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1.绪论
在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。而随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用，在很多电子产品也将其用到设计中，如交通灯我们以传统电子设计方法为基础的工程设计基础上，引入了电子设计自动化技术，模拟与数字、硬件与软件相结合的综合性设计，通过运用软件及逻辑器件，设计了可控LED交通信号灯，可在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍能保持较好的工作性能，可设计以AT89C51单片机和开关为核心组成的交通灯控制系统，利用AT89C51单片机和开关实现对交通灯红、绿、黄灯之间转换的控制。该电路非常简单,易于实现。
2.单片机
2.1单片机的应用
单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：
（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
2.2单片机的发展
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
3.AT89C51介绍
3.1简介
89C51是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术,而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的FlashROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51是一种功能性强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便的应用在各种控制领域。
3.2.AT89C51单片机的特点
(1)8位CPU、晶振：0~24MHZ
(2)4K FLASH ROM
(3)21个SFR
(4)32根I/O线
(5)2个16位定时器/计数器
(6)5个中断源，2个优先级
(7)一个全双工串行口
(8)外部可扩展64K ROM/RAM
(9)布尔处理器
3.3.AT89C51单片机的内部结构
1、CPU是单片机的核心，是单片机的控制和指挥中心，由运算器和控制器等部件组成
（1）运算器
（2）控制器
2、存储器
(1)程序存储器（PLASH ROM）
(2)数据存储器（RAM）
3、I/O接口
3.4.AT89C51单片机引脚
1、Vcc：电源端，为+5V
Vss：接地端
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
4.简易交通灯的设计
参考文献：
[1]王兆月等编.微型计算机接口技术[M].机械工业出版社.2006.
[2]邹逢兴.计算机硬件技术基础[M].高等教育出版社.1997年7月第1版.
[3]赵秀珍.单永磊.单片微型计算机原理及其应用[M].北京：中国水利水电出版社.2001.8.
[4]张友德等编.单片微型机原理、应用与实验[M].复旦大学出版社.1997.
附 录
附录1系统原理图：
在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。而随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用，在很多电子产品也将其用到设计中，如交通灯我们以传统电子设计方法为基础的工程设计基础上，引入了电子设计自动化技术，模拟与数字、硬件与软件相结合的综合性设计，通过运用软件及逻辑器件，设计了可控LED交通信号灯，可在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍能保持较好的工作性能，可设计以AT89C51单片机和开关为核心组成的交通灯控制系统，利用AT89C51单片机和开关实现对交通灯红、绿、黄灯之间转换的控制。该电路非常简单,易于实现。
2.单片机
2.1单片机的应用
单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：
（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
2.2单片机的发展
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
3.AT89C51介绍
3.1简介
89C51是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术,而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的FlashROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51是一种功能性强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便的应用在各种控制领域。
3.2.AT89C51单片机的特点
(1)8位CPU、晶振：0~24MHZ
(2)4K FLASH ROM
(3)21个SFR
(4)32根I/O线
(5)2个16位定时器/计数器
(6)5个中断源，2个优先级
(7)一个全双工串行口
(8)外部可扩展64K ROM/RAM
(9)布尔处理器
3.3.AT89C51单片机的内部结构
1、CPU是单片机的核心，是单片机的控制和指挥中心，由运算器和控制器等部件组成
（1）运算器
（2）控制器
2、存储器
(1)程序存储器（PLASH ROM）
(2)数据存储器（RAM）
3、I/O接口
3.4.AT89C51单片机引脚
1、Vcc：电源端，为+5V
Vss：接地端
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
4.简易交通灯的设计
参考文献：
[1]王兆月等编.微型计算机接口技术[M].机械工业出版社.2006.
[2]邹逢兴.计算机硬件技术基础[M].高等教育出版社.1997年7月第1版.
[3]赵秀珍.单永磊.单片微型计算机原理及其应用[M].北京：中国水利水电出版社.2001.8.
[4]张友德等编.单片微型机原理、应用与实验[M].复旦大学出版社.1997.
附 录
附录1系统原理图：