單片機(jī)最小系統(tǒng)交通燈流水燈課程設(shè)計(jì).doc

HEFEI UNIVERSITY單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告系 別： 電子信息與電氣工程系 專業(yè)（班級(jí)）： 姓名（學(xué)號(hào)）： 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 2015-05-30 摘 要本課程設(shè)計(jì)完成的是構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境熟悉，跑馬燈實(shí)驗(yàn)及74LS138譯碼器，8255控制交通燈實(shí)驗(yàn)，8253方波實(shí)驗(yàn)。最小系統(tǒng)包括晶振，復(fù)位等模塊。138的譯碼實(shí)驗(yàn)，根據(jù)138的譯碼特性建立一個(gè)譯碼表，用P1口給74LS138的A、B、C口賦值，在此過程中其實(shí)只用到了P10，P11，P12；8255A交通的實(shí)驗(yàn)選擇PA口控制交通燈，核心思想就是延時(shí)時(shí)間的控制；8253方波實(shí)驗(yàn)采用的是CLK0產(chǎn)生方波信號(hào)，再用T0、T1不同工作方式進(jìn)行分頻，輸出方波；最后繼電器是通過控制單片機(jī)端口的高低電平來控制繼電器的通斷。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 譯碼器 交通燈 方波 工作方式 目錄一、系統(tǒng)分析1二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2三、硬件設(shè)計(jì)31、單片機(jī)最小系統(tǒng)32、流水燈電路53、譯碼器電路63.1 74LS138芯片的引腳圖及功能63.2 電路設(shè)計(jì)74、交通燈電路84.1 8255A芯片引腳圖及功能84.2 電路設(shè)計(jì)95、方波電路105.1 8253芯片的引腳圖及功能105.2 電路設(shè)計(jì)126、繼電器電路127、獨(dú)立按鍵電路13四、軟件設(shè)計(jì)131、主程序132、地址端口定義143、輸出方波程序15五、系統(tǒng)調(diào)試161、硬件調(diào)試162、軟件調(diào)試163、軟硬件聯(lián)調(diào)16六、功能測(cè)試161、測(cè)試平臺(tái)162、測(cè)試工具173、測(cè)試步驟174、測(cè)試結(jié)果17總結(jié)17致謝18參考文獻(xiàn)18附錄19附錄1 作品展示19附錄2 硬件清單20附錄3 軟件清單21單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)-課程設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)分析本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制系統(tǒng)，旨在通過按鍵操作完成如下五個(gè)功能：1、 實(shí)現(xiàn)P1口控制8個(gè)指示燈，循環(huán)點(diǎn)亮，瞬間只有一個(gè)燈亮2、 實(shí)現(xiàn)與74LS138譯碼器連接的8個(gè)指示燈，循環(huán)點(diǎn)亮，瞬間只有一個(gè)燈亮3、 使用芯片8255A控制LED指示燈，實(shí)現(xiàn)交通燈功能。4、 使用8253A的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入時(shí)鐘頻率的兩級(jí)分頻，得到一個(gè)周期為1秒的方波，用此方波控制蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)5、 設(shè)計(jì)接口電路，通過繼電器控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、停止通過分析以上功能可知，本次實(shí)驗(yàn)可以選用已有單片機(jī)STC89C52，運(yùn)用5個(gè)獨(dú)立按鍵來控制5個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，且各個(gè)功能不能相互干擾。因此需要每個(gè)功能實(shí)現(xiàn)后進(jìn)行復(fù)位，但是考慮到8253A芯片沒有自帶復(fù)位鍵，決定采用上電復(fù)位。對(duì)于第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，由于要實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮，所以直接用8個(gè)燈并聯(lián)然后與一個(gè)1K電阻串聯(lián)，接成共陽即可；對(duì)于第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，指示燈的電路可與第一個(gè)實(shí)驗(yàn)相同，但其負(fù)極需與74LS138譯碼器的輸出相接，然后通過單片機(jī)控制譯碼器的A、B、C實(shí)現(xiàn)指示燈的循環(huán)點(diǎn)亮；對(duì)于第三個(gè)實(shí)驗(yàn)，交通燈采取紅、黃、綠排列，指示燈需串1K電阻，然后通過單片機(jī)控制8255A的工作方式0來實(shí)現(xiàn)交通燈的功能；對(duì)于第四個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用紅燈與蜂鳴器并聯(lián)接地，其陽極接8253A的OUT1輸出，綠燈陰極接在OUT1上，通過單片機(jī)控制8253A可以實(shí)現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警，紅綠燈交替點(diǎn)亮；對(duì)于第五個(gè)實(shí)驗(yàn)，初步考慮利用PNP三極管來驅(qū)動(dòng)5V的繼電器，由于PNP低電平有效，起基極b與單片機(jī)相連，這樣可以通過單片機(jī)控制繼電器的吸合，考慮到在電路板上焊接直流電機(jī)不方便，在此將直流電機(jī)換成LED燈。以上便是整個(gè)系統(tǒng)的初步分析，具體電路還需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，經(jīng)小組成員討論后，選用單片機(jī)STC89C52作為控制器，5個(gè)獨(dú)立按鍵作為各個(gè)獨(dú)立模塊的按鈕，譯碼器實(shí)驗(yàn)選用74LS138，交通燈實(shí)驗(yàn)選用D82C55AC-2芯片，方波實(shí)驗(yàn)選用D8253C-2芯片，繼電器實(shí)驗(yàn)選用HRS2H-S-DC5V-N繼電器，另外電源采用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源。系統(tǒng)原理框圖如2.1所示：STC89C52譯碼器D82C55AD8253C獨(dú)立按鍵電源電路流水燈實(shí)驗(yàn)繼電器8個(gè)LED交通燈蜂鳴器、LED1個(gè)LED圖2.1 系統(tǒng)原理圖具體的單片機(jī)端口分工：(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)的晶振采用12M Hz晶振，電源采用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源5V供電，五個(gè)獨(dú)立按鍵接單片機(jī)P2.0P2.4口，分別依次控制五個(gè)模塊。(2)實(shí)驗(yàn)一8個(gè)LED燈陰極接單片機(jī)P1口(3)實(shí)驗(yàn)二74LS138譯碼器G2A、G2B一起接P3.0口，A、B、C分別接P1.2、P1.1、P1.0口（4）實(shí)驗(yàn)三D8255A芯片的A1、A0接P2.6、P2.7，D0D7接P0，CS接P3.1， WR、RD接P3.6、P3.7（5）實(shí)驗(yàn)四D8253C芯片的A1、A0接P2.6、P2.7，D0D7接P0，CS接P3.2， WR、RD接P3.6、P3.7，CLK0接P3.5（6）實(shí)驗(yàn)五PNP三極管基極b接P2.5三、硬件設(shè)計(jì)1、單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由晶振電路和復(fù)位電路組成的，晶振電路是由晶振和瓷片電容構(gòu)成的，我們是的晶振是11.0592Mhz，為51單片機(jī)提供時(shí)鐘源。復(fù)位電路是由按鈕、電解電容和電阻組成的，為單片機(jī)提供復(fù)位功能，就此就構(gòu)成了最小系統(tǒng)板。STC89C52RC單片機(jī)是基于51內(nèi)核的單片機(jī)，是在51單片機(jī)應(yīng)有的功能上基礎(chǔ)拓展的單片機(jī)，是屬于MCS51系列單片機(jī)中的高端單片機(jī)，它有運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP、程序狀態(tài)字寄存器PSW、十進(jìn)制調(diào)整電路等。它能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作。（1）控制器單片機(jī)有控制器，它包括定時(shí)控制邏輯（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路），指令寄存器，指令譯碼器程序計(jì)數(shù)器PC，堆棧指針SP，數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR以及信息傳送控制部件等。（2）時(shí)鐘電路單片機(jī)有時(shí)鐘電路，在單片機(jī)芯片的內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，一般在XTAL1與XTAL2之間接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，就是單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過二分頻以后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)。電容C1和C2為微調(diào)電容，可起頻率穩(wěn)定、微調(diào)作用，我們?nèi)∮?0pf電容。晶振的頻率范圍是1.2MHz12MHz ，我們?nèi)?1.0592 MHz。（3）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路需要外接，對(duì)于使用12MHZ的晶振的單片機(jī)，復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4s才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路有上電自動(dòng)復(fù)位電路和按鍵手動(dòng)復(fù)位電路兩種方式。我通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)復(fù)位的，即人為的復(fù)位操作。（4）指令寄存器和指令譯碼器指令寄存器中存放指令代碼，CPU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器，經(jīng)譯碼器后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令所指定的操作。（5）程序計(jì)數(shù)器PCPC是一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其內(nèi)容為單片機(jī)將要執(zhí)行的指令機(jī)器碼所在存儲(chǔ)單元的地址。PC具有自動(dòng)加1的功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。由于PC不可尋址的，因此用戶無法對(duì)它直接進(jìn)行讀寫操作，但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。PC的尋址范圍為64KB，即地址空間為00000FFFFH。（6）堆棧指針SPSP為8位寄存器，用于指示棧頂單元地址。所謂堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它只允許在其一端進(jìn)行數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)插入操作的線性表。數(shù)據(jù)寫入堆棧叫入棧（PUSH），數(shù)據(jù)讀出堆棧叫出棧（POP）。堆棧的最大特點(diǎn)是“后進(jìn)先出”的數(shù)據(jù)操作原則。MCS-51系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H。（7）數(shù)據(jù)指針DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR為16位寄存器，它是MCS51中唯一的一個(gè)16位寄存器。編程時(shí)，既可按16位寄存器使用，也可作為兩個(gè)8位寄存器分開使用。DPH 為DPTR的高八位寄存器，DPL 為DPTR的低八位寄存器。DPTR通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作為地址指針使用，尋址范圍為64KB。（8）引腳定義P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。最小系統(tǒng)原理圖如圖2.2所示：圖2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖2、流水燈電路系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。由于是一個(gè)一個(gè)點(diǎn)亮，在此我們采用8個(gè)LED并聯(lián)然后與一個(gè)1K電阻串聯(lián)，具體電路如圖2.3所示：圖2.3 流水燈電路3、譯碼器電路本模塊功能是通過單片機(jī)控制74LS138譯碼器來實(shí)現(xiàn)流水燈，首先我們了解下譯碼器的工作原理。3.1 74LS138芯片的引腳圖及功能（1）74LS138芯片的引腳圖如圖2.4所示圖2.4 74LS138芯片引腳圖A0A2：地址輸入端G1：選通端（高電平有效）/G2A、/G2B：選通端（低電平有效）/Y0/Y7：輸出端（低電平有效）VCC：電源正GND：地A0A2對(duì)應(yīng)Y0Y7；A0,A1,A2以二進(jìn)制形式輸入，然后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，對(duì)應(yīng)相應(yīng)Y的序號(hào)輸出低電平，其他均為高電平（2）74LS138芯片真值表如表2.1表2.1 74LS138譯碼器真值表3.2 電路設(shè)計(jì)根據(jù)上述74LS138譯碼器的工作原理可知，當(dāng)G1 G2A G2B=100時(shí)，譯碼器工作，根據(jù)74LS138的3個(gè)譯碼信號(hào)A、B、C來選擇Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6作為輸出，各輸出為低電平時(shí)，當(dāng)共陽極的LED燈節(jié)高電平時(shí)，就會(huì)使相應(yīng)的燈亮。給單片機(jī)的端口賦初值，點(diǎn)亮第一個(gè)LED，然后延時(shí)一段時(shí)間后，點(diǎn)亮下一個(gè)LED，依次循環(huán)下去，會(huì)實(shí)現(xiàn)流水燈的模式，具體電路如圖2.5所示：圖2.5 譯碼器電路4、交通燈電路 本模塊功能是通過單片機(jī)控制8255A芯片控制電路實(shí)現(xiàn)交通燈功能，首先我們應(yīng)了解8255A芯片的工作原理。4.1 8255A芯片引腳圖及功能（1）8255A芯片引腳圖如圖2.6所示： 圖2.6 8255A芯片引腳圖D0-D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線,與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接,用來傳送數(shù)據(jù)信息。CS：片選信號(hào)線，低電平有效，表示芯片被選中。RD：讀出信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。WR：寫入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。GND：地線。Vc：+5V電源PA0-PA7：A口輸入/輸出線。PB0-PB7：B口輸入/輸出線。PC0-PC7：C口輸入/輸出線。RESET：復(fù)位信號(hào)線。A1、A0：地址線，用來選擇8255內(nèi)部端口。（2）工作方式方式0基本輸入/輸出方式8255工作在方式0時(shí)，三個(gè)端口分成彼此的兩個(gè)8位口，即A口和B口，兩個(gè)4位口，這4個(gè)并行口都能設(shè)定為輸入或輸出。方式0常用于無條件查詢傳送方式1選通輸入/輸出方式方式2雙向輸入/輸出方式4.2 電路設(shè)計(jì)交通燈共有東西南北四個(gè)方向，紅黃綠總共12個(gè)LED燈，為了讓電路簡(jiǎn)單，在此采用4個(gè)方向的LED燈共陽接法，每個(gè)方向的紅、黃、綠燈并聯(lián)然后與一個(gè)1K電阻串聯(lián)，陰極接在對(duì)應(yīng)8255A芯片的PA口，具體仿真電路如圖2.7所示：圖2.7 交通燈電路 5、方波電路 本模塊功能是通過單片機(jī)控制D8253C芯片輸出方波信號(hào)，首先我們需要了解8253芯片的工作原理。5.1 8253芯片的引腳圖及功能（1）8253芯片的引腳圖如圖2.8所示圖2.8 8253芯片引腳圖（2）8253芯片內(nèi)部組成部分 1）數(shù)據(jù)總線緩沖器(8位、三態(tài)、雙向)。數(shù)據(jù)中線緩沖器是8253與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連接時(shí)用的接口電路，它由8位雙向三態(tài)緩沖器構(gòu)成。2）讀/寫控制邏輯。讀/寫控制邏輯接收系統(tǒng)控制總線送來的輸入信號(hào)，經(jīng)組合后形成控制信號(hào)，對(duì)各部分操作進(jìn)行控制?？山邮盏目刂菩盘?hào)有：片選信號(hào)，低電平有效；：讀信號(hào)，低電平有效；：寫信號(hào)，低電平信號(hào)；：端口選擇信號(hào)。=00時(shí)，選中0通道；=01時(shí)，選中1通道；=10時(shí)，選中2通道；=11時(shí)，選中控制寄存器。8253的輸入信號(hào)組合功能表如表2.2所示。表2.2 8253輸入信號(hào)組合的功能表功 能0100 0寫計(jì)數(shù)器00100 1寫計(jì)數(shù)器10101 0寫計(jì)數(shù)器20101 1寫入控制字寄存器0010 0讀計(jì)數(shù)器00010 1讀計(jì)數(shù)器10011 0讀計(jì)數(shù)器20011 1無操作1禁止使用011無操作3）計(jì)數(shù)器02。三個(gè)完全相同的16位減計(jì)數(shù)器。每個(gè)通各有3個(gè)引腳，它們是：CLK0CLK2計(jì)數(shù)器02的輸入時(shí)鐘脈沖此引腳輸入；OUT0OUT2計(jì)數(shù)器02的輸出端；GATE0GATE2計(jì)數(shù)器02的門控脈沖輸入端。4）控制字寄存器?？刂谱旨拇嫫魇且环N只寫寄存器，在對(duì)8253編程時(shí)，由CPU用輸出指令向它寫入控制字，來選定計(jì)數(shù)器通道，規(guī)定各計(jì)數(shù)器的工作方式，讀寫格式和數(shù)制。其格式如圖2.9所示： BCD1 BCD碼計(jì)數(shù)0 二進(jìn)制計(jì)數(shù) 000 方式0 001 方式1 10 方式2 11 方式3100 方式4101 方式5 00 計(jì)數(shù)器鎖存，供CPU讀 01 只讀/寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)10 只讀/寫計(jì)數(shù)器高字節(jié)11 先讀/寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)，后讀/寫高字節(jié)00 選擇通道001 選擇通110 選擇通道211 無效圖2.9 8253控制字格式5）8253芯片的工作方式：工作方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式；工作方式1：可編程單穩(wěn)態(tài)輸出方式；工作方式2：比率發(fā)生器；工作方式3：方波發(fā)生器；工作方式4：軟件觸發(fā)選通；工作方式5：硬件觸發(fā)選通；5.2 電路設(shè)計(jì)具體的設(shè)計(jì)電路如圖2.10所示：圖2.10 方波電路6、繼電器電路 此模塊功能是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制繼電器的吸合來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的控制，其實(shí)驗(yàn)原理就是單片機(jī)給s8550 PNP三極管低電平使其導(dǎo)通，然后控制繼電器的線圈，使內(nèi)部開關(guān)吸合，以致LED的電路能夠?qū)?。具體電路如圖2.11所示：圖2.11 繼電器電路7、獨(dú)立按鍵電路鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令的功能，是人工干預(yù)的主要手段。因此設(shè)計(jì)5個(gè)獨(dú)立按鍵來控制模塊的選擇運(yùn)行，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)便執(zhí)行對(duì)應(yīng)的程序，具體的設(shè)計(jì)電路如圖2.12所示：圖2.12 獨(dú)立按鍵電路四、軟件設(shè)計(jì)1、主程序主程序開始時(shí)要從存放實(shí)際鍵值的參數(shù)中取出剛讀取到的鍵值送到累加器A，依次判斷累加器A的低四位。若檢測(cè)到低電平，則說明與該位對(duì)應(yīng)的按鍵按下，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序段，完成相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能后返回。若沒有檢測(cè)到低電平，則返回。主程序流程圖如圖4.1所示： 開始查詢按鍵P2.0是否按下P2.1是否按下P2.2是否按下P2.3是否按下P2.4是否按下退出流水燈繼電器方波交通燈譯碼器圖4.1 主程序流程圖2、地址端口定義#include#include/絕對(duì)地址處理頭文件，包含XBYTE,用XBYTE來定義擴(kuò)展的I/O端口和外部RAM單元地址#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define control XBYTE0xffd7/定義控制字寄存器端口地址#define PA XBYTE0x3fd7/定義端口PA地址sbit A0=P26;/定義8255地址端口引腳A0sbit A1=P27;/定義8255地址端口引腳A1sbit dat=P0;/定義數(shù)據(jù)口D0D7#define T0 XBYTE0x3fff/定義定時(shí)器1地址#define T1 XBYTE0x7fff端口定義原則由于A0、A1對(duì)應(yīng)的端口是P2.6、P2.7，在程序開始需要定義控制字及需要使用的端口的地址，單片機(jī)共16位地址線，P2口是高八位地址線，P0口是低8位地址線，如表4.1所示：表4.1 端口地址表P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A1A0*P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0*010*其中 * 代表未知電平，對(duì)應(yīng)表中A0、A1，把 * 默認(rèn)為1，得到控制字的地址為0xffd7（A1=0，A0=0），對(duì)于8255A使用PA口，則需A1=0，A0=1，定義為0x3fd7，在8253A芯片使用時(shí)，用到了T0，T1計(jì)數(shù)器，為了區(qū)分8255A的PA口，定義地址為0x3fff（A1=0，A0=1），0x7fff（A1=1，A0=0）。3、輸出方波程序若想單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生4K HZ即周期為250微秒的脈沖，單片機(jī)晶振頻率為12M HZ，則此時(shí)計(jì)數(shù)初值X = MN =（256250）1 = 6，故只要在TH0，TL0中預(yù)置初始值6，將定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器T0設(shè)置成定時(shí)工作方式2即可實(shí)現(xiàn)。具體程序如下：void T0_time() interrupt 1TH0=6; TL0=6;clk0=clk0;/產(chǎn)生4kHZ脈沖五、系統(tǒng)調(diào)試1、硬件調(diào)試 在焊接過程中，我們采用焊一個(gè)模塊，調(diào)試一個(gè)模塊的原則，這樣可以保證電路如果出錯(cuò)可以及時(shí)修改。通過萬用表，測(cè)試電路的通斷，觀察有無虛焊的地方，對(duì)芯片的引腳也進(jìn)行了檢查，逐個(gè)模塊檢查接地和VCC的連接?？偟膩碚f，在硬件調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)了線路接錯(cuò)的現(xiàn)象，錯(cuò)誤原因是在網(wǎng)上百度的芯片引腳圖錯(cuò)誤，經(jīng)修改，所有模塊調(diào)試均成功。2、軟件調(diào)試 對(duì)于軟件調(diào)試，我在proteus中對(duì)整個(gè)電路圖進(jìn)行了繪制，一些比較復(fù)雜的線路，我采用了標(biāo)號(hào)和總線方式，對(duì)于程序方面，用的是Keil C 軟件。在不斷的調(diào)試后，整個(gè)仿真圖全部正常運(yùn)行，但是也發(fā)現(xiàn)了一點(diǎn)，在proteus中仿真，單片機(jī)是無法復(fù)位的，最終所有模塊均按程序執(zhí)行。3、軟硬件聯(lián)調(diào) 在軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí)，感覺模塊上的接線太多，但是電路已經(jīng)焊出來了，我們就沒做修改，把連線統(tǒng)一給固定住了；另外，也發(fā)現(xiàn)了8253A不能直接復(fù)位，只能通過斷電復(fù)位，因此我們最終采用了每個(gè)模塊都用上電復(fù)位，整體調(diào)試很成功。六、功能測(cè)試 1、測(cè)試平臺(tái) 在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)上進(jìn)行的功能測(cè)試，當(dāng)時(shí)室內(nèi)溫度26，對(duì)硬件電路影響不大。 2、測(cè)試工具 單片機(jī)開發(fā)板、雙向USB線、筆記本電腦、整個(gè)電路模塊、杜邦線、萬用表 3、測(cè)試步驟通過電腦將程序下載至STC89C52RC單片機(jī)把整個(gè)電路模塊的接地、VCC及數(shù)據(jù)端口連接，并檢查，確保連線無誤通過控制按鍵15，來控制各個(gè)模塊的運(yùn)行4、測(cè)試結(jié)果 軟硬件很符合要求，各個(gè)模塊均實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能， 總結(jié)通過單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程上的學(xué)習(xí)，經(jīng)過4個(gè)星期的努力，我們組最終完成了老師所要求的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。整個(gè)控制系統(tǒng)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分：硬件設(shè)計(jì)主要是把單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、流水燈模塊等各個(gè)硬件功能模塊及其它元件合理搭配并連接起來使其能夠?yàn)檐浖\(yùn)行提供一個(gè)硬件平臺(tái)。軟件設(shè)計(jì)主要是通過編寫程序代碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。在系統(tǒng)上電復(fù)位后程序自動(dòng)運(yùn)行，通過接受查詢外部的鍵盤參數(shù)值，控制各個(gè)模塊的啟停。由于本次設(shè)計(jì)的要求時(shí)間較短，個(gè)人能力以及精力等因素的限制，加之設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，該系統(tǒng)還有許多不盡如人意的地方。該系統(tǒng)未能完全的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的所有功能。如：利用8253A芯片實(shí)現(xiàn)紅綠等交替點(diǎn)亮，但在實(shí)際電路中只實(shí)現(xiàn)了紅燈閃亮，而綠燈只會(huì)變暗；還有光耦設(shè)計(jì)部分也沒有完成。通過這次單片機(jī)系統(tǒng)控制各個(gè)模塊運(yùn)行的設(shè)計(jì)，使我們從一開始對(duì)單片機(jī)各個(gè)引腳功能不太熟悉，到能開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，在這整個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西，掌握了一些常用的開發(fā)技能，也發(fā)現(xiàn)了大量的問題，有些在設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)解決，有些還有待今后慢慢學(xué)習(xí)。只要學(xué)習(xí)就會(huì)有更多的問題，有更多的難點(diǎn)，但也會(huì)有更多的收獲。致謝經(jīng)過很長時(shí)間的努力，我們?cè)趦?chǔ)忠老師的指導(dǎo)、同學(xué)耐心的幫助和組員的努力下終于完成了此次設(shè)計(jì)，并按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)了按鍵控制流水燈、譯碼器、交通燈、方波、繼電器五個(gè)功能。通過這次設(shè)計(jì)使我們從中學(xué)到到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，了解了單片機(jī)的工作原理及端口地址定義，并學(xué)會(huì)了用單片機(jī)開發(fā)產(chǎn)品的完整的過程，明白了設(shè)計(jì)的概念。通過自己親自去動(dòng)手和調(diào)試我明白的實(shí)踐的重要性，明白了理論結(jié)合實(shí)踐的含義，同時(shí)也大大的提高了自己的動(dòng)手能力能力，這在我們以后的工作中都是非常有用的。在這次設(shè)計(jì)中，感謝儲(chǔ)忠老師對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和修改，感謝同學(xué)的幫助，在此表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1 王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)C語言版.北京：電子工業(yè)出版社.20092 譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社.20003 余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)出版社. 20074 周荷琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).合肥：中國科技大學(xué)出版社.2008附錄 附錄1 作品展示 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖各個(gè)功能模塊圖 附錄2 硬件清單STC89C52RC單片機(jī)一個(gè)12M HZ 晶振一個(gè)30 pf 電容兩個(gè) 10 uf 電容一個(gè)復(fù)位開關(guān) 6個(gè)4.7K 排阻一個(gè)1K電阻 20個(gè)單片機(jī)底座 1個(gè)各色LED燈 共30個(gè)8255A芯片一個(gè)8253C芯片一個(gè)LS138譯碼器一個(gè)蜂鳴器一個(gè)5V繼電器一個(gè)Ss8550三極管一個(gè)排針50個(gè)芯片底座 共 4個(gè)杜邦線若干焊接板 2 塊 附錄3 軟件清單#include#include/絕對(duì)地址處理頭文件，包含XBYTE,用XBYTE來定義擴(kuò)展的I/O端口和外部RAM單元地址#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit HC138A=P12;/位定義74HC138端口sbit HC138B=P11; sbit HC138C=P10;#define control XBYTE0xffd7/定義控制字寄存器端口地址#define PA XBYTE0x3fd7/定義端口PA地址sbit A0=P26;/定義8255地址端口引腳A0sbit A1=P27;/定義8255地址端口引腳A1sbit dat=P0;/定義數(shù)據(jù)口D0D7#define T0 XBYTE0x3fff/定義定時(shí)器1地址#define T1 XBYTE0x7fffsbit clk0=P35;/8253計(jì)數(shù)器0輸入void delay(uint z);/延時(shí)子數(shù)聲明void HC138yimaqi();void jiaotongdeng();void fang