(完整word版)基于proteus的單片機(jī)控制模擬交通燈的設(shè)計

1、17AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)AT89C51單片機(jī)的主要工作特性：1. 內(nèi)含4KB的FLASH存儲器，擦寫次數(shù)1000次。2. 內(nèi)含28字節(jié)的RAM。3 .具有32根可編程I/O線。4. 具有2個16位可編程定時器。5. 具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)。6. 具有1個全雙工的可編程串行通信接口。7. 具有一個數(shù)據(jù)指針 DPTR。&兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式。9.具有可編程的3級程序鎖定定位。(1± 0.2) V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz。AT89C51的工作電源電壓為5AT89C51各部分的組成及功能：1振蕩器和時 鐘電

2、路程序存儲器14KB數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)兩個16位定時器計數(shù)器CPU中斷控制部總線擴(kuò)展控并行可編程可編程總制器/I/O 口串行口VV內(nèi)TV7外部中斷 1擴(kuò)展控制V VP0 P1VP2VP3RXD TXD單片機(jī)的中央處理器(CPU)是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和操作控制，主要包括運(yùn) 算器和控制器兩部分。(1) 運(yùn)算器運(yùn)算器主要用來實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器 ACC、B 寄存器、程序狀態(tài)字 PSW 和兩個暫存器等。ALU 是運(yùn)算電路的核心，實質(zhì)上是一個全加器，完成基本的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。算 術(shù)運(yùn)算包括加、減、乘、除、增量、減量、 BCD 碼運(yùn)算；邏輯運(yùn)算包括“與

3、” 、“或”、 “異或”、左移位、右移位和半字節(jié)交換，以及位操作中的位置位、位復(fù)位等。暫存器 1 和暫存器 2是 ALU 的兩個輸入，用于暫存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。 ALU 的輸出 也是兩個：一個是累加器，數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算后，其結(jié)果又通過內(nèi)部總線返回到累加器；另一 個是程序狀態(tài)字PSW,用于存儲運(yùn)算和操作結(jié)果的狀態(tài)。累加器是 CPU 使用最頻繁的一個寄存器。 ACC 既是 ALU 處理數(shù)據(jù)的來源，又是 ALU 運(yùn)算結(jié)果的存放單元。單片機(jī)與片外 RAM 或 I/O 擴(kuò)展口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須通過 ACC 來進(jìn)行。B寄存器在乘法和除法指令中作為 ALU的輸入之一，另一個輸入來自 ACC。運(yùn)算 結(jié)果存于 AB 寄存

4、器中。（2）控制器 控制器是識別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計算機(jī)內(nèi)各組成單元進(jìn)行工作的部件, 主要包括程序計數(shù)器PC、PC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等， 其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行,并對指令執(zhí)行過程進(jìn)行定時和邏輯控制。AT89C51單片機(jī)中，PC是一個16位的計數(shù)器，可對64KB程序存儲器進(jìn)行尋址。復(fù)位 時 PC 的內(nèi)容是 OOOOH。（3）存儲器片機(jī)內(nèi)部的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 AT89C51 單片機(jī)的程序存儲器采 用4KB的快速擦寫存儲器Flash Memory,編程和擦除完全是電器實現(xiàn)。（4）外圍接入電路AT89C51 單片機(jī)的外圍接口電路主要包括

5、： 4 個可編程并行 I/O 口,1 個可編程串行 口， 2個 16位的可編程定時器以及中斷系統(tǒng)等。AT89C51 的工作原理：1. 引腳排列及其功能AT89C51的封裝形式有PDIP,TQFP,PLCC等，現(xiàn)以PDIP為例。（1） I/O 口線P0 口一 8位、漏極開路的雙向I/O 口。P0 口也可做通用 I/O1。PO 口可驅(qū)動8個當(dāng)使用片外存儲器及外擴(kuò)I/O 口時，P0 口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時， P0 口可用于接收指令代碼字節(jié)；程序校驗時，可輸出指令字節(jié)。 口使用，但需加上拉電阻。作為普通輸入時，應(yīng)輸出鎖存器配置TTL 負(fù)載。P1 口8位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉

6、電阻。P1 口是為用戶準(zhǔn)備的I/O雙向口。在編程和校驗時，可用作輸入低 8位地址。用作 輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1 口可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。P2 8位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)使用外存儲器或外擴(kuò)I/O 口時，P2 口輸出高8位地址。在編程和校驗時，P2 口接 收高字節(jié)地址和某些控制信號。P3 8位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。1。在編程/校驗時，P3P3 口可作為普通I/O 口。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 口接收某些控制信號。它可驅(qū)動 4個TTL負(fù)載。(2) 控制信號線RST腳施加兩個機(jī)器RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 周期以上的高電平

7、，將器件復(fù)位。EA/v PP 外部程序存儲器訪問允許信號 EA。地址為 OOOOH-FFFFH;當(dāng)EA信號接地時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器， 當(dāng)EA接VCC時，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲 器。在編程時，該引腳可接編程電壓 5V或12V。在編程校驗時，該引腳可接 VCC。PSEN片外程序存儲器讀選通信號PSEN,低電平有效。在片外程序存儲器取指期 間，當(dāng)PSEN有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送至 P0 口；在訪問外部RAM時，PSEN無 效。 ALE/PROG 低字節(jié)鎖存信號ALE。在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE的下降沿將P0 口輸出的 低8位地址鎖存在外接的地址

8、鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外， ALE端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的 1/6,可做外部定時脈沖使用。(3) 外部晶振引線XTAL1 片內(nèi)振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時，連 接外部石英晶體和微調(diào)電容。XTAL2 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，外接石英晶體和 微調(diào)電容。2. 存儲器組織和特殊功能寄存器AT89C51的存儲器將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，并有各自的存儲空間和訪問指 令。它有4個存儲空間：片內(nèi)存儲器、片外存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器及片外存儲器。3. 時鐘電路和工作時序(1)振蕩器電路原理振蕩器XTALl.tPD(2)震蕩

9、電路的接法C2XTAL2ClnXTALlCNDXTAL2XTALlGND部蕩信 外振器號章硬件電路原理圖設(shè)計-L<lXI<UlRr豫顯-i事nulaBITOHDI012D? ifMfliMH-益皿盤事1-品-:r、U2CiFDcrrMDID irmihHXU 1 I !辰二s h-r4H ttf第二章軟件程序設(shè)計源程序：SECONDEQU 30HH_REDBITP2.1H_GREENBITP2.2H_YELLOWBITP2.3L_REDBITP2.4L_GREENBITP2.5L_YELLOWBITP2.6ORG0000H；定義 IO 端口LJMP MAINORG0030HMAIN

10、:MOV TMOD,#01HMOV TH0,#3CH；設(shè)置定時器 0，為方式 1；置定時器的初始值，定時 50msMOVTL0,#0B0HCLRTF0SETBTR0；清定時器 0 溢出標(biāo)志；啟動定時器START: CLR AMOV P1,A；首先關(guān)閉顯示MOV P3,A;狀態(tài) 1,東西方向綠燈亮 ,南北方向紅燈亮MOV R2,#20MOV R3,#21MOVSECOND,#20；20 秒初值LCALLSTATE1LCALLCOUNT;狀態(tài) 2,東西方向綠燈閃 ,南北方向紅燈亮MOVMOVMOVMOVMOVR3,#4R4,#10R0,#01HR2,#2SECOND,#3LCALL DISPLAY

11、LCALL STATE2LCALL COUNT1;狀態(tài) 3,東西方向黃燈閃 ,南北方向紅燈亮R0,#02HMOVR2,#2MOVR3,#3MOVR4,#10MOVSECOND,#2LCALLSTATE3LCALLCOUNT1MOV;狀態(tài) 4,東西方向紅燈亮 ,南北方向綠燈亮MOVR2,#20MOVR3,#21MOVSECOND,#20LCALLSTATE4LCALL COUNT;狀態(tài) 5,東西方向紅燈亮 ,南北方向綠燈閃R0,#03HMOVR2,#2MOVR3,#4MOVR4,#10MOVSECOND,#3MOV；標(biāo)志位，南北方向綠燈閃3 秒初值；標(biāo)志位 ,南北方向黃燈閃2 秒初值20 秒初值

12、；標(biāo)志位 ,東西方向綠燈閃3 秒初值LCALLSTATE5LCALL COUNT1MOVR0,#04HMOVR2,#2MOVR3,#3MOVR4,#10MOVSECOND,#2LCALLSTATE6LCALLCOUNT1;狀態(tài) 6,東西方向紅亮 ,南北方向黃燈閃LJMP START；標(biāo)志位，東西方向黃燈閃；2 秒初值;計時程序COUNT: LCALLDISPLAYWAIT1:；定時器 50ms 未到，則等待JNB TF0,WAIT1定時器50ms到了；清定時器0溢出標(biāo)志CLR TF0MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HLCALLDISPLAYDJNZR2,WAIT1是否到 1 秒MO

13、VR2,#20DECSECONDDJNZR3,WAIT1；到 1 秒則秒值減 120 秒是否倒計時減完 ,未完則返回RETCOUNT1: LCALLDISPLAYWAIT2: JNB TF0,WAIT2CLRTF0MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HLCALLDISPLAYDJNZCJNECPLR4,WAIT2;是否到500ms,未到則返回R0,#01H ,D1L_GREEN;到了 500ms,貝則閃南北方向綠燈D1:CJNER0,#02H ,D2CPLL_YELLOW;閃南北方向黃燈D2:CJNER0,#03H ,D3CPLH_GREEN;閃東西方向綠燈D3:CJNER0,#04H

14、 ,D4CPLH_YELLOW;閃東西方向黃燈D4:MOVR4,#10DJNZR2,WAIT2;是否到 1 秒MOVR2,#2DECSECONDDJNZR3,WAIT2RETSTATE1:SETB H_RED；東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮;LED 顯示狀態(tài)CLR H_GREENCLRH_YELLOWCLRL_REDCLRL_YELLOWRETSTATE2:CLR H_GREENCLRH_YELLOWCLRL_REDCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE3:CLR H_REDCLRH_YELLOWCLRL_REDSETBL_GREEN；東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮；東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮CLRL_GREENSETBL_YELLOWRETSTATE4:CLR H_REDSETB H_GREENCLRH_YELLOWSETBL_REDCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE5:CLR H_REDSETB H_GREENCLRH_YELLOWCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE6:CLR H_REDCLR H_GREENSETBH_YELLOWCL