基于c51的交通灯.doc

1、目 录一、单片机简介2二、74LS374简介6三、设计要求7四、设计方案7五、软件编程8六、实验心得8一、单片机简介1.1 MSC-51芯片简介：8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 图1-1 8051内部总线分配图1）中央处理器（CPU）：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度

2、整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2）数据存储器(RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。3）程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。4）定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5）并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口

3、(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。6）全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。7）中断系统8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。8）时钟电路8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存

4、储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。图1-2 MCS-51系列单片机的内部结构示意图1.2 MCS-51的引脚说明 MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图2-1 图2-1RESET/Vpd：复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开

5、始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图2-2。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。图2-2ALE/PROG：当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的

6、低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，PROG将用于输入编程脉冲。PSEN：当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。EA/Vpp：程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地

7、址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。单片机的特点： （1）高集成度，体积小，高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。 （2）控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力，I/O口的逻辑操作及

8、位处理能力，非常适用于专门的控制功能。 （3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V，而工作电流仅为数百微安。 （4）易扩展 片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。 （5）优异的性能价格比 单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，

9、各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。 二、74LS374简介374为具有三态输出的八 D 边沿触发器,共有 54/74S374 和 54/74LS374 两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):型号 fm PD54S374/74S374 100MHz 450mW54LS374/74LS374 50MHz 135mW374 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响

10、。当时钟端 CP 脉冲上升沿的作用下，O 随数据 D 而变。由于 CP 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号：D0D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）CP 时钟输入端O0O7 输出端74ls374引脚管腿图：74ls374逻辑图和功能真值表：三、设计要求1.基本要求： 东西和南北方向各一组（红绿双色灯）指示灯，按一般交通规则进行循环顺序开通和断开。数码管能正常显示倒计时时间，和指示灯同步2：发挥部分： 可以增加设定红绿灯初始值，可直接用硬件调节初始值。 3.提供的原件：3片374锁存器 ，1片138译码器，8个数码管，8个电阻，4个双色

11、灯，导线，等等四、设计方案1. 因为要用到数码管计时，所以要用到定时器和中断。根据实际情况，I/O口够用，所以不用138。 2.准备工作：焊电路前，查清锁存器374和数码管的管脚排列。3.P0口对应灯管，P2口接锁存器374， 使能端接P30：duanxuan,P31：weixuan4排版布局好要焊的原件。5.交通灯变化规律：状态1：南北红灯，东西绿灯，倒计时30秒。状态2：南北红灯，东西黄灯，倒计时5秒。状态3：南北绿灯，东西红灯，倒计时30秒。状态4：南北黄灯，东西红灯，倒计时5秒。五、软件编程调用开始状态2数码管动态显示状态4状态1状态3：六、实验心得终于完成了设计，不过调试的时候却发现

12、结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人一次又一次的学习，探索，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去

13、打造一片创新的领域。附录：相关源程序：#includereg51.hsbit XR=P03;sbit XG=P02;sbit NR=P06;sbit NG=P07;sbit DR=P04;sbit DG=P05;sbit BR=P00;sbit BG=P01;sbit weixuan=P31;sbit duanxuan=P30;unsigned code duanma=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; unsigned kk,shi,ge,cound;void delay(unsigned char );void displa

14、y(unsigned ge,unsigned shi);void zt1();void zt2();void zt3();void zt4();void main() TMOD=0x01;EA=1;ET0=1;TR0=1; NR=0;NG=0;BR=0;BG=0;DG=0; DR=0; P2=0x00; weixuan=1;duanxuan=1; delay(1); NR=1;NG=1;BR=1;BG=1;DG=1; DR=1; P2=0xff; weixuan=1;duanxuan=1;delay(1); while(1) zt1();zt2();zt3();zt4(); void dela

15、y(unsigned char z)unsigned i,j;for(i=0;iz;i+)for(j=0;j110;j+); void display(unsigned ge,unsigned shi)/段码显示 weixuan=0;P2=0x5a;/个位weixuan=1;duanxuan=0;P2=duanmage;duanxuan=1;delay(5);weixuan=0;P2=0xa5;/十位weixuan=1;duanxuan=0;P2=duanmashi;duanxuan=1;delay(5); void zt1()/南北红灯，东西绿灯，亮30秒cound=31;TMOD=0x01

16、;/定时器T0工作于方式1EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) NR=0;NG=1;BR=0;BG=1;DG=0; DR=1; XG=0;XR=1; if(kk=20)kk=0;cound-;if(cound=4)break; shi=cound/10;ge=cound%10;display(ge,shi);void zt2()/南北红灯，东西黄灯，亮5秒 cound=5;TMOD=0x01;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) NR=0;NG=1;BR=0;BG=1;DG=0; DR=0; XG=0;XR=0;if(kk=20)kk=0; cound-;if(co

17、und=0)break; shi=cound/10;ge=cound%10;display(ge,shi);void zt3()/东西红灯，南北绿灯,亮25秒cound=26;TMOD=0x01;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) NR=1;NG=0;BR=1;BG=0;DG=1; DR=0; XG=1;XR=0; if(kk=20)kk=0;cound-;if(cound=4)break; shi=cound/10;ge=cound%10;display(ge,shi);void zt4()/东西红，南北黄灯，亮5秒 cound=5;TMOD=0x01;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) NR=0;NG=0;BR=0;BG=0;DG=1; DR=0; XG=1;XR=0;if(kk=20)kk=0;cound-;if(cound=0)break; shi=cound/10;ge=cound%10;display(ge,shi); void t0() interrupt 1using 0TH0=(65536-46080%256); TH0=(65536-46080/256);kk+;