单片机原理及接口技术课程设计设计说明书遥控器控制的交通灯设计起止日期：2014年1月6日至 2014年1月17日学生姓名班级成绩指导教帀（签字）计算机与信息工程学院2014年 1 月 17日天津城建大学课程设计任务书20132014 学年 第1学期专业班级学号课程设计名称：单片机原理及接口技术设计题目：遥控器控制的交通灯设计完成期限：自2014年1月_6_日至2014年1月_17_日共2周设计依据、要求及主要内容：一设计的目的1. 进一步熟悉和掌握单片机系统设计和编程原理。2. 掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性、控制方法。3. 通过设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4. 通过实际程序设计和调试，掌握模块化程序设计方法和调试技术。5. 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统的全过程， 为今后从事相应开发打下基础。二设计的基本要求1. 认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学 的设计思想和良好的设计作风。2. 提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3. 提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4. 设计的说明书要求简洁、通顺，电路图内容完整、清楚、规范。三设计主要内容a）设计实现功能STC12C5A60S2 （引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计交通灯控制电 路。一是交通灯的正常指示设计；二是扩展遥控接收电路，实现交通灯运行的人为干预（可 设有全红灯按键、延长某方向信号按键、快速进入另一方向通行按键、恢复按键等功能）； 三是根据需要扩展DS12C887、LCD1602等相应的外围电路。b）原理图设计1. 原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。2. 图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。3. 原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口、输入/输出装置要一应俱全。c）程序调计1. 根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2. 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程 图。d）程序调试1. 编写相关程序，并进行仿真。2. 将程序下载到单片机，进行运行调试。e）设计说明书1. 原理图设计说明 简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。2. 程序设计说明 对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。3. 画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期： 2014 年 1 月 2 日目录第 1 章 单片机及调试软件的介绍 11.1 单片机的简介 11.1.1 单片机的发展历程 11.1.2 单片机的特点 11.1.3 MCS51 单片机内部结构 11.2 keil 软件介绍 21.2.1 keil 的概述 21.2.2 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 3第 2 章 设计要求及原理 42.1 设计实现的功能 42.2设计的要求 42.3设计的原理 42.4 设计流程图 5第 3 章 红外遥控电路的设计 73.1 红外通信原理 73.2 红外接收部分 73.3 红外发射部分 8第 4 章 系统软件程序的设计与调试 94.1 程序主体设计思路 94.2系统延时设计 94.3 系统中断设计 94.4 红外遥控设计 104.5设计的调试 11总 结 12参考文献 13附 录 141.1 单片机的简介1.1.1 单片机的发展历程单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单 片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。在 MCS-51 系列单片机中，有两个子系列：51 子系列和 52 子系列。每个子系列有诺干中型号。51 系 列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了 80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、 8752、8032三个型号，改进后的型号是80c52/87c52、80c32。改进后的型号更加省电。52系列比对应的 51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB。Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将 生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与Mcs-51兼容的单片机。现在生产mcs-51兼容单片机的 公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在 增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。1.1.2 单片机的特点（1）性价比高，开发周期短，易于产品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，（3）功能完善，接口多样，（4）低功耗、低电压一般电源供电电压在53V范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达12V。（5）总线多样，易于扩展 单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。外部总线增加了 I2C 及 SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。1.1.3 MCS51 单片机内部结构 .一个8位的中央处理器CPU （又称为微处理器） 有128字节 的片内数据存储器RAM。 .4KB片内 程序存储器ROM或EPROM 片内18个 特殊功能寄存器（SFR） .4个8位 的并行输入输出I/O 口（PIO） .1个串行口 I/O （SIO/UART）完成单片机与其他微机的之间的串行通信 .2/3个16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER） 可处理5个中断源，两级可程序优先级的中断系统RAM地址寺存器RAMTT|通道D驰动器| |通道2呃动器|ffi弁1p1/P0. 0P0. 7P2. 0P2. 7通道D驰动器通道2驰动器ACCEFRJ0MROMJE匚程序地址寄存器定时和指令控制逻辑寄存器oscPSE1T-* ALE-* EA-*f RST*-4TXP1=PSWALU堆栈指针中断.串行口定时器逻辑仆DFTR通道1锁存器通道3锁存器|通道1驰动器|通道3呃动器KTAL1 HQH1 KTAL2F10_F1TF30_F3T AT旳旳结构框图图 1 单片机的内部结构图1.2 keil 软件介绍1.2.1 keil 的概述Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语 言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用:来开 发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高， 多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的 机器码有两种方法，一种Keil软件图标是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法 了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着 单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断 发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支 持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在 内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium 或以上的CPU, 16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操 作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编 程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该 软件），即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会 令你事半功倍。1.2.2 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境（IDE）, 可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用DE本身或其它编辑器编辑C或 汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件可由LIB51创建生成库文 件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex 文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调 试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。使用独立的Keil仿真器时，注意事项*仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。* 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。*仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但 仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU 的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。第 2 章 设计要求及原理2.1 设计实现的功能STC12C5A60S2 （引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计交通灯控制电路。一是交通灯的正常指示设计； 二是扩展遥控接收电路，实现交通灯运行的人为干预（可设有全红灯按键、延长某方向信号按键、快 速进入另一方向通行按键、恢复按键等功能）；三是根据需要扩展DS12C887、LCD1602等相应的外围电路。2.2 设计的要求利用AT89C51单片机的P1端口的接LED来模拟交通路口的红绿黄灯，用遥控按键来模拟有突发情况 是的情形。P1端口的P1.0到P1.2所接的LED分别表示东西路口的红、黄、绿灯，P1.3到P1.5所接的LED 分别表示南北路口的红、黄、绿灯o P3.2接按钮，模拟产生外部中断。正常情况下按照正常指示进行点亮 当发生突发情况时外部产生中断，单片机响应中断并转向中断程序，完成后返回原程序。2.3 设计的原理设在十字路口，分为东西向和南