2 总体方案设计
2.1系统框图
交通灯控制的总体设计框图如图2.1所示。
图2.1 系统框图
重起按键急停按键 系 统 处 理指示灯电路7474显示时间电路2.2 计时控制方案
利用MCS-51内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本，切能够使读者在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，
2.3 显示控制方案
显示分为静态示和动态显示静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描89S51芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式。
2.4 键盘控制方案
键盘分为独立式键盘和行列式键盘，独立式键盘接口电路配置灵活，硬件结
构简单，工作可靠但每个按键必须占用一跟I/O接口线，I/O接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根I/O接口线上，故只在按键数量不多时采用。而行列式键盘每条行线与列线在交叉处不直接相通，而是通过一个按键加以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以节省I/O接口。本设计采用两个按键，所以这里选用独立式键盘。
3 硬件设计
3.1 89S51单片机的简介
89S51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：
图3.1 单片机内部结构示意图
定时器/计数器中断系统 并 行/ 接 口 并 行/ 接 口存储器1、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。 2、数据存储器(RAM)
89S51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 3、程序存储器(ROM)
89S51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始
数据或表格。 4、定时/计数器：
89S51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
5、并行输入输出(I/O)口：
89S51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 6、中断系统
89S51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
3.2 89S51单片机的引脚
89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89S51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 89S51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示.
图3.2 89S51引脚分配图
89S51单机的电源线有以下两种： （1） VCC：+5V电源线。电源线 （2） GND：接地线。
89S51单片机的外接晶体引脚有以下两种:
（1）XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用
内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。
（2） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。 控制线 89S51单片机的控制线有以下几种： （1） RST：复位输入端，高电平有效。 （2） ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。 （3） PSEN：外部程序存储器的读选通线。
（4） EA/Vpp：片外ROM允许访问端/编程电源端。
3.3 89S51单片机复位方式
单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位. 复位的作用是使中央处理器CPU以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态,并从这个状态重新开始工作.
89S51单片机的复位靠外部电路实现,信号由RESET(RST)引脚输入,高电平有效,在振荡器工作时,只要保持RST引脚高电平两个机器周期,单片机即复位. 复位后,PC程序计数器的内容为0000H,片内RAM中内容不变. 复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路3种,如图3.3所示.
+5V+5V+5VVCCMAX750WDCPESETWDI10μF10KRST89C51P1.0
C 10μFVCC1KRST89C51GND C10μF R8.2KVCCRST89C51GND
R 8.2K
a.上电复位电路 b. 手动复位电路 c. 自动复位电路
图3.3 单片机复位电路
3.4 74LS244的功能
74LS244是原码三态输出的8缓冲数码驱动器，其管脚分布图如图3.4所示，G为控制端，又称为使能端其工作原理如下：