程序化。 实 块 3 )在 用 件之前, 制出程序流程 编写应 软 应绘 图 。 4 )要合理分配系 、定 器/计数 器、中 统资 源,包括ROM、RAM 时 断 源等。
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本 设计 采用了模 块 化 设计 ,主要由主程序模 块 、功能 实现 模 块两 大部分模 块 组成。
4.2 :程序设计
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函 用 系: 数调 关
(五)交通灯控制 路的 电 调试
5.1 : 方法 调试
以 子 路 基 的各 子 品在安装完成后一般都要 行 ,才能正常地 电 线 为 础 种电 产 进 调试 进 行工作。在 程中常常 出 各 路故障, 、排 调试过 会 现 种电 经过检测 查 ,才能准确地排除故 障。 主要是包括 整和 调试 调 测试两个 部分。
整主要是 路 的 整。一般是 路中可 元器件,例如 容、 调 对电 参数 调 对电 调 电 电 感等部 分 行 整,使 路功能 到 期的效果。 主要是 路的各 技 指 和功能 进 调 电 达 预 测试 对电 项 术 标 进 行 和 , 要求的性能指 相比 ,以确定 路是否能 测试 检查 并与设计 标 较 电 实现预 期的功能。
和 是相互依 、互相 充的, 。由于在 调试 调测 试 赖 补 统称为调试 实际 工作中,二者是
一 工作的 方面。 、 整、再 、再 整,直到 路要求的 指 项 两个 经测试 调 测试 调 实现电 设计 标 止。能 采用适 的方法 找、判 和确定故障的具体部位及其原因,是故障 为 够 当 查 断 检测 的 关键。
在 用中,我 子 路故障 常采用 察法。 察法又分 察法和 应 们检测电 线 经 观 观 为静态观 动 察法。所 察法就是在 子 路通 前通 目 找出某些故障。主要 态观 谓静态观 电 线 电 过 视检查 检 点是否 、 接 是否接好、接 件是否松 、管脚是否 方向或折 等。 查焊 虚焊 导线 头 插 脱 插错 弯
察 有 常 ,可 一步采用 当静态观 没 发现异 时 进 动态观 察法。 察法又 通 察法,即 路通 后,通 察 路 有无打火,冒烟 动态观 称 电观 给电 电 过观 电 内 现
象,或是 到 路 有无 焦、 糊的 味;手 摸一些器件有无 。 闻 电 内 烧 烧 异 触 发烫 发现异 常立刻
源。由通 察,可以确定故障原因,但大部分情 下 不能确 故障的确切位 断开电 电观 况 并 认
置。例如集成 路的 ,可能是周 路故障 致的,也可能是供 有 ,或 电 发热 边电 导 电电压 问题
重等 。因此配合其他 方法,分析判 ,可更准确找出故障所在。 负载过 问题 检测 断
5.2 : 及性能分析 调试 通 定 器T0 ,直接可按照表算好的 据 送出控制灯,再 察其 过 时 数 吗 观 逻辑状态 是 否符合要求。可以反复 多次 行 ,直到 系正确,但要注意, 西方向、南北 进 调试 逻辑关 东 方向的指示灯要同 时调试 。
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(六) 果和 实训结 总结
6.1 : 果实训结
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6.2 : 实训总结
次 交通灯控制 路 近 周的反 琢磨 修改, 于完成了。 料, 这 实训 电 设计经过 两 复 与 终 从查资 整理 料到 程序, 程序,改程序, 仿 直至通 老 的 收,一切都充 了刻苦 资 读 写 真 过 师 验 满 与艰 辛, 其 充 了挫折可是同 又伴 着 。 令我感 最深的就是我 小 能 心 力,明确 间 满 时 随 欢乐 触 们 组 够齐 协 的分配好任 ,共同努力。也非常感 同 心的 助,由于我的《 片机原理 务 谢 学们倾 帮 单 与应 用技 》 的 某些知 点 不是很 楚,可是同 是不 其 的 我一 术 学 并 不是很好,所以对 识 并 清 学们总 厌 烦 给 遍又一遍的 解,直到我弄 楚 止!他 的知 另我打 眼界,他 讲 清 为 们 识阅历 开 们 的无私精神更另 我感 动 不已!
另外,在重 修改 的 程中,我又重新把《 片机原理 用技 》 本 仔 复 与设计 过 单 与应 术 这 书 细 的看了一下,弄 了一些以前一知半解的 西, 一次加强和 固了我的理 知 懂 东 进 巩 论 识 。在此次 程 程中,我把 片机的理 知 用于 中,使理 相 合,使我的理 课 设计过 单 论 识 实践 论与实践 结 论 知 的到了 固,在 料翻 料的 程中也丰富了我的知 跟 识 巩 查资 阅资 过 识 阅历 。
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