51單片機(jī)-交通燈論文

~~PAGEPAGE15單片機(jī)控制紅綠燈系統(tǒng)電氣工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2013級(jí)朱長(zhǎng)春(電自5班)李廣鵬（電信6班）沈云捷（電信6班）劉文強(qiáng)（機(jī)制）李洪珊（電信6班）目錄一、前言 3二、研究目的 3三、單片機(jī)概述 31歷史32特點(diǎn)53基本結(jié)構(gòu)5四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)111方法與原理112方案論證與選擇113硬件電路圖設(shè)計(jì)124軟件設(shè)計(jì)12一、前言1概述十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89C52為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)按鍵調(diào)整紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠黃燈循環(huán)點(diǎn)亮；人行道，緊急情況變換通行方向以及警報(bào)。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。二、研究目的道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一種類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。交通信號(hào)燈的種類主要有:機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,人行橫道信號(hào)燈（即紅綠燈）,非機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,方向指示信號(hào)燈,移動(dòng)式交通信號(hào)燈,太陽(yáng)能閃光警告信號(hào)燈,收費(fèi)站天棚信號(hào)燈。交通信號(hào)燈是交通信號(hào)指揮中的重要組成部分，是道路交通的基本語(yǔ)言。交通信號(hào)燈由紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。分為：機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、人行橫道信號(hào)燈、車道信號(hào)燈、方向指示信號(hào)燈、閃光警告信號(hào)燈、道路與鐵路平面交叉道口信號(hào)燈。廣泛用于公路交叉路口，彎道、橋梁等存有安全隱患的危險(xiǎn)路段，指揮司機(jī)或行人交通，促進(jìn)交通暢通，避免交通事故和意外事故發(fā)生。三、單片機(jī)概述1歷史誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTELi960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。早期階段SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒(méi)。1971年intel公司研制出世界上第一個(gè)4位的微處理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問(wèn)世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開(kāi)始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來(lái)最有影響力的7位科學(xué)家”之一。1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）其中4004（下圖）包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。1972年4月，霍夫等人開(kāi)發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲(chǔ)器。這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問(wèn)世。Zilog公司于1976年開(kāi)發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。20世紀(jì)80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)無(wú)論是片內(nèi)RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。中期發(fā)展MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。當(dāng)前趨勢(shì)SoC嵌入式系統(tǒng)(SystemonChip）式的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。2特點(diǎn)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。3基本結(jié)構(gòu)PDIP封裝的AT89C52引腳圖AT89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0端口（32~39腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。PDIP封裝的AT89C52引腳圖各接口功能1、P0口P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。2、P1口P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX）。3、P2口P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。3、P3口P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能在AT89C52片內(nèi)存儲(chǔ)器中，80H-FFH共128個(gè)單元為特殊功能寄存（SFR），SFR的地址空間映象并非所有的地址都被定義，從80H—FFH共128個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。對(duì)沒(méi)有定義的單元讀寫將是無(wú)效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)寫入未定義的單元，由于這些單元在將來(lái)的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。AT89C52除了有AT89C51所有的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CONT2MOD，寄存器對(duì)（RCAP2H、RCAP2L）是定時(shí)器2在16位捕獲方式或16位自動(dòng)重裝載方式下的捕獲/自動(dòng)重裝載寄存器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)AT89C52有256個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH高128個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開(kāi)的。當(dāng)一條指令訪問(wèn)7FH以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問(wèn)高128字節(jié)RAM還是訪問(wèn)特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問(wèn)特殊功能寄存器。片上資源定時(shí)器2基本特性：定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2位選擇。定時(shí)器2有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的控制位來(lái)選擇。定時(shí)器2由兩個(gè)8位寄存器TH2和TL2組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期TL2寄存器的值加1，由于一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的S3P1期間寄存器加1。由于識(shí)別1至0的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。捕獲方式：在捕獲方式下，通過(guò)T2CON控制位EXEN2來(lái)選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)，對(duì)T2CON的溢出標(biāo)志TF2置位，同時(shí)激活中斷。如果EXEN2=1，定時(shí)器2完成相同的操作，而當(dāng)T2EX引腳外部輸入信號(hào)發(fā)生1至0負(fù)跳變時(shí)，也出現(xiàn)TH2和TL2中的值分別被捕獲到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引腳信號(hào)的跳變使得T2CON中的EXF2置位，與TF2相仿，EXF2也會(huì)激活中斷。捕獲方式如圖4所示。自動(dòng)重裝方式：當(dāng)定時(shí)器2工作于16位自動(dòng)重裝載方式時(shí)，能對(duì)其編程為向上或向下計(jì)數(shù)方式，這個(gè)功能可通過(guò)特殊功能寄存器T2CON的DCEN位（允許向下計(jì)數(shù)）來(lái)選擇的。復(fù)位時(shí)，DCEN位置“0”，定時(shí)器2默認(rèn)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)。當(dāng)DCEN置位時(shí)，定時(shí)器2既可向上計(jì)數(shù)也可向下計(jì)數(shù)，這取決于T2EX引腳的值，參見(jiàn)圖5，當(dāng)DCEN=0時(shí)，定時(shí)器2自動(dòng)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)，在這種方式下，T2CON中的EXEN2控制位有兩種選擇，若EXEN2=0，定時(shí)器2為向上計(jì)數(shù)至0FFFFH溢出，置位TF2激活中斷，同時(shí)把16位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H和RCAP2L重裝載，RCAP2H和RCAP2L的值可由軟件預(yù)置。若EXEN2=1，定時(shí)器2的16位重裝載由溢出或外部輸入端T2EX從1至0的下降沿觸發(fā)。這個(gè)脈沖使EXF2置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。定時(shí)器2的中斷入口地址是：002BH——0032H。當(dāng)DCEN=1時(shí)，允許定時(shí)器2向上或向下計(jì)數(shù)，如圖6所示。這種方式下，T2EX引腳控制計(jì)數(shù)器方向。T2EX引腳為邏輯“1”時(shí)，定時(shí)器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)0FFFFH向上溢出時(shí)，置位TF2，同時(shí)把16位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H和RCAP2L重裝載到TH2和TL2中。T2EX引腳為邏輯“0”時(shí)，定時(shí)器2向下計(jì)數(shù)，當(dāng)TH2和TL2中的數(shù)值等于RCAP2H和RCAP2L中的值時(shí)，計(jì)數(shù)溢出，置位TF2，同時(shí)將0FFFFH數(shù)值重新裝入定時(shí)寄存器中。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2向上溢出或向下溢出時(shí)，置位EXF2位波特率發(fā)生器：當(dāng)T2CON中的TCLK和RCLK置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為波特率發(fā)生器使用。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1用于其它功能，如圖7所示。若RCLK和TCLK置位，則定時(shí)器2工作于波特率發(fā)生器方式。波特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下，TH2翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2L中的16位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。在方式1和方式3中，波特率由定時(shí)器2的溢出速率根據(jù)下式確定：方式1和3的波特率=定時(shí)器的溢出率/16定時(shí)器既能工作于定時(shí)方式也能工作于計(jì)數(shù)方式，在大多數(shù)的應(yīng)用中，是工作在定時(shí)方式（C/T2=0）。定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器的操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期（1/12振蕩頻率）寄存器的值加1，而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（1/2振蕩頻率）寄存器的值加1。波特率的計(jì)算公式如下：方式1和3的波特率=振蕩頻率/{32*[65536-(RCP2H,RCP2L)]}式中（RCAP2H，RCAP2L）是RCAP2H和RCAP2L中的16位無(wú)符號(hào)數(shù)。定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器使用。T2CON中的RCLK或TCLK=1時(shí)，波特率工作方式才有效。在波特率發(fā)生器工作方式中，TH2翻轉(zhuǎn)不能使TF2置位，故而不產(chǎn)生中斷。但若EXEN2置位，且T2EX端產(chǎn)生由1至0的負(fù)跳變，則會(huì)使EXF2置位，此時(shí)并不能將（RCAP2H，RCAP2L）的內(nèi)容重新裝入TH2和TL2中。所以，當(dāng)定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，T2EX可作為附加的外部中斷源來(lái)使用。需要注意的是，當(dāng)定時(shí)器2工作于波特率器時(shí)，作為定時(shí)器運(yùn)行（TR2=1）時(shí)，并不能訪問(wèn)TH2和TL2。因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)狀態(tài)時(shí)間定時(shí)器都會(huì)加1，對(duì)其讀寫將得到一個(gè)不確定的數(shù)值。然而，對(duì)RCAP2則可讀而不可寫，因?yàn)閷懭氩僮鲗⑹侵匦卵b載，寫入操作可能令寫和/或重裝載出錯(cuò)。在訪問(wèn)定時(shí)器2或RCAP2寄存器之前，應(yīng)將定時(shí)器關(guān)閉（清除TR2）?？删幊虝r(shí)鐘輸出：定時(shí)器2可通過(guò)編程從P1.0輸出一個(gè)占空比為50%的時(shí)鐘信號(hào)，如圖8所示。P1.0引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I/O口外，還可以通過(guò)編程使其作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為16MHz時(shí)，輸出時(shí)鐘頻率范圍為61Hz—4MHz。當(dāng)設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器2為時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)，C/T2（T2CON.1）=0，T2OE（T2MOD.1）=1，必須由TR2（T2CON.2）啟動(dòng)或停止定時(shí)器。時(shí)鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時(shí)器2捕獲寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重新裝載值，在時(shí)鐘輸出方式下，定時(shí)器2的翻轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生中斷，這個(gè)特性與作為波特率發(fā)生器使用時(shí)相仿。定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，還可作為時(shí)鐘發(fā)生器使用，但需要注意的是波特率和時(shí)鐘輸出頻率不能分開(kāi)確定，這是因?yàn)樗鼈兺褂肦CAP2L和RCAP2L。UART串口AT89C52的UART工作方式與AT89C51工作方式相同。時(shí)鐘振蕩器AT89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見(jiàn)圖10。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖10右圖所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。中斷AT89C52共有6個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（INT0和INT1），3個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器0、1、2）和串行口中斷。這些中斷源可通過(guò)分別設(shè)置專用寄存器IE的置位或清0來(lái)控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。IE也有一個(gè)總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。IE.6為保留位，在AT89C51中IE.5也是保留位。程序員不應(yīng)將“1”寫入這些位，它們是將來(lái)AT89系列產(chǎn)品作為擴(kuò)展用的。定時(shí)器2的中斷是由T2CON中的TF2和EXF2邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是TF2或EXF2產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。定時(shí)器0和定時(shí)器1的標(biāo)志位TF0和TF1在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的S5P2狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查詢到該中斷標(biāo)志。然而，定時(shí)器2的標(biāo)志位TF2在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的S2P2狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。低功耗節(jié)電模式在空閑工作模式狀態(tài)，CPU自身處于睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，同時(shí)將片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容凍結(jié)?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。由硬件復(fù)位終止空閑狀態(tài)只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在此狀態(tài)下，片內(nèi)硬件禁止訪問(wèn)內(nèi)部RAM，但可以訪問(wèn)端口引腳，當(dāng)用復(fù)位終止空閑方式時(shí)，為避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫入指令。掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器，但不改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。編程加密AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有8k字節(jié)的FlashPEROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號(hào)。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。AT89C52單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。AT89C52的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的PEROM程序存儲(chǔ)器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。編程方法編程前，須按設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，AT89C52編程方法如下：1．在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。2．在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。3．激活相應(yīng)的控制信號(hào)。4．在高電壓編程方式時(shí)，將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。5．每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，通常約為1.5ms。重復(fù)1—5步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。程序加密AT89C52有3個(gè)程序加密位，可對(duì)芯片上的3個(gè)加密位LB1、LB2、LB3進(jìn)行編程（P）或不編程（U）來(lái)得到。當(dāng)加密位LB1被編程時(shí)，在復(fù)位期間，EA端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒(méi)有復(fù)位，則鎖存起的初始值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，且這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位為止。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的EA電平值必須與該引腳當(dāng)前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過(guò)整片擦除的方法清除。數(shù)據(jù)查詢AT89C52單片機(jī)用DataPalling表示一個(gè)寫周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫周期中，如需讀取最后寫入的一個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（P0.7）是原來(lái)寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)入下一個(gè)字節(jié)的寫周期，寫周期開(kāi)始后，DataPalling可能隨時(shí)有效。Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò)“RDY/BSY輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，P3.4（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。程序校驗(yàn)：如果加密位LB1、LB2沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)，采用如圖12的電路。加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫入狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證。芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合（表6）并保持ALE/PROG引腳10mS的低電平脈沖寬度即可將PEROM陣列（4k字節(jié)）和三個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”，這步驟需再編程之前進(jìn)行。讀片內(nèi)簽名字節(jié)：AT89C52單片機(jī)內(nèi)有3個(gè)簽名字節(jié)，地址為030H、031H和032H。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。讀AT89C52簽名字節(jié)需將P3.6和P3.7置邏輯低電平，讀簽名字節(jié)的過(guò)程和單元030H、031H及032H的正常校驗(yàn)相仿，只返回值意義如下：（030H）=1EH聲明產(chǎn)品由ATMEL公司制造。（031H）=52H聲明為AT89C52單片機(jī)。（032H）=FFH聲明為12V編程電壓。（032H）=05H聲明為5V編程電壓。四系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、方案與原理設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)，要求能通過(guò)按鍵或遙控器設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，“倒計(jì)時(shí)等信息”能通過(guò)數(shù)碼管顯示，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮交通紅綠燈控制的易操作性及智能性。以單片機(jī)的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)硬件，用或C語(yǔ)言設(shè)計(jì)軟件。東西（A）、南北（B）兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三個(gè)指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮?xí)r車輛及行人小心通過(guò)。紅燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為60秒，綠燈為30秒，做轉(zhuǎn)綠燈20秒，黃燈為5秒。2.1方案介紹方案一設(shè)計(jì)思想： 1采用目前較流行的STC宏晶品牌的單片機(jī)，功能上要齊全點(diǎn)，尤其是宏晶的有集成了的PWM功能，我用過(guò)這款，技術(shù)支持方面也很好，可以去宏晶官網(wǎng)下載，使用也特別方便，價(jià)格也較低廉。2使用一位數(shù)碼管，編程時(shí)操作方便，省時(shí)省力。方案二設(shè)計(jì)思想：1使用較老式的AT公司的單片機(jī)，這個(gè)單片機(jī)在仿真時(shí)可以找到。2使用二位數(shù)碼管，燈開(kāi)始變化就能顯示要延遲的時(shí)間，讓行人更有時(shí)間概念。2方案論證與選擇考慮后決定使用AT公司的，還是覺(jué)得能與電路圖相匹配起來(lái)比較好，況且我也有該單片機(jī)；使用二位數(shù)碼管，考慮到?jīng)]有準(zhǔn)確的時(shí)間顯示行人可能會(huì)感到不耐煩，故選擇使用二位數(shù)碼管以顯示準(zhǔn)確時(shí)間。3硬件電路圖設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeled[8]={0xB7,0xBD,0xBE,0xBD,0x7B,0xDB,0xEB,0xDB};ucharcodesmg[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};ucharnum=0,t,t0,t1,t2,t3,a,b,c,d,m,n,q;voiddisplay(uchar,uchar,uchar,uchar);voidrenx1(uchar,uchar,uchar,uchar);sbitbeep=P3^0;sbitnbr=P3^3;sbitnbg=P3^5;sbitdxg=P3^6;sbitdxr=P3^7;sbitl=P3^2;voidinit1();voidinit2(){ t1=30; t2=20; t3=4;}voidswismg(uchar,uchar,uchar);voiddelay1ms(uintz){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=115;y>0;y--); }voidmain(){ 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