【正文】 M,片內(nèi)256字節(jié)RAM，4個8為并行I/O口，兩個16為定時器和5個中斷源的低功耗，高性能微處理器。AT89C51單片機的主要性能特征如下：（1） 與MCS51兼容；（2） 4K字節(jié)可編程Flash存儲器；（3） 壽命：1000寫/擦循環(huán)；（4） 數(shù)據(jù)保留時間：10年；（5） 全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ。（8） 32可編程I/O線；（9） 兩個16位定時器/計數(shù)器；（10） 5個中斷源；（11） 可編程串行通道；（12） 低功耗的閑置和掉電模式；（13） 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。圖21 AT89C51的引腳圖圖21是 AT89C51的引腳結構圖，它是雙列直插式封裝，其引腳功能說明如下：（1）VCC:電源端，+5V；（2）GND:接地端；（3）XTAL1：振蕩電路反相放大器和外部時鐘脈沖的輸入端；（4）XTAL2：振蕩電路反相放大器輸出端；（5）RST:復位信號輸入端，高電平有效。正常工作時不斷向外輸出頻率為振蕩頻率1/6的正脈沖信號，CPU訪問片外存儲器時作為鎖存低8為的控制信號；（7）：程序存儲輸出允許信號端，當片外存儲器取指令時，一個機器周期有兩個脈沖輸出，在此期間，每當訪問片外存儲器時，這兩個有效的不再出現(xiàn)；（8）/VPP：外部存儲器訪問允許端。圖22 2位7段數(shù)碼管圖 7段數(shù)碼管性能簡介七段數(shù)碼管每段由發(fā)光LED組成。LED適宜于脈沖工作狀態(tài)，在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)可產(chǎn)生比直流工作狀態(tài)較強的亮度。 7段數(shù)碼管功能說明7段LED有共陰極與共陽極兩種，當公共陰極接地時，陽極上的信息為“1”時，段就點亮；信息為“0”時，段就不亮。圖23表示7段LED內(nèi)部段的排列[7]。靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某個字符時，相應的段（發(fā)光二極管）恒定地導通或截止，直到顯示另一個字符為止。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般采用動態(tài)顯示方案。而共陰（陽）極公共端分別由相應的I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通[8]。74LS245是我們常用的芯片，用來驅(qū)動LED或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。圖23 7段數(shù)碼管內(nèi)部排列圖3 系統(tǒng)硬件構成 設計原理框圖基于AT89C51單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)由電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和顯示電路幾部分組成，框圖如下圖所示：圖31 設計結構框圖 外圍電路 電源電路本次設計的電源電路為+5V穩(wěn)壓電源，其電路如圖32所示。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達到很大，穩(wěn)壓精度較高。變壓器是利用電磁感應原理進行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實現(xiàn)簡單且價格低廉，可以實現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源；整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個電容器。上電復位電路是加電瞬間電容通過充電來實現(xiàn)的。系統(tǒng)上電運行后需要復位，一般是通過手動復位來實現(xiàn)的，通常采用手動復位和上電自動復位組合。圖33 復位電路 晶振電路單片機必須需要時鐘的驅(qū)動才能正常工作，單片機內(nèi)部有個時鐘振蕩電路，所以只需外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定周期的時鐘信號從而到達單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片的工作頻率。該電路中，晶體一般選取12MHZ，電容取30pF左右。振蕩器頻率取決于晶體的頻率C1和C2起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用。數(shù)碼管在其中要加相應大小的上拉電阻，上拉電阻的作用就是增大電流，是數(shù)碼管更亮，在此設計中，由于I/O接口數(shù)量足夠，所以采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示方法，這樣雖然浪費I/O接口，但是本設計條件允許，使軟件設計更簡單，更容易。其電路圖如25所示：數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。在主程序里，主程序通過調(diào)用子程序，來完成控制命令。 主程序中完成對交通燈系統(tǒng)的初始化工作，使得A、B兩干道能正常轉(zhuǎn)換工作，在系統(tǒng)中，由于用LED數(shù)碼管顯示交通倒計時，在主程序中分別調(diào)用三個子程序延時子程序、中斷子程序、顯示子程序。本系統(tǒng)采用兩種中斷來實現(xiàn)交通燈控制器的功能。該中斷具有最高的優(yōu)先級。 系統(tǒng)初始化子程序的設計在主程序運行之前，先要進行一些初始化工作。運用程序?qū)ο到y(tǒng)初始化是對本系統(tǒng)中所用到的模塊進行初始設置，從而滿足硬件模塊在控制軟件中的使用要求。中斷響應恢復現(xiàn)場延時50sA紅燈 B紅燈保護現(xiàn)場返回圖43 緊急情況中斷流程圖 顯示子程序的設計 本設計各路口燈比較多，各通行狀態(tài)前文已有描述在此不一一贅述。在人為手動復位和初始化的情況下，各路口所有交通燈均點亮。若有緊急中斷信號出現(xiàn)，顯示子程序優(yōu)先處理中斷程序，將所有路口的信號燈置為紅色禁止通行。NYAT89C51初始化四個路口的燈全部點亮按設定的交通方案顯示各路口LED燈的狀態(tài)開始倒計時顯示延時返回是否出現(xiàn)緊急狀況所有路口LED置紅色圖44 顯示流程圖5 軟件調(diào)試及仿真 編程軟件簡介 Keil軟件的簡介單片機開發(fā)中不僅要硬件外，還要軟件。機器匯編是用匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器代碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機單片機的開發(fā)軟件的不斷發(fā)展，Keil軟件目前是開發(fā)MCS51系列單片機最為流行的軟件。Keil C51 軟件具有豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具。在一些大型軟件開發(fā)中運用它便能體現(xiàn)出高級語言的優(yōu)勢。圖51 Keil C51軟件調(diào)試界面圖 Proteus ISIS 軟件簡介Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件[15]。該軟件的特點是： （1） 實現(xiàn)了SPICE電路和單片機仿真相結合。 （3）有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等功能。目前支持的單片機型號有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 （6）硬件仿真系統(tǒng)具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，還可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)。 （7）同時也支持Keil C51 的編譯和調(diào)試環(huán)境。西北東南東西北圖52 南北通行 南北黃燈閃爍顯示東西延時紅燈延時3s，南北方向黃燈閃爍3s警示停車。西東南北圖54 東西通行 東西黃燈閃爍顯示南北延時紅燈延時3s，東西方向黃燈閃爍3s警示停車。通過硬件和軟件相結合的方式完成了基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設計，從而實現(xiàn)了AT89C51單片機通過串口與顯示電路、晶振電路、復位電路構成的交通燈控制系統(tǒng)。通過本次畢業(yè)設計，我明白了不管做什么事情，都要有一定的目標和計劃，向著目標，腳踏實地的做下去，那么，我們一定會成功。指導老師是位認真負責的好老師，他多次詢問我的畢設進展和實驗過程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，為我指引了正確的研究方向，使我少走了許多彎路。在他的熏陶下，我意識到無論作為一名科學工作者，還是科技工作者，都要時刻保持嚴謹細致、一絲不茍的作風。在本次畢業(yè)設計的整個過程中，指導老師傾注了大量的心血。同時我還要感謝大學四年來伴我成長的各位老師、朋友和同學；感謝答辯組的各位老師；感謝母校對我的培養(yǎng)。最應該感謝的是生我養(yǎng)我的父母，是他們給予了我無私的愛，為我的成長付出了許多，是他們教育我要成為祖國的棟梁之才，是他們堅定了我追求人生理想的信念。