1、 单片机原理与应用课程设计说明书 题 目 ： 基于 AT89S52 单片机的数显交通灯设计 系 部： 信息与控制工程学院 专 业： 电气自动化 班 级 ： 一班 学生姓名 : 张会会 学 号 : 10032130115 指导教师 : 邹 华 2012 年 5 月 20 日目 录 1 设计的任务和要求 . 1 2 设计方案 . 1 3 硬件设计 . 1 3.1 主要电路原理图 . 1 3.2 AT89S52 单片机简介 . 2 3.2.1 主要性能 . 2 3.2.2 功能特性描述 . 3 3.2 元件清单 . 5 3.3 部分电路原理图 . 6 3.4 数码管简介 . 6 3.4.1 产品分类
2、 . 6 3.4.2 驱动方式 . 7 3.4.3 主要参数 . 7 3.4.4 数码管应用 . 7 4 软件设计 . 7 4.1 程序流程图 . 7 4.2 程序清单 . 9 5 调试过程 . 9 5.1 问题 . 9 5.2 解决方法 . 9 6 结论 . 9 7 附录 . 10 8 参考文献 . 16 1 1 设计的任务和要求 1.1东西南北路口执直与转弯交替进行，数码管显示直行通行倒计时。 1.2红绿黄灯显示包括人行道在 内的道路交通状态。 1.3某一方向道路拥挤时，可以人工调节东西南北方向通行时间。 1.4紧急情况下，各路口交通等显示红灯，数码管保持数据不变。 2 设计方案 2.1
3、框图设计 按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控模块， LED 显示模块，电源电路，复位电路，晶振电路，驱动电路灯几个模块，系统组成框图如图 1所示。主控模块采用 AT89S52 单片机，显示模块采用七段共阴 LED 数码管。 图 1 基于 AT89S52 单片机数显交通灯系统组成框图 3 硬件设计 3.1 主要电路原理图 基于 AT89S52 单片机数显交通灯系统硬件电路原理如图 2 所示，由于单片机需高稳定，高频率的实基脉冲，因此需要晶体振荡器。 AT89S52 在 XTAL1、 XTAL2 两引脚接晶体振荡器。在晶体振荡器两端并联两个电容 C1、 C2 均为 30pF，对振荡器AT89
4、S52 单片机 电源电路 A 道 LED 显示电路 红黄绿灯显示电路 B道 LED显示电路 红黄绿灯显示电路 复位电路 晶振电路 按键电路 2 频率有微调作用，震荡范围为 1.2-12MHz.时间倒计时显示电路采用 4 个两位共阴LED 显示。排电阻 RP1 用于单片机 P0口的上拉电阻。 电路原理图如下图所示： 0200010607050403343517161514131211070625240200202122232425343536370706050403020100000102030405060724252021012322050403212010111213141516170002
5、01000102 020100030405050403020100030405030405232210111316173736101112131415161735341011121315161737362727272727272727271214151410X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1
6、.01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 S 5 2NE
7、T = 2 1 01 2 MC23 0 pC33 0 pC12 0 u FR21 0 k+ 5 V23456789 1R P 1RE S P A C K -8R11 0 kR31 0 kR41 0 k图 2 基于 AT89S52 单片机数 显交通灯系统硬件电路原理图 3.2 AT89S52 单片机简介 3.2.1 主要性能 1.与 MCS-51 单片机产品兼容 2.8K 字节在系统可编程 Flash 存储器 3.1000 次擦写周期 4.全静态操作： 0Hz 33Hz 5.三级加密程序存储器 6.32 个可编程 I/O 口线 3 7.三个 16 位定时器 /计数器 8.八个中断源 9.全双工
8、UART 串行通道 10.低功耗空闲和掉电模式 11.掉电后中断可唤醒 12.看门狗定时器 13.双数据指针 14.掉电标识符 3.2.2 功能 特性描述 AT89S52是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 ATMEL 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 各引脚功
9、能介绍： VCC:电源 GND: 地 P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个TTL 逻 辑电平。对 P0端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8位地址 /数据复用。在 这 种模式下， P0具有内部上拉电阻。 4 在 flash 编程时， P0 口也用来接收 指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻
10、把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， P1.0 和 P1.2 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ P1.0/T2）和时器 /计数器 2 的触发输入（ P1.1/T2EX），具体如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8位地址字节。 P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因
11、，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 在使用 8 位地 址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉
12、低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验 时， P3 口也接收一些控制信号。 RST: 复位输入。晶振工作时， RST 脚持续 2个机器周期高电平将使单片机复位。看门 狗计时完成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上 的 DISRTO 位可以使此功能无效。 DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。 ALE/PROG：地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址 的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（ P
13、ROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之 一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或 时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE 脉冲将会跳过。 如果需要，通 过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作将无效。这一位置 “ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则， ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使 能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEN:外部程序存储器选通信号（ PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52从
14、外 部程序存储器执行外部代码时， PSEN 在每个机器周期被激活两次，而 在访问外部数据存储器时， PSEN 将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器 读取指令， EA 必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA 应该接 VCC。 在 flash5 编程期间， EA 也接收 12 伏 VPP 电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 引脚号 第二功能 P1.0 T2 (定时器 /计数器 T2 的外部计数输入 ),时钟输出 P1.1 T2EX ( 定时器 /计
15、数器 T2的捕捉 /重载触发信号和方向控制 ) P1.5 MOSI (在系统编程用 ) P1.6 MISO (在系统编程用 ) P1.7 SCK ( 在系统编程用 ) P3.0 XD （串行输入） P3.1 TXD （串行输出） P3.2 INT0 (外部中断 0) P3.3 INT0 (外部中断 0) P3.4 T0 （定时器 0 外部输入） P3.5 T1 （定时器 1 外部输入） P3.6 WR (外部数据存储器写选通 ) P3.7 RD (外部数据存储器写选通 ) 3.2 元 器 件清单 基于 AT89S52 单片机的数显交通灯元 器 件清单 元件名称 型号 数量 /个 用途 元件名称
16、 型号 数量 /个 用途 单片机 AT89S52 1 控制核心 排电阻 10K 1 上拉电阻 交通灯 红黄绿三色 20 红黄绿灯数码管 2 位共阴 4 显示电路 6 显示 电源VCC +5V/1A 1 提供+5V电源 按键 4 按键电路 电容 30pF 2 晶振电路 电阻 1K 1 上拉电阻 电解电容 20F 1 复位电路 3.3 部分电路原理图 显示电路采用 4 个两位共阴数码管， P1 口作为数码管的输入， P3.4、 P3.5、 P3.6 P3.7 分别作为东西南北四路数码管的位选端。 图 3 数码管显示电路 3.4 数码管简介 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 3.
17、4.1 产品分类 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一个 发光二极管 单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“ 8”可分为 1位、 2位、 4位等等数码管。 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高 电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。共阴数7 码管在应用时应将公共极 COM 接到
18、地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 3.4.2 驱动方式 数码管要正常显示，就要用 驱动电路 来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的 数字 ，因此根据数码管的 驱动方式 的不同，可以分为静态式和动态式两类。 1) 静态显示驱动 2) 动态显示驱动 3.4.3 主要参数 1) 8字高度 2) 长 *宽 *高 3) 时钟点 4) 电流 5) 电压 3.4.4 数码管应用 数码管是一类 显 示屏 通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。 4 软
19、件设计 4.1 程序流程图 程序分主程序和中断程序，可采用汇编语言编程，计时采用延时程序 ,进行延时程序的执行时间为 1秒（若单片机的晶振频率为 6MHZ），用特殊功能寄存器 =PSW的第六位 FO(PSW15)作 A、 B 通道的放行标志， PSW15=0 时， R4 中存放立即数 #5AH（相当于十进制数 90）， R4 计数 90 次时， A道放行正好 90 秒； B 道放行时， R4 存放立即数 #3CH(相当于 十进制数 60)， R4 计数 60 次时， B 道放行正好 60 秒。还可以根据控制过程中的实际情况来改变 R4 中的数据，就能改变 A、 B 通道的放行时间。紧急车辆通过的处理用中断服务程序控制。主程序流程如图示 8 开始 A 道直行， B 道红灯全亮 延时 35 秒 A 道直行黄灯亮， B 道左转弯 延时 5 秒 A 道左转弯， B 道左右转弯 延时 20 秒 A 道红灯全亮， B 道直行 延时 35 秒 A 道红灯全亮， B 道直行黄灯两 -亮 延时 5 秒 A 道左右转弯， B 道左 转弯 延时 20 秒
