发布时间 : 星期一 文章单片机 - 图文更新完毕开始阅读69b86228e2bd960590c6775c
二、硬件设计
2.1硬件设计中的元件 2.1.1、AT89S51单片机简介
AT89S51单片机的内部功能模块包括并行口，串行口，中断系统、定时器/计数器、看门狗、ISP等。AT89S51单片机共有4个8位的并行双向I/O口，32位I/O线，每一位I/O线均由自身的输出锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。4个I/O接口分别用特殊功能寄存器P0到P3给予命名，利用这四个接口很方便的实现CPU与外部芯片及外部设备的信息数据交换。在不需要外部系统功能扩展时，P0到P2口均可作通用的I/O信息通道，P3口也可作I/O口或第二功能用，在需外部扩展时，P0口为地址/数据分时复用接口，P2作高8位地址线用，由P3口和P2口组成16位地址总线，同时P0口又作为8位数据总线，P1口仅能作为通用I/O口用，此时P3口不能作I/O口，仅作为第二功能用。
AT89S51单片机的中断系统主要由5个中断入口、几个与中断有关的特殊功能寄存器（TCON、SCON的相关位作中断的标志位，中断允许控制寄存器IE，中断优先级控制寄存器IP）、中断顺序查询逻辑电路等组成。AT89S51单片机的结构图如图2.1 U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL29RST293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51 图2.1 AT89S51单片机的结构图
2.1.2、8255可编程并行接口芯片简介:
8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A／Ｂ配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。8355A的硬件图如图2.2.
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U3343332313029282753698356D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1RESETCSPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC78255A43214039383718192021222324251415161713121110 图2.2 8355A的硬件图
2. 2系统硬件结构图： U117161514131211102827262524232221P3.7/RDP3.6/WRP3.5/T1P3.4/T0P3.3/INT1P3.2/INT0P3.1/TXDP3.0/RXDP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8P0.7/AD7P0.6/AD6P0.5/AD5P0.4/AD4P0.3/AD3P0.2/AD2P0.1/AD1P0.0/AD0AT89C51181714138743P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.087654321VCCR110kR210kC31uFEAALEPSEN313029U3R18R16R1510k10kR2110kR2010kR1710kR1910k10kR2210k10111213171615142524232221201918373839401234PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08255A635893652728293031323334U2LEOE191615129652Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q074LS373D7D6D5D4D3D2D1D01113233343536373839RST9C1XTAL2181uFXTAL119X1CRYSTALC21uFCSRESETA1A0WRRDD7D6D5D4D3D2D1D0D3D1D2D6D5D4LED-YELLOWLED-REDLED-GREENLED-YELLOWLED-REDLED-GREENR2310kVCC 图2.3系统硬件结构图
2.3对硬件设计的描述：
课题要求51单片机及可编程并行接口芯片Intel8255A实现一个模拟交通灯系统。十字路口东西方向和南北方向各安装一组交通灯，其中东西方向红、绿、黄灯对应试验仪G6区发光二极管3、1、2；南北方向红、绿、黄灯对应试验箱G6区发光二极管4、5、6，一共需要六个发光二极管；此外双方都有对应的倒计时LED，因为倒计时有20s和5s，因此需要四个LED显示器，且采用动态显示的方法。因此，如上图所示，硬件设计采用8255A的PA口控制发光二极管，PB口控制LED显示器的显示位，PC口控制LED显示器的显示状态。外部中断采用键盘控制。
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三、软件设计
3.1、系统的功能模块
本系统的功能模块如下: MCS-51单片机模块，8255A模块，LED显示器模块，二极管显示模块。系统的功能模块关系图如下：
锁存LED显示片选MCS—51单片机8255A扩张CPU的并行接口交通灯亮灭显示 图3.1功能模块关系图
3.2 各软件模块的实现过程： 3.2.1程序的初始化以及主程序的设计
先根据所给的片选地址计算出8255A各I/O口得地址，定义程序的起始入口地址，在主程序中，设置压栈地30H，因为本程序采用了外部中断，在主程序中设置外部中断0初始化。因8255A的三个I/O口A、B、C口都工作在输出状态，A口控制二极管发光的显示，B口控制LED显示管的字符控制信号，C口控制LED显示管的位控制信号，8255A采用方式一的工作，因此8255A的方式控制字为80H。 相应的程序代码：
PA_8255 EQU 0FFFCH PB_8255 EQU 0FFFDH PC_8255 EQU 0FFFEH
CON_8255 EQU 0FFFFH ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP INT_0 ORG 0030H START: MOV SP,#30H
SETB IT0 ;外部中断为下降沿触发 SETB EA SETB EX0
MOV DPTR,#CON_8255 MOV A,#80H ;写方式控制
MOVX @DPTR,A
相应的流程图：
开始初始化设定初值写控制方式字 10
3.2.2发光管的显示的设计
此部分按照四个状态变化循环，状态0：东西向绿灯亮，南北向红灯亮；延时20秒进入状态1；状态1：东西向黄灯亮，南北向红灯亮；延时5秒进入状态2；状态2：东西向红灯亮，南北向绿灯亮；延时20秒进入状态3；状态3：东西向红灯亮，南北向黄灯亮；延时5秒进入状态0，状态0的字型码为F6H,状态1的字型码为F5H, 状态2的字型码为EBH，状态4的字型码为BDH。延时的时间需要调用延时子程序来实现。
相应的程序代码:
LOOP0: MOV DPTR, #PA_8255 ;状态一：东西红灯，南北绿灯，延时20s MOV R2, #0F6H MOV A,R2
MOVX @DPTR,A MOV R7,#20 LCALL DELAY
LOOP1: MOV DPTR, #PA_8255 ;状态二：东西红灯，南北黄灯，延时5s MOV R2, #0F5H MOV A,R2
MOVX @DPTR, A MOV R7,#5 LCALL DELAY
LOOP2: MOV DPTR, #PA_8255 ;状态三：东西绿灯，南北红灯，延时20s MOV R2, #0EBH MOV A,R2
MOVX @DPTR, A MOV R7,#20 LCALL DELAY
LOOP3: MOV DPTR, #PA_8255 ;状态四：东西绿灯，南北黄灯，延时5s MOV R2 , #0DBH MOV A,R2
MOVX @DPTR,
MOV R7,#5
LCALL DELAY
SJMP LOOP0相应的流程图：
将状态0送入PA口调用DELAY子程序实现20s将状态1送入PA口调用DELAY子程序实现5s将状态2送入PA口调用DELAY子程序实现20s将状态3送入PA口调用DELAY子程序实现5s
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