基于STC89C52信号灯设计及实现

单片机课程设计目录基于STC89C52信号灯设计及实现 3一、课题简介 3二、项目设计目的 3三、项目设计任务及主要技术指标 3四、总体设计思路 44.1设计思路 44.2电路设计 44.3硬件设计 5五、软件设计 75.1设计思路 75.2主程序 75.3蜂鸣器程序 85.4动态数码管程序 95.5继电器程序 10六、制作、调试过程。 10七、心得体会 11八、参考文献 11

基于STC89C52信号灯设计及实现一、课题简介单片机全称叫单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer),是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。单片机运用大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用：例如精密的测量设备

2.在工业控制中的应用：用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等3.在家用电器中的应用可从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。4.单片机在医用设备领域中的应用：例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等二、项目设计目的1、将单片机知识理论加以应用，锻炼动手实践能力。2、掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口通讯等。3、了解并掌握单片机应用系统的初步开发过程，掌握单片机软/硬件设计的工具软件应用、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。三、项目设计任务及主要技术指标设计任务要求：完成对AT89C51单片机的流水灯的控制，流水灯的单双灯转换，蜂鸣器的控制，继电器的控制，以及动态数码管的控制主要技术指标：（1）能够手动调节流水灯的运行，包括其运行的模式以及运行的时间（2）能够调节蜂鸣器的响动时间以及响动状态（3）能够调节动态数码管的显示（4）能够手动调节继电器的显示四、总体设计思路

4.1设计思路本课题使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭,就要把P1.0口的电平变为高电平;同理,接P1.1~P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1~LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。同样的道理，可以让8个灯左移点亮，全亮、全灭。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮与灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。4.2电路设计图4.2.1流水灯电路图图4.2.2蜂鸣器电路图图4.2.3动态数码管电路图4.3硬件设计AT89C51及其元器件，电路板4.3.1主要特性与MCS-51兼容4K字节数据保留时间：10年全静态工作:0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内震荡器和时钟电路引脚说明：电源引脚Vcc(40脚:典型值+5V)Vss(20脚：接低电平)外部晶振XTAL1、XTAL2分别与晶振的两端相连接。输入输出口引脚：P0口：I/O双向口。作输入口时,应先将软件置“1”。P1口：I/O双向口。作输入口时，应先将软件置“1”。P2口：I/O双向口。作输入口时，应先将软件置“1”。P3口：I/O双向口。作输入口时，应先将软件置“1”。控制引脚:RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。4.3.2第二特性：编程脉冲输入AT89C51单片机的P口特点:

P0口:是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址(低8位/数据总线,在访问期间将激活内部的上拉电阻。P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式4个TTL输入）对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式4个TTL输入）。对端口写1时,通过内部的拉电阻把端口拉到高电位，这时作为输入口。P3口作输入口使用时,因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。排阻的作用：排阻为若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。排阻一般应用在数字电路上，比如：作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。本设计选用以AT89S51单片机为主控单元。显示部分：8个LED灯循环亮灭。4.4元器件清单图4.4.1元器件图元器件的选择，根据可靠性、可行性，稳定性、价格以及最终方案，选择的电阻和按键均是二脚的直插式的，而LED和电容采用贴片式的，主控芯片选用的是AT89C51单片机,三极管选择的是直插的9013三极管，OLED则选用4个引脚IIC通信0.96英寸的OLED模块，蜂鸣器选择的是有源蜂鸣器。五、软件设计5.1设计思路基于51单片机的交通灯实验主要包括信号灯的计时，按键读取，中断介入，数码管显示。将各个模块分层编写，最后在主函数里汇总。5.2主程序ORG0000HLJMPMAINORG0003HSJMPEX_INT0ORG0030HMAIN:MOVA,#0FEHSETBEASETBEX0CLRIT0LOOP:MOVP2,ARLALCALLDELAYCJNEA,#0FEH,LOOPMOVA,#0BFHLOOP1:MOVP0,ARRALCALLDELAYCJNEA,#7FH,LOOP1MOVA,#0FDHSJMPLOOPEX_INT0:PUSHPSWPUSHACCMOVP2,#00111111BACALLDELAYMOVP2,#11001111BACALLDELAYMOVP2,#11110011BACALLDELAYMOVP2,#11111100BACALLDELAYMOVP2,#00111111BPOPACCPOPPSWRETIDELAY:MOVR7,#240D1:MOVR6,#240DJNZR6,$DJNZR7,D1RETEND5.3蜂鸣器程序ORG0000HAJMPMAINMAIN:MOVR1,#0FFHCPLP1.5LCALLDELAJMPMAINDEL:MOVR0,#02HDJNZR0,$DJNZR1,DELMOVR1,#0FFHRETEND5.4动态数码管程序ORG00HSTART:SETBP2.5MAIN:CLRP1.0MOVP0,#080HLCALLDELAYSETBP1.0CLRP1.1MOVP0,#0F8HLCALLDELAYSETBP1.1CLRP1.2MOVP0,#082HLCALLDELAYSETBP1.2CLRP1.3MOVP0,#092HLCALLDELAYSETBP1.3LJMPMAINDELAY:MOVR5,#50D2:MOVR6,#100D1:MOVR7,#100DJNZR7,$DJNZR6,D1DJNZR5,D2RETEND5.5继电器程序ORG0000HAJMPSTARTORG0033HSTART:MOVSP,#50HMOVP1,#0FFHMAIN:CLRP1.4ACALLDELAYSETBP1.4ACALLDELAYAJMPMAINDELAY:MOVR1,#20Y1:MOVR2,#80Y2:MOVR3,#150DJNZR3,$DJNZR2,Y2DJNZR1,Y1RETEND六、制作、调试过程。在完成仿真后根据原理图和元器件清单表，用PCB板和收集的元器件进行焊接。焊接完成后，用万用表进行检测电路通断情况，检查无误后，上电查看电源指示灯是否正常工作。关闭电源并插上芯片，下载测试程序，观察OLED模块、蜂鸣器以及按键是否按程序正常运行。成功烧写后实物如下：七、心得体会本次实验我们成功地设计并实现了流水灯系统。通过对系统的硬件和软件设计，我们能够实现交通灯的正常工作，实现了流水灯状态的循环切换，并根据设计的时间参数进行相应的控制。通过本次实验，我们深入理解了AT89C51的硬件和软件设计原理，掌握了基于AT89C51的嵌入式系统开发流程。实验过程中我们遇到了一些挑战，例如对于时序控制的精确性要求和与硬件的接口设计等。但通过不断的尝试和调试，我们成功地克服了这些问题，获得了满意的结果。值得一提的是，本实验只是信号灯系统设计中的一个简单示例，实际的交通灯系统可能更为复杂，包含更多的功能和控制策略。因此，在今后的研究中，我们可以进一步扩展信号灯系统的功能，例如添加车辆检测和优化交通流量的算法，以实现更高效、智能的交通控制。八、参考文献[1]潘琳.基于STC89C52单片机的智能交通灯控制系统设计[J].信息化研究,2018,44(03):74-78.[2]郭占苗.基于STC89C52单片机的交通灯设计[J].工业控制计算机,2017,30(06):138-139.[3]杨洁,叶晶晶,刘海民.基于STC89C52RC十字路口交通灯的设计[J].电子测试,2016,No.354(19):14-16.DOI:10.16520/ki.1000-8519.2016.19.006.[4]郭强,刘志峰,张爱平等.基于STC89C52单片机的智能交通灯控系统设计[J].机电一体化,2008,14(11):85-88+92.[