基于proteus的單片機控制模擬交通燈的設(shè)計

1、AT89C51單片機的片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)AT89C51單片機的主要工作特性：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。8兩種低功耗工作模式，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。AT89C51的工作電源電壓為5（1±0.2）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz。AT89C51各部分的組成及功能：TXDRXDP0 P1 P2 P3擴展控制外部中斷振蕩器和時鐘電路

2、數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器計數(shù)器中斷控制總線擴展控制器并行可編程I/O口可編程串行口內(nèi)部總線單片機的中央處理器（CPU）是單片機的核心，完成運算和操作控制，主要包括運算器和控制器兩部分。(1) 運算器運算器主要用來實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運算單元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)和邏輯運算。算術(shù)運算包括加、減、乘、除、增量、減量、BCD碼運算；邏輯運算包括“與”、“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

3、存器2是ALU的兩個輸入，用于暫存參與運算的數(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運算結(jié)果的存放單元。單片機與片外RAM或I/O擴展口進行數(shù)據(jù)交換必須通過ACC來進行。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。運算結(jié)果存于AB寄存器中。（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)計算機內(nèi)各組成單元進行工作的部件，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

4、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)行過程進行定時和邏輯控制。AT89C51單片機中，PC是一個16位的計數(shù)器，可對64KB程序存儲器進行尋址。復(fù)位時PC的內(nèi)容是0000H。 （3）存儲器片機內(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單片機的外圍接口電路主要包括：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,TQ

5、FP,PLCC等，現(xiàn)以PDIP為例。(1) I/O口線P0口8位、漏極開路的雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲器及外擴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)。P0口也可做通用I/O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1。P0口可驅(qū)動8個TTL負載。P1口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。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負載。P28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I/O口時，P2口輸

6、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。P38位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3口可作為普通I/O口。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。在編程/校驗時，P3口接收某些控制信號。它可驅(qū)動4個TTL負載。(2) 控制信號線RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST腳施加兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。EA/VPP 外部程序存儲器訪問允許信號EA。當(dāng)EA信號接地時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H-FFFFH；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5

7、V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

8、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(2) 震蕩電路的接法第一章 硬件電路原理圖設(shè)計第二章 軟件程序設(shè)計源程序：SECONDEQU30HH_REDBIT P2.1；定義IO端口H_GREEN BIT P2.2H_YELLOWBIT P2.3L_RED BIT P2.4L_GREEN BIT P2.5L_YELLOWBIT P2.6 ORG 0000HLJMPMAIN

9、ORG0030HMAIN: MOV TMOD,#01H；設(shè)置定時器0，為方式1 MOV TH0,#3CH；置定時器的初始值，定時50msMOV TL0,#0B0HCLR TF0；清定時器0溢出標(biāo)志SETB TR0；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,#20 MOV R3,#21MOV SECOND,#20 ；20秒初值LCALL STATE1LCALL COUNT;*;狀態(tài)2,東西方向綠燈閃,南北方向紅燈亮;* MOV R0,#01H；標(biāo)志位，南北方向綠燈閃 MOV R2,#2MOV R3

10、,#4MOV R4,#10MOV SECOND,#3 ；3秒初值LCALLDISPLAY LCALL STATE2LCALL COUNT1;*;狀態(tài)3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;* MOV R0,#02H；標(biāo)志位,南北方向黃燈閃 MOV R2,#2MOV R3,#3MOV R4,#10MOV SECOND,#2；2秒初值LCALL STATE3LCALL COUNT1;*;狀態(tài)4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;* MOV R2,#20MOV R3,#21MOV SECOND,#20；20秒初值LCALL STATE4 LCALLCOUNT;*;狀態(tài)5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;*

11、 MOV R0,#03H；標(biāo)志位,東西方向綠燈閃 MOV R2,#2MOV R3,#4MOV R4,#10MOV SECOND,#3；3秒初值 LCALL STATE5LCALL COUNT1;*;狀態(tài)6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;* MOV R0,#04H；標(biāo)志位，東西方向黃燈閃 MOV R2,#2MOV R3,#3MOV R4,#10MOV SECOND,#2；2秒初值 LCALL STATE6LCALL COUNT1LJMP START;*;計時程序 ;*COUNT: LCALL DISPLAYWAIT1: JNB TF0,WAIT1；定時器50ms未到，則等待 CLR TF0；定時

12、器50ms到了；清定時器0溢出標(biāo)志MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HLCALL DISPLAYDJNZ R2,WAIT1；是否到1秒MOV R2,#20DEC SECOND；到1秒則秒值減1DJNZ R3,WAIT1；20秒是否倒計時減完,未完則返回RETCOUNT1: LCALL DISPLAYWAIT2:JNB TF0,WAIT2CLR TF0MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HLCALL DISPLAYDJNZ R4,WAIT2；是否到500ms，未到則返回CJNE R0,#01H,D1CPL L_GREEN；到了500ms，則閃南北方向綠燈D1:CJNE

13、R0,#02H,D2CPL L_YELLOW；閃南北方向黃燈D2:CJNE R0,#03H,D3CPL H_GREEN；閃東西方向綠燈D3:CJNE R0,#04H,D4CPL H_YELLOW；閃東西方向黃燈D4:MOV R4,#10DJNZ R2,WAIT2；是否到1秒MOV R2,#2DEC SECONDDJNZ R3,WAIT2RET;*;LED顯示狀態(tài);*STATE1:SETB H_RED；東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮 CLR H_GREENCLR H_YELLOWCLR L_REDSETB L_GREENCLR L_YELLOWRETSTATE2:CLR H_GREEN；東西方向

14、綠燈閃，南北方向紅燈亮CLR H_YELLOWCLR L_REDCLR L_GREENCLR L_YELLOWRETSTATE3:CLR H_RED；東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮CLR H_YELLOWCLR L_REDCLR L_GREENSETB L_YELLOWRETSTATE4:CLR H_RED；東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 SETB H_GREENCLR H_YELLOWSETB L_REDCLR L_GREENCLR L_YELLOWRETSTATE5:CLR H_RED；東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 SETB H_GREENCLR H_YELLOWCLR L_GREENCLR L_YELLOWRETSTATE6:CLR H_RED；東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃 C