【正文】 ....................8 74LS07的功能 ..........................................................9 鍵盤接口工作原理 .......................................................9 按鍵開關(guān)的去除抖動功能 ............................................10 獨立式鍵盤的接口電路 ..............................................10 七段 LED顯示工作原理 ..................................................11 電路原理 ..............................................................13第四章 軟件設(shè)計 ............................................................15 定時１秒的方法 ........................................................15 定時器初值計算 ........................................................15 主程序模塊 ............................................................16 中斷服務(wù)程序模塊 ......................................................17 顯示程序模塊 ..........................................................18第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................20結(jié) 論 ......................................................................21致　　 謝 ...................................................................22參考文獻(xiàn) ...................................................................23專業(yè)文獻(xiàn)譯文 ...............................................................24專業(yè)文獻(xiàn)原文 ...............................................................30附　 錄 A....................................................................39第 1 章 單片機的發(fā)展及應(yīng)用1第一章 單片機的發(fā)展及應(yīng)用 單片機的發(fā)展單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是一種非?；钴S和頗具有生命力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于工業(yè)控制領(lǐng)域，因此又稱為微控器。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 單片機經(jīng)過 3 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。 1971年微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片微型計算機即單片機，但最早的單片機是 1位的，處理能力有限。自 1976年 9月 Intel公司推出 MCS48單片機以來，有關(guān)公司都爭相推出各自的單片機。如 GI公司推出 PIC1650系列單片機，Rockwell 公司推出了與 6502微處理器兼容的 R6500系列單片機。1978年下半年 Motorola公司推出 M6800系列單片機，Zilog 公司相繼推出 Z8單片機系列。1980 年 Intel公司在 MCS48系列基礎(chǔ)上又推出了高性能的 MCS51系列單片機。這類單片機均帶有串行 I/O口，定時器/計數(shù)器為 16位，片內(nèi)存儲容量（RAM，ROM）都相應(yīng)增大，并有優(yōu)先級中斷處理功能，單片機的功能、尋址范圍都比早期的擴大了，它們是當(dāng)時單片機應(yīng)用的主流產(chǎn)品。1982年 Mostek公司和 Intel公司先后又推出了性能更高的 16位單片機MK68200和 MCS96系列，NS 公司和 NEC公司也分別在原有 8位單片機的基礎(chǔ)上推出了 16位單片機 HPC16040和 μPD783系列。1987年 Intel公司又宣布了性能比 8096高兩倍的 CMOS型 80C196，1988 年推出帶 EPROM的 87C196單片機。由于 16位單片機推出的時間較遲、價格昂貴、開發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。而 8位單片機已能滿足大部分應(yīng)用的需要，因此，在推出 16位單片機的同時，高性能的新型 8位單片機也不斷問世。如：茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 2Motorola公司推出了帶 A/D和多功能 I/O的 68MC11系列，Zilog 公司推出了帶有DMA功能的 Suqer8，Intel 公司在 1987年也推出了帶 DMA和 FIFO的 UPI452等。 目前國際市場上 8位、16 位單片機系列已有很多，但是，在國內(nèi)使用較多的系列是 Intel公司的產(chǎn)品，其中又以 MCS51系列單片機應(yīng)用尤為廣泛，二十幾年經(jīng)久不衰，而且還在更進(jìn)一步發(fā)展完善，價格越來越低，性能越來越好。 單片機的應(yīng)用 單片機的應(yīng)用很廣，分別在以下領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)自動化：在自動化技術(shù)中，無論是過程控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)還是測控技術(shù)，都離不開單片機。在工業(yè)自動化的領(lǐng)域中，機電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來愈重要的作用，在這種機械、微電子和計算機技術(shù)為一體的綜合技術(shù)（例如機器人技術(shù)、數(shù)控技術(shù)）中，單片機將發(fā)揮非常重要的作用特別是近些年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動化也發(fā)展到了一個新的高度，出現(xiàn)了無人工廠、機器人作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化工廠等，不僅將人從繁重、重復(fù)和危險的工業(yè)現(xiàn)場解放出來，還大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。儀器儀表：目前對儀器儀表的自動化和智能化要求越來越高。在自動化測量儀器中，單片機應(yīng)用十分普及。單片機的使用有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡化結(jié)構(gòu)，減小體積，易于攜帶和使用，加速儀器儀表向數(shù)字化、智能化和多功能化方向發(fā)展。消費類電子產(chǎn)品：該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域。目前家電產(chǎn)品的一個重要發(fā)展趨勢是不斷提高其智能化程度。例如，電子游戲、照相機、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電視機、微波爐、手機、IC 卡、汽車電子設(shè)備等。在這些設(shè)備中使用了單片機后，其功能和性能大大提高，并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制信方面：較高檔的單片機都具有通信接口，因而為單片機在通信設(shè)備中的應(yīng)用創(chuàng)造了很好的條件。例如，在微波通信、短波通信、載波通信、光纖通信、程控交換等通信設(shè)備和儀器中都能找到單片機的應(yīng)用。武器裝備：在現(xiàn)代化的武器裝備中， 如飛機、軍艦、坦克、導(dǎo)單、魚雷制導(dǎo)、智能武器設(shè)備、航天飛機導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機在其中發(fā)揮重要作用。終端及外部設(shè)備控制：計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端，以及計算機外部設(shè)備如打印機、硬盤驅(qū)動器、繪圖機、傳真機、復(fù)印機等，在這些設(shè)備中都使用了單片機。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，同時帶動自動控制系統(tǒng)日新月異更新，單片機的第 1 章 單片機的發(fā)展及應(yīng)用3應(yīng)用正在不斷地走向深入。茂名學(xué)院專科畢業(yè) (設(shè)計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 4第二章 總體方案設(shè)計 交通燈控制的總體設(shè)計框圖如圖 。 圖 系統(tǒng)框圖 計時控制方案利用 MCS51內(nèi)部的定時器/計數(shù)器進(jìn)行定時，配合軟件延時實現(xiàn)到計時。該方案節(jié)省硬件成本，切能夠使讀者在定時器/計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高， 顯示控制方案顯示分為靜態(tài)示和動態(tài)顯示靜態(tài)顯示由于占用較多的接口，在單片機設(shè)計中常采用串行擴展來完成。該方案占用接口資源多，顯示亮度由保證，但硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，實用于并行接口資源較少以及對顯示沒有要求的場合。LED動態(tài)顯示硬件連接簡單，但動態(tài)掃描的顯示方式需占用 CPU較多的時間，在該系統(tǒng)中由于單片機除了掃描 89S51芯片外沒有太多的實時測控任務(wù)，故選用動態(tài)掃顯 示時 間電 路指示燈電路74急 停 按 鍵 系統(tǒng)處理重 起 按 鍵第 2 章 總體方案設(shè)計5描方式。 鍵盤控制方案鍵盤分為獨立式鍵盤和行列式鍵盤，獨立式鍵盤接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠但每個按鍵必須占用一跟 I/O接口線，I/O 接口線浪費較大，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息，可將按鍵直接在一根 I/O接口線上，故只在按鍵數(shù)量不多時采用。而行列式鍵盤每條行線與列線在交叉處不直接相通，而是通過一個按鍵加以連接，當(dāng)按鍵較多時可采用行列式鍵盤以節(jié)省 I/O接口。本設(shè)計采用兩個按鍵，所以這里選用獨立式鍵盤。茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 并行/接口存 儲 器 并行/接口 中 斷 系 統(tǒng)定 時 器 計 數(shù) 器第三章 89S51單片機的簡介 89S51是 MCS51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89S51 單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖中央處理器 中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM) 89S51內(nèi)部有 128個 8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM只有 128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算第 3 章 硬件設(shè)計7的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲器(ROM)89S51共有 4KB掩膜 ROM，最大可擴展 64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計數(shù)器：89S51有兩個 16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：89S51共有 4組 8位 I/O口(P0、 PP2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。中斷系統(tǒng)89S51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2級的優(yōu)先級別選擇。 89S51單片機的引腳89S51單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89S51有 40條引腳, 與其他 51系列單片機引腳是兼容的. 這 40條引腳可分為 I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4部分. 89S51 單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu), 如圖 所示.茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計)論文：交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 8圖 89S51引腳分配圖 89S51單機的電源線有以下兩種：（1） VCC：+5V 電源線。電源線 （2） GND：接地線。89S51單片機的外接晶體引腳有以下兩種: （1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。（2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。 控制線 89S51 單片機的控制線有以下幾種：（1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2） ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。（3） PSEN：外部程序存儲器的讀選通線。（4） EA/Vpp：片外 ROM允許訪問端/編程電源端。 89S51單片機復(fù)位方式單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位. 復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)重新開始工作.89S51單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn),信號由 RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時,只要保持 RST引腳高電平兩個機器周期,單片機即復(fù)位. 復(fù)位后,PC程序計數(shù)器的內(nèi)容為 0000H,片內(nèi) RAM中內(nèi)容不變. 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動開關(guān)復(fù)位和自動復(fù)位電路 3種,如圖 . 第 3 章 硬件設(shè)計9 b. 手動復(fù)位電路 c. 自動復(fù)位電路圖 單片機復(fù)位電路 74LS244的功能74LS244是原碼三態(tài)輸出的 8緩沖數(shù)碼驅(qū)動器，其管腳分布圖如圖 ，G為控制端，又稱為使能端其工作原理如下： 當(dāng) G=0時，A 輸入為低電平時，Y 輸出也為