目录。一．前言2二．功能概述2
三．设计思路2
四．硬件介绍3
五．软件程序设计7
六．芯片器件属性8
七．电路图设计9
八．实物图11
九．程序调试及感想12
十．汇编程序13
参考文献17
一．前言。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多，在学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成交通信号灯。
二．功能概述。
2.1设计任务：交通灯的硬件和软件设计。
2.2设计目的。
1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。
2.掌握单片机的接**术及相关外围芯片的外特性，控制方法。
3.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。
4.通过实际程序设计和调试，逐步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，为我们今后从事相应工作打下基础。
三．设计思路。
交通灯的变化规律。
按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过过一段时间（25s）转换状态2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延时5s，东西方向仍然红灯。
再转换到状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间（25s）转换到状态4，东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时5s，南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。
在这些状态下，有时钟倒数计时。
四．硬件介绍。
基础知识。交通灯控制器实例主要使用了89c51单片机的定时器／计数器，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器／计数器的概念、定时器／计数器的相关寄存器、定时器／计数器的4种工作方式、以及定时器／计数器的变成。
4.1定时器/计数器。
定时器／计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用，并复习如何使用散转程序。
首先介绍交通灯以及定时器／计数器的基础知识，接着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。
4.2定时器／计数器的概念。
89c51单片机内有两个可编程的定时器／计数器t0、t1。
当定时器／计数器用作“定时器”时，每经过1个机器周期（12个时钟周期），计数器加1。
当定时器／计数器用作“计数器”时，计数器在对应的外部输入管脚（t0为p3.4引脚，t1为p3.5引脚）上每发生一次1到0的跳变时加1。
使用“计数器”功能时，外部输入每个机器周期被采样一次。当某一周期管脚状态采样为高电平而下一周期采样为低电平时，计数器加1。由于检测下降沿跳变需要两个机器周期（24个时钟周期）的时间，所以技术频率最大值只能为时钟周期的1／24。
计数器对外部输入信号的占空比并无限制，但为了保证给定的电平信号在其改变之前至少被采样一次，外部输入信号必须至少保持一个完整的机器周期。
4.3定时器／计数器的相关寄存器。
与定时器／计数器相关的寄存器有定时器／计数器工作方式寄存器（tmod）、定时器／计数器控制寄存器（tcon）。tcon已经在2.5节受控输出实例中介绍过，因此，在本例中主要介绍tmod寄存器。
定时器／计数器工作方式寄存器（tmod），字节地址89h，不可进行位寻址。
定时器／计数器工作方式寄存器（tmod）的8位分为两组，高4位控制t1，低4位控制t0。tmod每一位的功能如下。
gate：门控位。
gate＝0，仅由运行控制位trx（x＝0，1）＝1来启动定时器／计数器运行；
gate＝1，由运行控制位trx（x＝0，1）＝1和外部中断引脚上的高电平共同来启动定时器／计数器运行。
c／t：定时器模式和计数器模式选择位。
c／t＝0，为定时器模式；
c／t＝1，为计数器模式。
m1、m0：工作方式选择位。m1、m0的4中编码对应4种工作方式，对应关系见表2－10。
4.5定时器／计数器的4种工作方式。
定时器／计数器的4种工作方式下的逻辑结构如表所示。
1）方式0。
定时器／计数器的工作方式0称为13位定时器／计数器的。它由tlx的低5位和tlx的8位构成13位的计数器，此时tlx的高3位未使用。改工作方式是为了和48系列单片机兼容而设计的一种工作方式，一般情况不使用方式0进行定时／计数。
方式0的控制方式与方式1完全相同，下面重点介绍方式1的控制方式 。
2）方式1定时器／计数器的工作方式1称为16位定时器／计数器。它由tlx和thx构成，tlx计数溢出向thx进位，thx计数溢出置位tcon中溢出标志位tfx。
gate位的状态定时器／计数器运行控制取决于trx一个条件还是trx和intx引脚这两个条件。当gate=0时，则只要trx被置为1，定时器／计数器即被允许计数（定时器／计数器的计数控制仅由trx的状态确定，trx=1计数，trx=0停止计数）。当gate=1时，定时器／计数器是否计数由intx输入的电平和trx的状态共同确定：
当trx=1，且intx=1时，才允许定时器／计数器计数（定时器／计数器的计数控制由trx和intx两个条件控制）。
3）方式2定时器／计数器的工作方式0和方式1再计数溢出后，计数器的值为0，需要通过程序重新装入计数初值。
定时器／计数器的工作方式1称为初值自动重装的8位定时器／计数器。在该工作方式下，tlx作为计数器，当tlx计数溢出时，在置1溢出标志tfx的同时，还自动的将thx中的常数送至tlx，使tlx从该常数开始重新计数。这种工作方式可以省去用户软件中重装常数的程序，简化定时常数的计算方法（确定计数初值），可以相当精确地确定定时时间。
4）方式3工作方式3仅对定时器／计数器0有效，在该工作方式之下，定时器／计数器的0被拆成2个独立的定时器／计数器：tl0、tf1。tl0使用t0的状态控制c／t、gate、tr0、int0，而th0被固定位一个8位定时器（不能作外部计数方式），并使用定时器／计数器1的状态控制位tr1、和tf1，同时占用定时器t1的中断源。
此时，定时器／计数器1可设定为方式0、方式1和方式2，作为串行口的波特率发生器。
4.5 定时器／计数器的编程。
1）初始化。
定时器／计数器的初始化编程包括以下几个部分。
根据要求给定时器／计数器方式寄存器（tmod）送一个方式控制字，以设定定时器／计数器的工作方式。
根据需要给th和tl寄存器送初值，以确定需要的定时时间或计数的初值。
根据需要给中断允许寄存器（ie）送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级。
给tcon寄存器送命令字以启动或禁止定时／计数器的运行。
2）定时器／计数器初值的计算。
计数器初值：
设计算器的模值位m，所需的计数值为c，计数初值设定为tc，则tc=m-c (m等于2的13次方，16次方，8次方)。
定时器初值：
设定时器的模值为m，需要的定时时间为t，定时器的初值设定为tc，则tc=m-t/t（m等于2的13次方，16次方，8次方）。
五．软件程序设计。
六．芯片器件属性。
3261bs共阳数码管。
74hc245
七．电路图设计。
原理图如下。
1. 时钟电路。
在设计时钟电路之前，让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚：
xtal1（19 脚） ：芯片内部振荡电路输入端。
xtal2（18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。
xtal1 和xtal2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图2 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在xtal1、xtal2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.
2 ～ 12mhz 之间任选，甚至可以达到24mhz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。在本实验套件中采用的11.0592m 的石英晶振。
和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在20 ～ 40pf 之间选择（本实验套件使用30pf）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在30 ～ 50pf 之间。通常选取33pf 的陶瓷电容就可以了。
另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板（pcb） 时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作。检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到xtal2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量（ 把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值）xtal2 和地之间的电压时，可以看到2v 左右一点的电压。
2. 复位电路。
在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。
mcs-5l 系列单片机的复位引脚rst（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果rst 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。图2 中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。
上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和reset 相连，电压全部加在了电阻上，reset 的输入为高，芯片被复位。随之+5v电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使rst管脚出现高电平达到手动复位的效果。
一般来说，只要rst 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位。图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替，读者也可自行计算rc 充电时间或在工作环境实际测量，以确保单片机的复位电路可靠。
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