1、河 南 理 工 大 學萬 方 科 技 學 院單 片 機 課 程 設 計 20112012學年 第 1 學期課 程 名 稱：單片機原理與應用實例仿真設 計 題 目： 單片機課程設計 學 生 姓 名： 學 號： 0926304017 專 業(yè) 班 級：計算機科學與技術01班 指 導 教 師： 2011-10-24目 錄一概述2二功能概述22.1設計任務：交通燈的硬件和軟件設計22.2設計目的2三硬件設計23.1定時器33.2定時器計數(shù)器的概念33.3定時器計數(shù)器的相關寄存器33.4 定時器計數(shù)器的編程4四軟件設計54.1定時器初始化5五電路圖及仿真設計55.1設計完成原理圖如下55.2南北跳轉到黃燈

2、5s，東西仍為紅燈65.3程序代碼7六總結12參考文獻13一概述引 言近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用單片機設計交通燈控制器，. 二功能概述2.1設計任務：交通燈的硬件和軟件設計2.2設計目的1.進一步熟悉和掌握單片機的結構和工作原理。2.掌握單片

3、機的接口技術及相關外圍芯片的外特性，控制方法。3.通過課程設計，掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法和技術，了解有關電路參數(shù)的計算方法。4.通過實際程序設計和調試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調試技術。5.通過完成一個包括電路設計和程序開發(fā)的完整過程，為我們今后從事相應工作打下基礎。三硬件設計基礎知識交通燈控制器實例主要使用了89C52定時器，基礎知識主要包括交通燈的變化規(guī)律、定時器概念和工作方式、以及數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式。3.1定時器定時器是單片機中最常用、最重要的功能模塊之一，本節(jié)通過交通燈控制器實例來演示定時器的使用。首先介紹交通燈以及定時器計數(shù)器的基礎知識，接著介紹本實例的硬件電路構

4、成，然后逐步分析定時器的變成以及程序的全貌，最后總結一下本實例的技巧與注意點。3.2定時器計數(shù)器的概念89C52片機內有兩個可編程的定時器計數(shù)器T0、T1。當定時器計數(shù)器用作“定時器”時，每經(jīng)過1個機器周期（12個時鐘周期），計數(shù)器加1。當定時器計數(shù)器用作“計數(shù)器”時，計數(shù)器在對應的外部輸入管腳（T0為P3.4引腳，T1為P3.5引腳）上每發(fā)生一次1到0的跳變時加1。使用“計數(shù)器”功能時，外部輸入每個機器周期被采樣一次。當某一周期管腳狀態(tài)采樣為高電平而下一周期采樣為低電平時，計數(shù)器加1。由于檢測下降沿跳變需要兩個機器周期（24個時鐘周期）的時間，所以技術頻率最大值只能為時鐘周期的124。計數(shù)器

5、對外部輸入信號的占空比并無限制，但為了保證給定的電平信號在其改變之前至少被采樣一次，外部輸入信號必須至少保持一個完整的機器周期。3.3定時器計數(shù)器的相關寄存器與定時器計數(shù)器相關的寄存器有定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）、定時器計數(shù)器控制寄存器（TCON）。TCON已經(jīng)在2.5節(jié)受控輸出實例中介紹過，因此，在本例中主要介紹TMOD寄存器。定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD），字節(jié)地址89H，不可進行位尋址。定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）的8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。TMOD每一位的功能如下。GATE：門控位。GATE0，僅由運行控制位TRX（X0，1）1來啟動定

6、時器計數(shù)器運行；GATE1，由運行控制位TRX（X0，1）1和外部中斷引腳上的高電平共同來啟動定時器計數(shù)器運行。CT：定時器模式和計數(shù)器模式選擇位。CT0，為定時器模式；CT1，為計數(shù)器模式。M1、M0：工作方式選擇位。M1、M0的4中編碼對應4種工作方式，對應關系見表210。3.4 定時器計數(shù)器的編程（1）初始化定時器計數(shù)器的初始化編程包括以下幾個部分。根據(jù)要求給定時器計數(shù)器方式寄存器（TMOD）送一個方式控制字，以設定定時器計數(shù)器的工作方式。根據(jù)需要給TH和TL寄存器送初值，以確定需要的定時時間或計數(shù)的初值。根據(jù)需要給中斷允許寄存器（IE）送中斷控制字，以開放相應的中斷和設定中斷優(yōu)先級。給

7、TCON寄存器送命令字以啟動或禁止定時計數(shù)器的運行。（2）定時器計數(shù)器初值的計算。計數(shù)器初值：設計算器的模值位M，所需的計數(shù)值為C，計數(shù)初值設定為TC，則TC=M-C (M等于2的13次方，16次方，8次方)。定時器初值：設定時器的模值為M，需要的定時時間為T，定時器的初值設定為TC，則TC=M-T/t（M等于2的13次方，16次方，8次方）。四軟件設計交通燈控制器實例使用了89C52片機的定時器，首先分定時器初始化，定時器中斷服務程序兩個部分介紹定時器計數(shù)器的軟件編程，其次在畫出程序流程圖的基礎上編寫軟件程序，并給出完整的交通燈控制器程序實例。4.1定時器初始化為了使定時器時間準確，避免因為

8、定時器重裝而引起的累計誤差，應將定時器設置為初值自動裝置的8位定時器/計數(shù)器，即定時器工作在工作方式2.在12MHz晶振條件下，8位定時器的最長定時時間是0.256ms，為了方便計算取定時時間為0.25ms，所以，定時0.5s需要定時器中斷2000次。下面計算定時器的初值。定時器初值TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;每0.5ms定時器中斷發(fā)生，num+1，程序跳轉到中斷服務程序T0-INT開始執(zhí)行。中斷服務程序每次將定時器中斷計數(shù)變量減1，但定時器中斷計數(shù)變量為0時，0.5s定時時間到，將位變量SECOND-FLAG置為1.定時器中斷服務程

9、序通過RETI指令返回，程序將跳轉到進入中斷前的斷點繼續(xù)執(zhí)行。五電路圖及仿真設計5.1設計完成原理圖如下在電路連接完成后，將寫好的程序放入單片機，運行。5.2南北跳轉到黃燈5s，東西仍為紅燈在南北轉換為紅燈的同時，東西燈轉換到綠燈持續(xù)25s；東西轉換為黃燈持續(xù)5s，南北紅燈不變；如此循環(huán)，從而實現(xiàn)交通燈的作用。5.3程序代碼#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit kai=P30;sbit jia=P31;sbit jian=P32;bit guan=1,flag=0,ci=0

10、;uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar i,num;uchar max=30;void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=0;x<z;x+)for(y=0;y<110;y+);void key()while(!kai)delay(10);if(!kai) guan=guan;while(!kai);void tiao()bit sub,add;if(bit)(P3&0x02)=0)delay(5);if(bit)(P3&0x02)=0

11、)add=(bit)(P3&0x02);max+;if(max>30)max=30;while(!add)add=(bit)(P3&0x02);if(bit)(P3&0x04)=0)delay(5);if(bit)(P3&0x04)=0)sub=(bit)(P3&0x04);max-;if(max<6)max=6;while(!sub)sub=(bit)(P3&0x04);void main()TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;while(1)key(

12、);if(guan)ET0=1;TR0=1;if(!flag) if(num<2*(max-5) P2=0xde;P0=0XF2;P1=table(max-num/2)/10; delay(1);P1=0xff; P0=0xf1;P1=table(max-num/2)%10;delay(1);P1=0xff;else if(num<2*max)if(num%2)P2=0x2e;else P2=0x3e;P0=0XF2;P1=table(max-num/2)/10;delay(1);P1=0xff;P0=0XF1;P1=table(max-num/2)%10;delay(1);P1=

13、0xff; if(flag)if(num<2*(max-5)P2=0xf3;P0=0XF2;P1=table(max-num/2)/10;delay(1);P1=0xff;P0=0XF1;P1=table(max-num/2)%10;delay(1);P1=0xff;else if(num<2*max)if(num%2)P2=0x35;else P2=0x37;P0=0XF2;P1=table(max-num/2)/10;delay(1);P1=0xff;P0=0XF1;P1=table(max-num/2)%10;delay(1);P1=0xff; elseTR0=0;num=0

14、;tiao();P0=0XF2;P1=tablemax/10;delay(1);P1=0xff;P0=0xF1;P1=tablemax%10;delay(1);P1=0xff;void time() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;i+; if(i=10)i=0;num+;if(num=2*max)num=0;flag=flag;六總結回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，學到了很多的東西。同時不僅鞏固了以前所學過的知識，而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用

15、中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程當中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此可以說單片機的設計是軟件和硬件的結合，二者是密不可分的。通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)單片機原理應用行很強，只看也不中，只有自己動手去做才會發(fā)現(xiàn)自己確實有太多的不足，許多的原理，程序看似簡單，真正去做才知道知識并沒有自己想象的那樣扎實。從而懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。樹立了對自己工作能力的信心，相