3 系统硬件电路的设计

3.1系统硬件总电路构成及原理

实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89S51单片机及外围器件构成最小控制系统，4个发光二极管分成1组红绿蓝黄4灯构成信号灯指示模块等。

主要器件的选择：

器件 LED 晶振（11.0592） 电阻 电容 表3-1 3.2 主控制部分――AT89C51单片机简介

89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51单片机为４０引脚双列直插芯片，有４个I/O口，P0 ，P1， P2， P3，单片机的最小系统如图所示，18引脚和19引脚接时钟脉冲电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是震荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内她是振荡器倒相放大器的输出端，第９引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后构成上电复位电路，20引脚为接地端，40引脚为电源端。如图所示：

个数 4 1 若干 2 4

图3.1 晶振与单片机的连接 3.2.1 AT89C51的内部结构功能 ·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)：

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。AT89C51内部配置了4KB闪存。 ·定时/计数器(T0)：

定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89C51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。

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·全双工串行口：

A89C51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AT89C51共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。 3.2.2 51单片机的串行接口工作方式

51单片机的串行接口有四种工作方式。方式0是将SBUF作为8位同步移位寄存器使用（固定波特率）；方式1是10位异步通信方式（可变波特率）；方式2是11位异步通信方式（固定波特率）；方式3是11位异步通信方式（可变波特率）。

图 3.2 串行接口与单片机的连接

3.3其它器件 3.4.1发光二极管

根据本设计的特点，LED的显示不可少，LED的显示采用普通的发光二极管。在硬件上连接图上也是对称分布的，如下图3.4所示。

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图3.3 LED灯的连接

在本设计中，实际控制的灯只有4个，其中均是低电平有效，所以在运行前LED灯的状态是灭。

3.4定时器控制4只LED滚动闪烁控制系统原理图

本系统以单片机为核心，系统硬件电路由单片机，电阻，LED显示组成。其具体的硬件电路总图如图3.6所示。

图3.4系统原理

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