80C51单片机交通灯课程设计报告
目录
第一章 简介(3)
第二章 单片机概述（4）
第三章 芯片介绍（6）
3.1 AT89S51单片机简介（6）
3.1.1 简介(6)
3.1.2 主要引脚介绍（6）
3.274LS164介绍(8)
3.3 共阳数码管简介（8）
3.3.1 分类简介（8）
图3.3 LED数码管引脚定义（9）
3.3.2 驱动模式(9)
3.3.3 主要参数（10）
3.3.4 适用范围(10)
第四章系统硬件设计（11）
4.1硬件设计要求(11)
4.2 硬件设计中使用的组件（11）
4.3 硬件设计图(11)
4.4 设计流程图(12)
第五章系统软件设计（13）
5.1 流程图(13)
5.2 编程(14)
第6章 结论(16)
参考文献(18)
第一章简介
如今，交通信号灯安装在各个路口，已成为最常见、最有效的交通车辆疏导手段。 但这项技术早在19世纪就已经出现了。
1858年，以气体为光源的红蓝机械扳手式信号灯安装在英国伦敦的主要街道上，指挥马车的通行。 这是世界上最早的红绿灯。 1868年，英国机械工程师奈特在伦敦威斯敏斯特议会大厦前的广场上安装了世界上第一个燃气交通灯。 它由两个旋转的方形玻璃灯笼组成，红色和绿色。 红色表示“停止”，绿色表示“注意”。 1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，一名警察受伤，项目被取消。
1914年，美国出现了电动交通灯。 该交通灯由红、绿、黄三色圆形光投射器组成，安装在纽约市第五街的一座高塔上。 红灯表示“停”，绿灯表示“走”。
智能交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行。 实现红、黄、绿灯自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题。 在城乡街道交叉口，为了保证交通秩序和行人安全，一般每条道路上都设有一组红、黄、绿红绿灯。 红灯亮，表示该路段禁止通行； 黄灯亮，表示道路上未通过停止线的车辆已停止通行，已通过停止线的车辆已停止通行。 车辆继续通行； 绿灯亮起，表示道路允许通行。 红绿灯控制电路自动控制路口红、黄、绿两组红绿灯的状态转换，指挥各类车辆、行人安全通行，实现路口城乡交通管理。 自动化。
为了实现交通道路的管理，本文力求交通管理的先进性、科学性。 分析并利用单片机实现智能交通灯控制的控制系统，以及系统的软、硬件设计方法。 实验证明该系统实现简单、经济、有效。 疏导交通，提高交通路口的通行能力。
第二章 单片机概述
微控制器是指集成在一个芯片上的完整计算机系统。 虽然它的大部分功能都集成在一块小芯片上，但它却具备了一台完整计算机所需的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大多数还带有外部存储器。 同时集成了通信接口、定时器、实时时钟等外围设备。 当今最强大的单片微计算机系统甚至可以将声音、图像、网络以及复杂的输入输出系统集成在一颗芯片上。 微控制器又称单片机，是由芯片内只有CPU的专用处理器发展而来。 最早的设计理念是将大量的外围器件和CPU集成到一颗芯片中，使计算机系统变得更小，更容易集成到体积要求严格的复杂控制设备中。 微控制器是20世纪70年代中期发展起来的大规模集成电路芯片。 它是将CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统集成在同一块硅片上的器件。 采用单片机进行控制，有利于系统控制的小型化、单片化，并简化一些特殊的接口电路，如编程计数器、锁相环（PLL）、模拟开关、A/D和D/A转换器等。电压比较器。 由专用控制处理功能组成的单板微系统。 单片机是所有微处理器中性价比最高的。 随着其类型的日趋全面、功能的不断完善，其应用领域也在迅速扩大。 单片机在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面有相当大的应用领域。目前8位单片机主要用于工业控制，如温度、压力、流量、测量和机械加工测量和控制场合； 高性能16位微控制器（如MCS-96、MK-68200）可用于更复杂的计算机网络。 可以说，微机测控技术的应用已经渗透到国民经济的各个部门。 微机测控技术的应用是改进产品、推陈出新的有效途径。 纵观单片机的发展历程，可以预见单片机的发展趋势，大致如下： 1、低功耗CMOS MCS-51系列的80C51，在使用时功耗为120mW。推出后，但如今的微控制器普遍在 100mW 左右。 随着微控制器的功耗要求越来越低，目前所有微控制器制造商基本都采用CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。 CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特性，其工作速度不够高，而CHMOS则具有高速、低功耗的特点，更适合电池供电等需要低功耗的应用。 因此，该技术将是未来微控制器发展的主要方式。
2.微单片传统微控制器通常结合了中央处理单元(CPU)、随机存取数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口、中断系统、定时电路和时钟电路。 集成在单芯片上，增强型微控制器集成了A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗），有些微控制器将LCD（液晶）驱动电路集成到单芯片中。 芯片上，单片机包含了更多的单元电路，功能也更加强大。 甚至单片机厂商也可以根据用户的要求，量身定制具有自己特点的单片机芯片。
3.主流与多品种并存。 虽然单片机的品种很多，各有特点，但仍然有
以MCS-51为核心的微控制器是主流，与其结构和命令系统兼容的产品有来自中国台湾的PHILIPS、ATMEL和WinBond系列微控制器的产品。 以8031为核心的微控制器占据半壁江山。 在一定时期内，这种情况还会持续下去。 不会出现单一微控制器一统天下的垄断局面。 而是走相互依存、优势互补、优势互补、共同发展的道路。
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位单片机。 它包含 4k 字节的系统可编程闪存只读程序存储器。 该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准8051指令系统和引脚兼容。 它在单个芯片中集成了可通过在线编程 (ISP) 或传统方法编程的 Flash 程序存储器和通用 8 位微处理器。 ATMEL功能强大且价格低廉的AT89S51单片机可以为您提供多种高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
第三章 芯片介绍
3.1 AT89S51单片机简介
3.1.1 简介
AT89S51是一款低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器。 它包含一个 4k 字节 ISP（系统内可编程）Flash 只读程序存储器，可重复擦除和写入 1000 次。 该器件采用ATMEL的高密度、非易失性灵活存储技术制成，兼容标准MCS-51指令系统和80C51引脚结构。 该芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。 AT89S51广泛应用于许多嵌入式控制应用系统中。
3.1.2 主要引脚介绍
VCC：电源电压输入端。
GND：电源地。
P0 口：P0 口是一个 8 位开漏双向 I/O 口，每个引脚可吸收 8TTL 栅极电流。 当第一次向P1端口引脚写入1时，定义为高阻输入。 P0可用于外部程序数据存储器，可定义为数据/地址的低八位。 FIASH编程时，P0口作为原始代码输入口。 当FIASH进行验证时，P0输出原始代码。 此时P0外部必须拉高。
P1 端口：P1 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，内部带有上拉电阻。 P1端口缓冲器可以接收和输出4TTL栅极电流。 P1口引脚写1后，内部拉高，可作为输入使用。 当P1端口被外部下拉至低电平时，将输出电流。 这是由于内部上拉所致。 在FLASH编程和验证时，P1口作为地址接收的第八位。
P2 端口：P2 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，内部带有上拉电阻。 P2端口缓冲器可以接收和输出4路TTL栅极电流。 当“1”写入P2端口时，其引脚被内部上拉。 上拉电阻拉高，作为输入。 因此，当用作输入时，P2口引脚被外部拉低。 当访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，P2口输出地址的高八位。 当给出地址“1”时，它利用内部上拉。 当读写外部八位地址数据存储器时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2端口在FLASH中编程和验证
当接收高八位地址信号和控制信号时。
RST：复位输入端，高电平有效。 当振荡器复位器件时，RST 引脚必须保持高电平两个机器周期。
ALE/PROG：地址锁存使能/编程脉冲信号端。 当访问外部存储器时，地址锁存器允许使用输出电平来锁存地址的低位字节。 在FLASH编程时，该引脚用于输入编程脉冲。 正常情况下，ALE端输出一个频率周期恒定的正脉冲信号，该频率为振荡器频率的1/6。 因此，它可以用作外部输出的脉冲或用于计时目的。 然而，请注意，每当用作外部数据存储器时，ALE 脉冲都会被跳过。 如果要禁用 ALE 输出，请将 SFR8EH 地址设置为 0。 此时，ALE仅在MOVX和MOVC指令为ALE时才起作用。 此外，该引脚被稍微拉高。 如果微处理器处于外部执行状态 ALE 禁用，则设置该位无效。
PSEN：外部程序存储器选通信号，低电平有效。 在从外部程序存储器获取指令期间，/PSEN 在每个机器周期被置位两次。 但当访问外部数据存储器时，这两个有效的/PSEN信号将不会出现。
EA/VPP：允许外部程序存储器访问。 当/EA 保持低电平时，在此期间存储外部程序存储器（0000H-FFFFH），无论是否有内部程序存储器。 注意，在加密模式1下，/EA内部锁定为RESET； 当/EA端保持高电平时，内部程序存储器被锁定。 在 FLASH 编程期间，该引脚还用于施加 12V 编程电源（VPP）。
XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入。
图3.274LS164引脚图
图3.1AT89S51单片机引脚图
3.274LS164介绍
74HC164 和 74HCT164 是高速硅栅 CMOS 器件，与低功耗肖特基 TTL (LSTTL) 器件引脚兼容。 74HC164和74HCT164是8位边沿触发移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。 数据通过两个输入端子（DSA或DSB）之一串行输入； 任一输入端均可作为高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。 要么将两个输入端连接在一起，要么将未使用的输入端连接到高电平，并且一定不要使其悬空。
每当时钟（CP）从低电平变为高电平时，数据右移一位并输入到Q0。 Q0 是两个数据输入端（DSA 和 DSB）的逻辑与。 它将保持时钟上升沿之前的建立时间长度。 。
主复位 (MR) 输入上的低电平将停用所有其他输入并异步清除寄存器，从而强制所有输出为低电平。
3.3 共阳数码管简介
3.3.1 分类简介
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管。 八段数码管比七段数码管多了一个发光二极管单元（多了一位小数点显示）； 根据能显示多少个“8”可以分为1位。 、2位、4位等数码管；
根据发光二极管单元的连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指所有发光二极管的阳极连接在一起的数码管形成共阳极（COM）。 使用共阳极数码管时，公共电极COM应接+5V。 当发光二极管某一场的阴极为高电平时，相应的场就会点亮。
场不会亮。共阴极数码管是指所有发光二极管的阴极
连接到构成共阴极（COM）的数码管。 共阴极数码管分别连接到相应的
使用时，公共极COM应连接至地线GND。 当某个字段亮起时，
当二极管的阳极为高电平时，相应的字段点亮。 当某个词
当某个段的阳极为低电平时，相应的场不会点亮。
LED灯
图3.3LE数码管引脚定义
3.3.2 驾驶模式
为了让数码管正常显示，必须用驱动电路来驱动数码管的每一段显示我们想要的数字。 因此，根据数码管驱动方式的不同，可分为静态型和动态型两大类。
静态显示驱动程序：
静态驱动也称为直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的各段码由单片机的I/O口驱动，或者使用BCD码二进一十进制译码器译码驱动。 静态驱动器的优点是编程简单、显示亮度高。 缺点是占用大量I/O端口。 例如驱动5个数码管进行静态显示，需要5×8=40个I/O口来驱动。 您必须知道 89S51 微控制器是可用的。 只有 32 个 I/O 端口:)。 实际应用中，必须增加解码驱动程序进行驱动，增加了硬件电路的复杂度。
动态显示驱动：
数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的显示方式之一。 动态驱动器与所有数码管的八个显示笔画“a、b、c、d、e、f、g、dp”同名。 将端子连接在一起，在每个数码管的公共极COM上增加一个位选通控制电路。 位选通由独立的 I/O 线控制。 当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但是哪一个数码管显示字形取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以只要我们打开数码管的选通控制需要显示的数码管，该位会显示字形，没有选通的数码管不会点亮。 通过分时的方式依次控制各个数码管的COM端，可以实现对各个数码管的轮流控制和显示。 这就是动态驾驶。 逐段显示过程中，每个数码管点亮时间为1～2ms。 由于人的视觉暂留以及发光二极管的余辉效应，虽然数码管实际上不会同时点亮，但只要扫描速度足够快，给人的感觉就是显示数据稳定，无闪烁。 动态显示的效果与静态显示相同，可以节省大量的I/O端口，消耗更少的电量。
3.3.3 主要参数
8字形高度：8字形上边缘和下边缘之间的距离。小于外部高度。 通常以英寸表示。范围
一般为0.25-20英寸。
长*宽*高：长度-数码管直立时水平方向的长度； 宽度——数码管直立时垂直方向的长度； 高度——数码管的厚度。
时钟点：四位数码管中第二位8和第三位8之间的两个点。一般用于时钟中显示秒。
电流：静态时，建议使用10-15mA； 动态时，16/1动态扫描时，平均电流4-5mA，峰值电流50-60mA。
电压：查看引脚图，看看每段有多少个芯片？当红色和黄绿色时，使用
用1.9V乘以每段串联的芯片数量； 当绿色/蓝色时，使用3.1V乘以每个段串联的芯片数量。
3.3.4 适用范围
数码管是一种显示屏，通过向其不同引脚输入相对电流来发光，从而显示数字，可以显示时间、日期、温度和其他可以用数字表示的参数。
由于其价格便宜、使用方便，所以在电器尤其是家用电器中得到广泛应用，如空调、热水器、冰箱等。热水器大多采用数码管，其他家电也采用液晶屏和日光灯屏幕。
第四章系统硬件设计
4.1 硬件设计要求
利用AT89S51单片机的P0口控制4个二色LED灯，模拟路口交通灯的工作模式。 红绿灯变换规则：路口走向东西、南北，初始状态为状态S1（绿灯南北，红灯东西），延时6秒后切换至状态S2（绿灯南北闪烁两次后变黄，东西红灯亮），1 约2秒后切换至S3状态（东西绿灯亮，南北红灯亮）。 延时6秒后切换至S4状态（东西绿灯闪烁两次后变为黄灯，南北红灯）。 大约1秒后，会跳转到状态S1循环。 并在工作模式0下使用串口在LED上显示时间。这里的二色LED灯有3个引脚。 工作时，中间引脚接地，另外两个引脚分别接高电平。 一个是红灯，另一个是绿灯。 当两个引脚同时接高电平时，黄灯亮。
4.2 硬件设计中使用的组件
1个面包板、1个40针底座、1个14针底座、4个双色LED灯、8 470欧电阻、1 10UF电容、2 20PF电容、1 12MHZ石英晶振、八段数码管1个、74LS164 1个。
4.3 硬件设计图
图4.1 交通灯电路图
4.4 设计流程图
第五章系统软件设计 5.1 流程图
2012.6 单片机课程设计5.2编程
组织0000H
LJMP主
奥格000BH
LJMP DST0
奥格001BH
LJMP DST1 主:MOV SP,#1FH
MOVTMOD，#11H
MOV TH1，#3CH
MOV TL1,#0B0H
MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV P0,#69H
清除F0
莫夫R0，#120
莫夫R1，#10
莫夫R2，#4
莫夫斯康，#0
MOV IE，#9AH
莫夫IP，#02H
设置TR0
清除TR1
等待：SJMP 等待 DST0：MOV TH0，#3CH
MOVTL0,#0B0H
DJNZ R0,NEXT1
莫夫R0，#120
江南F0、S2
CPL P0.3
CPL P0.5
SJMP COMP1
S2：CPL P0.1
CPL P0.7 COMP1:CLR TR0
SETB TR1 NEXT1:RETI
DST1:MOV TH1,#3CH
MOV TL1,#0B0H
DJNZ R1,NEXT2
莫夫R1，#10
JB F0,S4
CPL P0.1
CPL P0.7
SJMP COMP2
S4：CPL P0.3
CPL P0.5
COMP2：DJNZ R2，NEXT2
莫夫R2，#4
清除TR1
JB F0，步骤
MOV P0,#28H
呼叫延迟
MOV P0,#96H
SJMP COMP3
步骤：MOV P0,#82H
呼叫延迟
MOV P0,#69H
COMP3:SETB TR0
CPL F0
LCall 显示 NEXT2:RETI
延迟：MOV R3，#80
DL2：MOV R4，#80
DL3：MOV R5，#80
DL1:DJNZ R5,DL1
DJNZ R4、DL3
DJNZ R3、DL2
视网膜色素变性
显示：MOV SCON，#0
MOV R7,#7 循环:LCALL SUB
呼叫延迟
十二月R7
CJNE R7，#0，循环低音炮：MOV A，R7
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV SBUF，这里：JNB TI，这里
CLRTI
视网膜色素变性
标签：DB03H,9FH,25H,0DH
2012.6 单片机课程设计 DB99H, 49H, 41H, 1FH END
第6章 结论
为期一周的基于AT89S51单片机的交通灯课程设计很快就结束了。 由于考试和证书认证培训都集中在这一周，所以时间总体来说非常仓促。 不过，经过一周的努力，我终于完成了自己的单片机课程设计。 虽然有点忙，自己焊接了两块电路板，但当我看到自己的劳动成果时，心里有一种难以言表的成就感。 这些天，我感觉很充实，当然，我也受益匪浅。
通过这次课程设计，我对MS51单片机的知识有了更加扎实的掌握。 虽然在设计过程中遇到了一些问题，但经过再三思考、再三检查，终于找到了原因。 也暴露了我前期对这方面知识和经验的缺乏。 实践带来真知，通过动手制作，我们掌握的知识不再只是纸上谈兵。
如果你能改变你的过去，那就没有比这更好的了。 在课程设计过程中，我们不断发现错误，纠正错误，学习更多，收获更多。 最后的检查调试过程本身就是践行“过去的错误后可以改变，没有大的进步”的知行理念。 本次课程设计最终顺利完成。 我在设计过程中遇到了很多问题。 最后，在老师的指导下，我终于解决了这些问题。 在今后社会的发展和学习实践的过程中，我们必须坚持不懈的努力。 我们千万不要遇到问题就想着退缩。 我们一定要不辞辛劳地发现问题，然后一一解决。 只有这样，我们才能成功地完成我们想做的事情。 只有做好事，才能在未来披荆斩棘，而不是遇到困难就退缩。 那样，你永远无法获得成功，获得快乐，也永远无法得到社会和他人的认可！
课程设计确实是一门专业课程，让我学到了很多专业知识和专业技能的提高。 同时，它又是讲道课，又是辩论课，给了我很多教诲，很多思考，很多知识。 巨大的空间。 同时，设计也给我留下了深刻的印象。 它让我对抽象理论有了具体的理解。 通过本次课程设计，我掌握了MS51单片机的实际应用和分析。 我想，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考和动手操作的能力，而且其他各种能力也得到了提高。 更重要的是，在实验课上，我们学到了很多学习方法。 而这也是以后最实用的，真的让我受益匪浅。 面对社会的挑战，我们只能不断学习、实践、再学习、再实践。 这对我们以后也有很大的帮助。 未来，无论多么痛苦，我想我们都可以化痛苦为快乐，去寻找有趣的东西，并在其中发现珍贵的东西。 就像中国提倡的艰苦奋斗一样，实验结束后我们都可以变得更加成熟，去面对我们需要面对的事情。
回顾这次的课程设计，感触还是很多的。 从理论到实践，这段时间，可以说是苦大于甜，但是我可以学到很多东西，同时，我不仅可以巩固以前所学的知识。 我收获了很多知识，学到了很多书本上没有学过的知识。通过这次课程设计，我了解到理论与实践相结合是非常重要的。 仅理论知识是不够的。
只有将所学的理论知识与实践相结合，从理论中得出结论，才能真正服务于社会，从而提高自己的实践能力和独立思考能力。 设计过程中遇到的问题可以说是充满了困难，但好消息是最终都得到了解决。
实验过程中也检验了团队精神，让我们更加紧密地配合，共同体验成功后的喜悦。 果然，团结就是力量，只有彼此之间默契和谐的配合，才能取得最终的完美结果。
参考
1.张文卓。 单片机应用技术。 机械工业出版社，2009年
2.张伟。 Protel99SE实用教程。 人民邮电出版社，2008
3.同时白花城英。 模拟电子技术基础。 北京：高等教育出版社，2000
4.李华。 MCS-51系列微控制器采用的接口技术。 北京航空航天大学出版社，1993。
5、何利民。 精选微控制器应用技术。 北京：北京航空航天大学出版社，1998
