项目四：交通灯控制系统设计
目
录
（一） 目的和原理 (2)
实训
： 目的： (2)
1.1 实训
1.2 实训
： 原理： (2)
介 (2)
1.3：AT89C51 绍
：
体介 (2)
1 总 绍
2 说
：管脚 明 (2)
（二） 任 性能指 (4)
设计 务与 标
： 任 (4)
2.1 设计 务
2.2 标
：性能指 (4)
（三）系 体方案和 路 (4)
统总 电 设计
：系 体方案 (4)
3.1 统总
： 示部分 路 (4)
3.2 显 电 设计
： 路 (5)
3.3 时钟电 设计
： 位 路 (6)
3.4 复 电 设计
（四） 件 路 (7)
软 设计电
debug灯
：
用 件 要求 (7)
4.1 应 软 设计
程序 (8)
4.2： 设计
交通灯控制 路的 8
（五） 电 调试
： 方法 (11)
5.1 调试
： 及性能分析 (11)
5.2 调试
（六） 果和 (12)
实训结 总结
： 果 (12)
6.1 实训结
： (13)
6.2 实训总结
实训
（一） 目的和原理 1.1 实训
： 目的： 1 单 ：了解 片机 AT89C51 个 组 各 部分的 成和 I/O 口的功能。
2 电 组 ：了解交通灯控制 路的工作原理和 成。
3 统 电 组 ：掌握交通灯控制系 各部分 路的作用和 成。
1.2 实训
：
原理： 实现 经过 较 选 根据要 的具体功能， 比 ，我 用 A T 8 9 C 51 单 围 构 片机及外 器件 成最小 统 控制系 ，4 组双 构 号 块 东 别构 计时显 块 实 灯 成信 灯指示模 ， 西南北方向分 成倒 示模 ，使 时 断来响应 种车辆 中 特 的通行要求，接LED 显示器
图 1-1 统
系 原理框图 1.3：AT89C51 绍
介 1 总
绍 ： 体介AT89C51 种带 是一 4K 节 字 FLASH 储 存 器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 电压 ）的低 、高性能 CMOS 8 位 处 微 理器 称 ，俗 单片机。 AT89C2051 种带 是一 2K 节 字 闪 编 存可 程可擦除 读 储 只 存 器的单片机。单片机的可擦除只 读 储 存 器 复 可以反 擦除 1000 该 次。 器件采用 ATMEL 高密度非易失 储 存 器 术 制造技 制造， 与 业标 工 准的MCS-51 输 将 指令集和 出管脚相兼容。 由于 多功能8 位CPU 闪 和 速 储 存 器组 单个 合在 芯片中，ATMEL 的 AT89C51 种 是一 高效微控制器，AT89C2051 它 是 的一种 简 精 版本。AT89C51单片机为很多 统 嵌入式控制系 种灵 提供了一 活性高且价廉的方案 2 说
：管脚 明 VCC 电电压 ：供 。
GND：接地。
驱动电路 AT89C51
时钟电路 复位电路 通行灯显示
数码管显示
电路
P0 口：P0 为 个 口 一 8 级开 双 位漏 路 向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电 当 流。 P0 口的管脚 写 第一次    1 时 义为 ，被定 高阻输入。P0 够 数 能 用于外部程序 据 储 存 器 它 义为数 ， 可以被定 据/地址的低八位。在 FIASH 编 时 程 ，P0 为 码输 当 口作 原 入口， FIASH 进 验时 行校 ，P0 输 码 时 出原 ，此 P0 须 电
外部必 接上拉 阻。 P1 口：P1 个内 电 口是一 部提供上拉 阻的 8 双 位 向 I/O 口，P1 缓 输
口 冲器能接收 出 4TTL 门电流。 P1 写 口管脚 入 1 内 为 输 后， 被 部上拉 高， 可用作 入， P1 为 电 时 口被外部下拉 低 平 ， 将输 电 这 内 缘 出 流， 是由于 部上拉的 故。在 FLASH 编 验时 程和校 ，P1 为 口作 低八位地址 接收。
P2 口：P2 为 个内 电 口 一 部上拉 阻的8 双 位 向 I/O 口，P2 缓 输 口 冲器可接收， 出4 个 TTL
门电 当 流， P2 写 口被 “1 时 内 电 为输 并 为输 ” ，其管脚被 部上拉 阻拉高，且作 入。 因此作 入
时，P2 将输 电 这 内 缘 口的管脚被外部拉低， 出 流。 是由于 部上拉的 故。P2 当
口 用于外部程 储 序存 器或16位地址 数 外部 据 储 进 时 存 器 行存取 ， P2 输 给 口 出地址的高八位。 在 出地址“1” 时 它 内 优势 当对 数 ， 利用 部上拉 ， 外部八位地址 据 储 存 器进 读写时 行 ，P2 输 口 出其特殊功 能寄存器 内 的 容。P2 口在 FLASH 编 验时 号 程和校 接收高八位地址信 和 号 控制信 。 P3 口：P3口管脚是 8 个带内 电 双 部上拉 阻的 向 I/O 输 口，可接收 出 4 个 TTL 门电 当 流。 P3 写 口 入“1 它们 内 为 电 并 输 为输 为 电 ”后， 被 部上拉 高 平， 用作 入。作 入，由于外部下拉 低 平，P3 将输 电 口 出 流（ILL 这 缘
） 是由于上拉的 故。 P3 为 口也可作 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚 备选功能
P3.0 RXD 输 （串行 入口）
P3.1 TXD 输
（串行 出口） P3.2 /INT0 断 （外部中 0）
P3.3 /INT1 断 （外部中 1）
P3.4 T0 计时 （ 器0 输
外部 入） P3.5 T1 计时 （ 器1 输
外部 入） P3.6 /WR（ 数 外部 据 储 存 器写选通）
P3.7 /RD（ 数 外部 据 储 存 器读选通）
P3 时为闪烁编 编 验 口同 程和 程校 接收一些 号
控制信 。 RST 复 输 当 荡 复 时 ： 位 入。 振 器 位器件 ，要保持 RST 两个 脚 机器周期 电 时间 的高 平 。 ALE/PROG 当访问 ： 外部 储 存 器时， 锁 地址 存 许 允 的输 电 出 平 锁 节 用于 存地址的低位字 。 在 FLASH 编程 间 期 ，此引脚 输 用于 入编程 时 脉冲。在平 ，ALE 变 频 输 端以不 的 率周期 出正 号 频 为 荡 频 脉冲信 ，此 率 振 器 率的 1/6 它 对 输 时 。因此 可用作 外部 出的脉冲或用于定 目的。 当 数 然而要注意的是：每 用作外部 据 储 存 器时 将 过 个 ， 跳 一 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 输 的 出可在 SFR8EH 地址上置 0 时 。此 ， ALE 执
只有在 行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作 该 用。另外， 引脚被略微拉高。如果 处 微 理器 执 状态 在外部 行 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部 储 程序存 器 选 号 的 通信 。在由外部程序 储 存 器 间 个
取指期 ，每 机器周期两次 /PSEN 访问 有效。但在 数 外部 据 储 时 这两 存 器 ， 次有效的/PSEN 号将 现 信 不出 。
/EA/VPP 当 ： /EA 电 时 则 间 保持低 平 ， 在此期 外部程序 储 存 器（0000H-FFFFH），不管是 内 储 否有 部程序存 器。注意加密方式1 时，/EA 将内 锁 为 部 定 RESET 当 ； /EA 电 端保持高 时 间内 储 平 ， 此 部程序存 器。 在 FLASH 编 间 程期 ， 此引脚也用于施加 12V 编 电 程 源 （VPP）。 XTAL1 荡 输 内 时钟 电 输 ：反向振 放大器的 入及 部 工作 路的 入。
XTAL2 来 荡 输
： 自反向振 器的 出。
设计 务与 标
（二） 任 性能指 2.1 设计 务
： 任 图 1-2
单 号 设计 该 号 条 条 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 支干道 汇 该 东 个红 绿 数码 显 时间 当东 合成十字路口。 十字路口 西南北方向各一 灯和 灯， 管 示 ； 西方 绿 车辆 数码 显 向亮 灯， 通行， 管 示30s 红 数码 显 ，南北方向亮 灯， 管 示00: 当 ； 南北方向亮 绿 车辆 数码 显 灯， 通行， 管 示30s 东 红 数码 显
， 西方向亮 灯， 管 示 00。 2.2 标
：性能指 数码 结 拟 时 数码 显 时间 管和灯相 合，模 十字路口的交通灯，灯亮的同 ， 管 示 。
统总 电 设计
（三）系 体方案和 路 3.1 统总
：系 体方案 统 构 单 统 实 运 储 输 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 电 输 设备 输 电 输 设备 组 单 实质 个 口 路和 入 、 出接口 路和 出 等 成。 片机 上是一 硬件的芯片，在
实际应 难 对 进 电气连 须 种扩 电 设备 用中，通常很 直控 象 行 接，必 外加各 展接口 路、外部 、被 对 软 构 个单 应 统 该 拟 统 控 象等硬件和 件， 才能 成一 片机 用系 。 交通灯 系 的硬件 键 部分主要由 盘 显 运 组 题 设计 课题 、 示和 算部分 成。 按照 目的 要求本 需要使用LED 数码 显 扩 键盘 管 示
和 展 。 该 统 设计 在 交通灯系 的 中采用AT89s51单片机。
3.2 显 电 设计
： 示部分 路 LED 显 两 静态显 动态显 静态显 个数 示器有 中工作方式： 示方式和 示方式。 示的特点是每 码 须 个 管必 接一 8 锁 来锁
位 存器用 谓动态扫 显 轮 数码 码 应 选 发 辉 所 描 示即 流向各位 管送出字形 和相 的位 ， 利用 光管的余 和 视觉暂 觉 数码 时 显 动态显 静态显 人眼 留作用，使人的感 好像各位 管同 都在 示。 示的亮度比 示 选择 电 时应 静态显 电 数码 显 过 要差一些，所以在 限流 阻 略小于 示 路中的。各 管在 示 轮 程中 流 显 号 与 数码 得到 示信 ， 各 管接口的I/O口是共用的。
该设计 数码 别显 东 时间 选 数码 显 采用如下所示的 管， 分 示南北和 西灯的剩余 。片 部分和 段 示 别 单 部分，分 接 片机管脚的P3口和P2 阴数码 口，具体的共 管下 南
西 东 北 00
00 30 30
图1-3 显 电
示 路 3.3 时钟电 设计
： 路 时钟电 产 路用于 生MCS-51单 时 须 时钟 号 内 电 时钟 片机工作 所必 的 控制信 。 其 部 路在 信 号 严 时 执 进 执 时 控制下， 格地按 序 行指令 行工作。在 行指令 ，CPU 储 首先要到程序存 器中 执 码 取出需要 行的指令操作 ，
译码 并 时 电 产 号 规 设计 然后 ， 由 序 路 生一系列控制信 去完成指令所 定操作。本 采用 12MHz 两个 晶振和 30Pf 电 们构 个稳 荡 该电 响 荡 频 瓷片 容，他 成一 定的自激振 器。 容的大小影 振 器 荡 稳 为单 标 时钟 两个 电 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 调 微 作用。

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