【正文】 案 ........................................................... 3 鍵盤控制方案 ........................................................... 4 第三章 硬件設(shè)計 ......................................................5 89S51 單片機的簡介 ..................................................... 5 89S51 單片機的引腳 ..................................................... 6 89S51 單片機復(fù)位方式 ................................................... 7 74LS244 的功能 ......................................................... 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 ............................................................23 專業(yè)文獻譯文 ........................................................24 專業(yè)文獻原文 ........................................................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，也是一種非常活躍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?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 μ PD783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： Motorola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。 茂名 學院 專 科畢業(yè) (設(shè)計 )論文： 交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 2 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， 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深 入。 第 2 章 總體方案設(shè)計 3 第二章 總體方案設(shè)計 系統(tǒng)框圖 交通燈控制的 總體設(shè)計框圖如圖 所示。 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)掃描方式。 顯示時間電路指示燈電路7474急停按鍵 系 統(tǒng) 處 理重起按鍵茂名 學院 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 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。 第 3 章 硬件設(shè)計 5 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 硬件設(shè)計 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位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、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)，運算的茂名 學院 專 科畢業(yè) (設(shè)計 )論文： 交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 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、 P P2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/