【正文】 H 存儲(chǔ)器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。 AT89C2051 是 一種帶 2K字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 （二）主要特性 與 MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32可編程 I/O 線 兩個(gè) 16位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 （三）管腳說明 VCC： 供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為 高阻 輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn) 行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出 電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN： 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP： 當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2： 來自反向振蕩器的 輸出 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 第二部分 拓展部分 一、簡(jiǎn)介 拓展部分仍用到了 AT89C51，與基礎(chǔ)部分不同的是將其余的片子換成了7447，其主要作用 是一塊 BCD 碼轉(zhuǎn)換成 7 段 LED 數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng) IC， 7447 的主要功能是輸出低電平驅(qū)動(dòng)的顯示碼，用以推動(dòng)共陽極 7 段 LED 數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。 二、 元件清單 表 元件清單 序號(hào) 元件名稱 規(guī)格 數(shù)量 用途 價(jià)格（單價(jià)） 1 51 單片機(jī) AT89S51 1 個(gè) 控制核心 11 元 2 晶振 1MHz 立式 1 個(gè) 晶振電路 2 元 3 集成電路 7447 2個(gè) 轉(zhuǎn)化數(shù)碼管 75 元 4 按鍵 2 個(gè) 按鍵電路 元 5 電解電容 1uF/10V 1 個(gè) 復(fù)位電路 1 元 6 瓷片電容 1nF 瓷片電容 2 個(gè) 晶振電路 元 7 電阻 10kΩ 1 個(gè) 復(fù)位電路 1 元 電阻 100Ω 13個(gè) LED 限流 3 元 8 LED 紅、黃、綠各 2個(gè) 6 個(gè) 紅、黃、綠燈 元 9 電源 5V/ 1 個(gè) 提供 +5V 8 元 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 三、硬件及系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一）硬件設(shè)計(jì) 圖 電路原理圖 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 （二）仿真效果圖 在基礎(chǔ)部分我們已經(jīng)提到過 仿真的過程和方法，在這我只將做后的效果圖給出： 圖 緊急狀態(tài) 圖 東西方向紅燈，南北方向綠燈 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 圖 東西方向 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 （三）軟件程序 ************************************************************************************ ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP EXT0 ORG 0030H MAIN: MOV SP,60H 。設(shè)堆棧 MOV IE,10000001B 。INT0 外部中斷 MOV IP,00000001B MOV P2,00H 。設(shè)置初始化 MOV P1,00H LCALL DELAY MOV P2,0FFH MOV P1,0FFH LCALL DELAY JB ,MAIN START: LCALL ZHT0 LCALL ZHT1 LCALL ZHT2 LCALL ZHT3 AJMP START 。重復(fù)循環(huán)狀態(tài) ZHT0: 。狀態(tài) 0，東西綠、南北紅燈亮 MOV P1,0F3H MOV R4,50 MOV R3,00 LCALL DIR 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 FT0: MOV R3,50 。設(shè)置閃亮?xí)r，數(shù)碼管顯示 5s MOV R4,05 FLASH1: MOV P1,0F7H 。閃亮狀態(tài)設(shè)置 LCALL DELAY1 MOV P1,0F3H MOV A,R3 MOV DPTR,TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A LCALL DELAY INC R3 DJNZ R4,FLASH1 RET ZHT1: 。狀態(tài) 1，東西黃燈、南北紅燈亮 MOV P1,0F5H MOV R4,5 MOV R3,55 LCALL DIR RET ZHT2: 。狀態(tài) 2，東西紅燈、南北綠燈亮 MOV P1,0DEH MOV R4,50 MOV R3,00H LCALL DIR FT1: MOV R3,50 。設(shè)置閃亮?xí)r，數(shù)碼管顯示 5s MOV R4,05 FLASH2: MOV P1,0FEH 。閃亮狀態(tài)設(shè)置 LCALL DELAY1 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 33 MOV P1,0DEH MOV A,R3 MOV DPTR,TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A LCALL DELAY INC R3 DJNZ R4,FLASH2 RET ZHT3: 。狀態(tài) 3，東西紅燈、南北黃燈亮 MOV P1,0EEH MOV R4,5 MOV R3,55 LCALL DIR RET EXT0: PUSH ACC 。將 ACC的值存入堆棧保存 PUSH PSW 。將 PSW 的值存入堆棧保存 MOV A,0F6H MOV P1,A 。使東西、南北的紅燈都亮 LCALL DELAY JB ,LOOP 。 按鍵放開時(shí)返回主程序 POP PSW LOOP: POP ACC RETI DIR: 。查表顯示子程序 MOV A,R3 MOV DPTR,TABLE MOVC A,@A+DPTR 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 34 MOV P2,A LCALL DELAY INC R3 DJNZ R4,DIR RET DELAY: 。1s 延時(shí)子程序 MOV R5,20 D1: MOV R6,100 D2: MOV R7,248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET DELAY1: 。 延時(shí)子程序 MOV R5,10 D3: MOV R6,100 D4: MOV R7,248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET TABLE: DB 60H,59H,58H,57H,56H,55H,54H,53H,52H,51H DB 50H,49H,48H,47H,46H,45H,44H,43H,42H,41H DB 40H,39H,38H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H DB 30H,29H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21H DB 20H,19H,18H,17H,16H,15H,14H,13H,12H,11H DB 10H,09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,01H END 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 第三部分 創(chuàng)新部分 一、概述 （一）電源提供方案： 采用獨(dú)立的 5V 穩(wěn)壓電源，此方案穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用。 （二）顯示界面方案 采用數(shù)碼管和點(diǎn)陣 LED 相結(jié)合的方法，因?yàn)閷?shí)際既要求倒計(jì)時(shí)施主輸出，又要求又狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)狀況，用數(shù)碼管與 LED 分別顯示時(shí)間和提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 （三）輸入方案 直接在 IO 口上接按鍵開關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)和優(yōu)化了電路，所以剩余口的資源還比較多。 二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 整套電路系統(tǒng) 由控制系統(tǒng)模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時(shí)間顯示模塊、時(shí)間顯示模塊和自動(dòng)特種車輛控制模塊等組成。 （一） 通行燈輸出控制 道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管，左拐、直行、右拐及行人各一個(gè)。當(dāng)發(fā)光電流為 6mA 時(shí)，按公式 R=()/ 計(jì)算，限流電阻應(yīng)為 510Ω. 由于南北通行時(shí)雙向指示牌相同，因此每個(gè)端口應(yīng)具有 12mA 的吸收電流能力。 （二） 時(shí)間顯示模塊 道