单片机原理及应用课程实训.docx

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单片机原理及应用课程实训

苏州市职业大学

课程实训说明书

名称单片机原理及应用课程实训　　　

2012年6月11日至2012年6月17日共1周

院　系电子信息工程系

班级10电气自动化4

姓名徐小冬

学号

系主任张红兵

教研室主任邓建平

指导教师邓建平

第一章绪论

随着经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通拥塞已成为一个国际性的问题。

因此，设计可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有极大的现实必要性。

通常情况下，交通信号灯控制主要有两个缺陷：

1、车道放行车辆时，时间设定相同且固定，十字路口经常出现主车道车辆多，放行时间短，车流无法在规定时间内通过，而副车道车辆少，放行时间明显过长；2、未考虑急车强通（譬如，消防车执行紧急任务时，两车道都应等待消防车通过）。

由于交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施，导致十字路口交通受阻，造成不必要的经济损失。

本系统利用单片机AT89C51，借助CAN总线作为现场通信总线实现智能交通信号灯控制系统设计，实现了根据区域车流、红外遥控以及PC机进行十字路口交通信号灯智能控制，并在软、硬件方面采取一些改进措施，实现了根据十字路口车流、红外遥控进行交通信号灯智能控制，使交通信号灯现场控制灵活、有效。

从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。

系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。

第二章单片机交通控制系统总体设计

2.1单片机交通控制系统的总体结构图

单片机交通控制系统的总体结构图如图2-1所示：

图2-1单片机交通控制系统的总体结构图

2.2单片机交通控制系统的基本构成及原理

单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。

本系统在此基础上，加入了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提醒作用。

本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。

键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。

在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。

急停按键和违规检测随时调用中断。

在模式选择上，若为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进行检测统计，到达一定时间将修正通行时间一满足不同路况的需要。

单片机交通控制系统的基本构成如图2-2所示：

图2-2单片机交通控制系统的基本构成

第三章智能交通灯控制系统的硬件设计

3.1AT89C51单片机简介

AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等极大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。

3.1.1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的工作，完成运算和控制输入输出等操控。

3.1.2数据存储器（RAM）

AT89C51内部有128个8位用户数及存储单元和128个寄存器单元，他们是统一编址的，专营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自定义的字型表。

3.1.3程序存储器（ROM）

AT89C51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

3.1.4定时/计数器（ROM）

AT89C51有两个16位的可编程定时/计数器，一时想定时或计数产生中断用于控制程序转向。

3.1.5并行输入输出（I/O）口

AT89C51共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外数据传输。

3.1.6全双工串行号

AT89C51内置一个全双行串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传输，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

3.1.7中断系统

AT89C51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，客满著不同的控制要求，并具有2级优先级别选择。

3.1.8时钟电路

AT89C51内置最高频率高达12Hz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但AT89C51单片继续外置震荡电容。

3.1.9MCS-51系统的引脚说明

51系列单片机8031、8051及89c51/89s51均采用40Pin封装的双列直接DIP结构。

下图是它们的引脚配置:

40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明：

·Pin20:

接地脚。

·Pin40:

正电源脚，工作时，接+5V电源。

·Pin19:

时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。

·Pin18:

时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体（2-12MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。

另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。

图3-1MCS-51系统的引脚说明

3.2八段LED数码管的简介

LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。

led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。

位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。

图3-2是共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

颜色有红，绿，蓝，黄等几种。

led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。

选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。

共阳极数码显示管如图3-2：

图3-2共阳极数码管的内部电路

3.3芯片74LS164的简介

164为8位移位寄存器当，清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QH）均为低电平。

串行数据输入端（A，B）可控制数据。

当A、B任意一个为 低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。

当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。

 引脚功能：

CLOCK：

时钟输入端，CLEAR：

同步清除输入端（低电平有效），A，B：

串行数据输入端，QA－QH：

输出端。

74LS164引脚图如图3-3所示：

图3-374LS164引脚图

第四章系统软件程序的设计

4.1理论基础知识

单片机交通控制系统软件程序有定时器等，利用这些实现交通灯的控制。

4.1.1定时器原理

定时器／计数器简称定时器，其作用主要包括产生各种时标间隔、记录外部事件的数量等，是微机中最常用、最基本的部件之一。

803l单片机有2个16位的定时器／计数器：

定时器0（T0）和定时器1（T1）。

T0由2个定时寄存器TH0和TL0构成，T1则由TH1和TL1构成，它们都分别映射在特殊功能寄存器中，从而可以通过对特殊功能寄存器中这些寄存器的读写来实现对这两个定时器的操作。

作定时器时，每一个机器周期定时寄存器自动加l，所以定时器也可看作是计量机器周期的计数器。

由于每个机器周期为12个时钟振荡周期，所以定时的分辨率是时钟振荡频率的1／12。

作计数器时，只要在单片机外部引脚T0（或T1）有从1到0电平的负跳变，计数器就自动加1。

计数的最高频率一般为振荡频率的l／24。

T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式：

方式0、方式1、方式2和方式3。

除方式3外，T0和T1有完全相同的工作状态。

定时器的结构和原理如图4-1所示：

图4-1定时器的结构和原理

4.2程序设计

ORG0000h

Ljmpmain

Org000bh

Ljmpdst0

Org001bh

Ljmpdst1

Main:

movsp,#1fh

movtmod,#11h

movth1,#3ch

movtl1,#0b0h

movth0,#3ch

movtl0,#0b0h

movp1,#b

CLRF0

movr0,#160

movr1,#10

movr2,#4

movie,#8Ah

movip,#0Ah

setbTR0

clrTR1

CLR30H

LJMPDIS

dst0:

movth0,#3ch

movtl0,#0b0h

djnzr0,next1

movr0,#160

jnbf0,s2

cplp1.1

cplp1.2

sjmpcomp1

s2:

cplp1.3

cplp1.0

comp1:

SETB30H

clrTR0

setbTR1

next1:

reti

dst1:

movth1,#3ch

movtl1,#0b0h

djnzr1,next2

movr1,#10

jbf0,s4

cplp1.3

cplp1.0

sjmpcomp2

s4:

cpLp1.1

cpLp1.2

comp2:

djnzr2,next2

movr2,#4

CLRTR1

jbf0,step

movp1,#b

lcalldelay2s

movp1,#b

sjmpcomp3

step:

movp1,#b

lcalldelay2s

movp1,#b

comp3:

setbTR0

clrTR1

CPLF0

CLR30H

next2:

reti

delay2s:

movr3,#10

dl0:

movr4,#200

dl1:

movr5,#248

dl2:

djnzr5,dl2

djnzr4,dl1

djnzr3,dl0

Ret

DIS:

movscon,#00h

loop2:

movr7,#8

loop1:

lcallsub

lcalldelay

L2:

JB30H,L2

DECr7

cjner7,#0FFH,loop1

ljmploop2

delay:

movr3,#10

adl0:

movr4,#200

adl1:

movr5,#248

adl2:

djnzr5,adl2

djnzr4,adl1

djnzr3,adl0

ret

sub:

mova,r7

movdptr,#tab

MOVCA,@A+DPTR

movsbuf,a

here:

jnbti,here

clrti

ret

tab:

db03h,9fh,25h,0dh,99h,49h,41h,1fh,01h

end

4.3系统软件调试

连接电路