1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 1 页燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 外部中断（急救车与 b 交通灯） 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 09 自动化仪表 学 号： 090103020065 学生姓名： 李婷 指导教师： 张淑清 教师职称： 教授 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 2 页燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 090103020065 学生姓名 李婷 专业（班级） 09 仪表 2 班设计题目 外部中断（急救车与 b 交通灯）设计技术参数1、 独立完成设计任
2、务2、 编程、上级调试3、 连接硬件实验线路，实现所要求的功能4、 完成设计，提交课程设计报告设计要求本实验模拟交通信号灯控制，一般情况下正常显示，有急救车到达时，两个方向交通信号全红，以便让急救车通过。设急救车通过路口时间为 10S，急救车通过后，交通恢复正常，本实验用单次脉冲申请外部中断，表示有急救车通过。工作量软件编程与硬件调试相结合，绘制设计流程图，并编程进行硬件实现。参考资料1） 单片机原理及应用技术 张淑清，国防工业出版社（教材）2） 过程控制系统及仪表 邵裕森 巴筱云 编（教材）3） 单片机及应用 李大友， 高等教育出版社 （教材）4） 机械量测量 机械工业出版社 （教材）周次
3、第一周 第二周应完成内容绘制硬件电路，软件流程图熟悉伟福单片机编程环境读程序，修改软件参数修改硬件地址，硬件调试撰写课程设计报告。指导教师签字 基层教学单位主任签字年 月 日燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 3 页第一章 摘要随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器（即CPU） 、存储器和多种接口集成在一块芯片上而成的芯片为单片机。单片机问世20年来，发展速度之迅猛，应用范围之广泛是以往任何技术都无法比拟的。单片机作为嵌入式微控制器其应用很普及。近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等
4、方面获得了广泛应用。本设计是一个以单片机为核心的紧急交通灯控制器，通过对单片机写入程序来控制紧急交通灯的运行。主要是中断的应用。关键词：微处理器，单片机，MCS-51 单片机，交通灯,中断第二章 引言单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。 单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结
5、构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 本课题讨论的交通灯的核心是目前应用极为广泛的 51 系列单片机。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 4 页第三章 设计原理3.1 AT89C51 单片机3.1.1 AT89C51 单片机简介AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准
6、 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器 既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中,ATMEL 公司的功能强大，低价位 AT89S51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.1.2 AT89C51 单片机的主要性能参数与单片机产品兼容 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、 1000 次擦写周期、全静态操作：0Hz 33Hz、三级加密程序存储器、32 个可编程 I/O 口线 、三个 16 位定时器/计数器 八个中断源 、全双工 UART 串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数
7、据指针、掉电标识符。3.1.3 AT89C51 芯片内部结构简介中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(内部 RAM)：燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 5 页数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51 中数据存储器的地址空间为256 个 RAM 单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面 128 个，后 128 个被专用寄存器占用。程序存储器(内部 ROM)：程序存储器用于存放程序和固定
8、不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在 89 系列单片机中全部采用闪存。AT89S51 内部配置了4KB 闪存。定时/计数器(ROM)：定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89S51 共有 2 个 16 位定时/计数器。并行输入输出(I/O)口：8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。每个口都由 1 个锁存器和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些 I/O 口还有其他功能。全双工串行口：A89S51 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发
9、器，也可以当同步移位器使用。时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89S51 共有 5 个中断源，其中又 2 个外部中断源和 3 个内部中断源。3.2 交通灯的硬件设计交通灯的硬件链接如表 1 所示。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 6 页表 1 试验箱上引脚连线连线 连接孔 1 连接孔 21 P1.0 L02 P1.1 L13 P1.2 L24 P1.3 L35 P1.4 L46 P1.5 L57 单脉冲输出 INT08 P1.7 喇叭脉冲输入燕 山 大 学 课 程 设
10、计 说 明 书共 18 页 第 7 页硬件结构接线图4 03 13 23 33 43 53 63 73 83 99876543212 12 22 32 42 52 62 72 82 93 01 02 01 91 81 71 61 51 41 31 21 1V C CR S TP 1 . 7P 1 . 6P 1 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0R X DV s sX T A L 1X T A L 2R DW RT 1T 0I N T 1I N T 0T X DP 0 . 7P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1
11、P 0 . 0E A / V p pP 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P S E NA L EL E D 5L E D 4L E D 3L E D 2L E D 1L E D 0+ 5 V燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 8 页3.3 交通灯软件设计原始流程图：开始开放中断南北红，东西绿南北红，东西黄灯闪南北绿，东西红南北黄灯闪，东西红黄灯闪，东西黄灯闪外部中断保护现场南北东西红灯都亮延时 10S恢复现场中断返回主程序图 外部中断子程序图燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页
12、 第 9 页外部扩展后的流程图设计：开始开放中断南北红，东西绿南北红，东西黄灯闪南北绿，东西红南北黄灯闪，东西红黄灯闪，东西黄灯闪外部中断保护现场南北东西红灯都亮扬声器响 10S恢复现场中断返回主程序图 中断处理子程序燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 10 页第四章 应用程序编程原始程序： Flash equ 0 ; LED 状态STOP equ 1SR equ p1.0 ; 南北红灯SY equ p1.1 ; 南北黄灯SG equ P1.2 ; 南北绿灯ER equ P1.3 ; 东西红灯EY equ P1.4 ; 东西黄灯EG equ p1.5 ; 东西绿灯ljm
13、p Startorg 3setb STOP ; 南北, 东西均红灯retiStart:mov SP, #70mov TCON, #01h ; down edge IT0mov IE, #81h ; enable EA, EX0setb SR ; 南北, 东西均红灯clr SYclr SGsetb ERclr EYclr EGclr STOPLoop:jb STOP, AllRedsetb SR ; 南北红灯, 东西绿灯clr SYclr SGclr ERclr EYsetb EGmov a, #20call Delayjb STOP, AllRed燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共
14、18 页 第 11 页setb SR ; 南北红灯, 东西黄灯闪clr SYclr SGclr ERclr EYclr EGclr Flashmov r7, #9Loop1:mov c, Flashmov EY, cmov a, #1call Delaycpl Flashdjnz r7, Loop1jb STOP, AllRedclr SR ; 南北绿灯, 东西红灯clr SYsetb SGsetb ERclr EYclr EGmov a, #20call Delayjb STOP, AllRedclr SR ; 东西红灯, 南北黄灯闪clr SYclr SGsetb ERclr EYclr
15、EGclr Flashmov r7, #9Loop2:mov c, Flashmov SY, cmov a, #1call Delaycpl Flash燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 12 页djnz r7, Loop2ljmp LoopAllRed:setb SR ；东西南北都红灯clr SYclr SGsetb ERclr EYclr EGclr STOPmov a, #40 ；延时 10S call Delayljmp LoopDelay: ; 延时子程序mov r1, #80Hmov r0, #0DelayLoop:jb STOP, ExitDelaydjn
16、z r0, DelayLoopdjnz r1, DelayLoopdjnz ACC, DelayExitDelay:retend现象：南北红灯 东西绿灯亮 5 秒东西黄灯闪烁 3 秒南北绿灯 东西红灯亮 5 秒南北黄灯闪烁 3 秒当外部中断 0 置一后（救护车） ，南北红灯东西红灯均亮，10S 后返回正常现象燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 13 页改编后的程序：Flash equ 0 ; LED 状态STOP equ 1SR equ p1.0 ; 南北红灯SY equ p1.1 ; 南北黄灯SG equ P1.2 ; 南北绿灯ER equ P1.3 ; 东西红灯EY
17、 equ P1.4 ; 东西黄灯EG equ p1.5 ; 东西绿灯ljmp Startorg 3setb STOP ; 南北, 东西均红灯retiStart:mov SP, #70mov TCON, #01h ; down edge IT0mov IE, #81h ; enable EA, EX0setb SR ; 南北, 东西均红灯clr SYclr SGsetb ERclr EYclr EGclr STOPLoop:jb STOP, AllRedsetb SR ; 南北红灯, 东西绿灯clr SYclr SGclr ERclr EYsetb EGmov a, #20call Delayj
18、b STOP, AllRedsetb SR ; 南北红灯, 东西黄灯闪clr SY燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 14 页clr SGclr ERclr EYclr EGclr Flashmov r7, #9Loop1:mov c, Flashmov EY, cmov a, #1call Delaycpl Flashdjnz r7, Loop1jb STOP, AllRedclr SR ; 南北绿灯, 东西红灯clr SYsetb SGsetb ERclr EYclr EGmov a, #20call Delayjb STOP, AllRedclr SR ; 东西红
19、灯, 南北黄灯闪clr SYclr SGsetb ERclr EYclr EGclr Flashmov r7, #9Loop2：mov c, Flashmov SY, cmov a, #1call Delaycpl Flashdjnz r7, Loop2LOOP3: ljmp Loop燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 15 页AllRed:setb SR ；南北东西都红灯clr SYclr SGsetb ERclr EYclr EGclr STOPmov R4, #70 ；延时时一个参数call LABA ；调用子程序 labaljmp LoopDelay: ; 延时
20、子程序mov r1, #80Hmov r0, #0DelayLoop:jb STOP, ExitDelaydjnz r0, DelayLoopdjnz r1, DelayLoopdjnz ACC, DelayExitDelay:retLABA: MOV TMOD,#01H ；定时器 T0 工作在方式 0SETB TR0 ；允许 T0 计数MOV R5 ,#70LOOP4:MOV TH0,#0FDH ；高 8 位 0FDHMOV TL0,#09H ；低 8 位 09HLOOP5:JNB TF0,LOOP5 ；为 0 循环本句CLR TF0 ；溢出时清零CPL P1.7 ；P1.7 取反DJNZ
21、R5, LOOP4 ；周期循环，与喇叭的声音高低有关DJNZ R4,LABASJMP LOOP3 ；返回主程序end现象：南北红灯 东西绿灯亮 5 秒东西黄灯闪烁 3 秒南北绿灯 东西红灯亮 5 秒南北黄灯闪烁 3 秒当外部中断 0 置一后（救护车） ，南北红灯东西红灯均亮 10S，并燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 16 页且喇叭同时响 10S，10S 后返回交通灯正常现象第五章 心得体会这一周的课程设计，使我有机会去真正验证我所的知识，在这次设计过程中，发现了自己学习中的不足之处，也使我真正明白理论与实际永远都是有着差别的。看到课程的题目时，虽然可以很快想到思路，
22、但是当真正动手做起来时才知道并没有想象中的那么简单，会有各种因素的干扰，在实物的调试，错误的排查过程中，我对知识有了更深一步的认识。在设计的过程中，特别懂得了实践的重要性，同时对自己所掌握的知识有了更新的认识。只有不断的学习，不断的去思考，不断的去寻求答案，不断的去实践，才会真的掌握一种技术。同时也要感谢老师这几天的指导，本次的交通灯课程设计，认识了单片机外部中断的功能，实现了自己对于课程题目的外扩，掌握了发生器的工作原理。通过这次的课程设计，不但加强了对单片机的认识，深化了对单片机工作过程的理解，还锻炼了自己的实践能力，提高了动手能力。另外，在整个设计过程中使我进一步体会到了工具软件的重要性
23、，对一些软件的应用有了初步的认识，这也让我明白自己还有去学习很多东西，为我以后的学习确立了目标，现在已经是大三结束的时期了，除了书本知识我还要多多学习一些课外的知识。我明白了要积极地进取，努力地实践，通过网络这个大平台去搜索无限的资源，这样，才能有真正意义上的进步。感谢指导老师两个星期对我实验的指导，感谢同学们的帮助，我会认真总结这次宝贵的课程设计经验和这几天的所有收获。参考文献：1） 单片机原理及应用技术 张淑清，国防工业出版社（教材）2） 过程控制系统及仪表 邵裕森 巴筱云 编（教材）燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 17 页3） 单片机及应用 李大友， 高等教育
24、出版社 （教材）4） 机械量测量 机械工业出版社 （教材）燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：工作态度认真较认真不认真理论分析正确完善较为合理一般较差方法设计完善合理一般较差成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：工作态度认真较认真不认真理论分析正确完善较为合理一般较差方法设计完善合理一般较差成绩： 组长： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 18 页 第 18 页年 月 日目录第一章 摘要 .3第二章 引言 .3第三章 设计原理 .43.1 AT89C51 单片机 43.1.1 AT89C51 单片机简介 .43.1.2 AT89C51 单片机的主要性能参数 43.1.3 AT89C51 芯片内部结构简介 43.2 交通灯的硬件设计 53.3 交通灯软件设计 .8第四章 应用程序编程 .11第五章 心得体会 .17参考文献17
