十字路交通灯控制系统设计-交通灯控制电路 第4页

十字路交通灯控制系统设计-交通灯控制电路 第4页
图3.5路口4直通状态                 图3.6 紧急状态
4 硬件电路优化
（1）为了简化电路，红绿灯显示可采用双色LED电路。  双色LED可以显示红色、绿色和黄色，可以用作红绿黄灯。我们可以把16个LED分成4个组，东西南北每个方向的灯为一组。每组LED的数据线和倒计时数码管的段选线共用，通过CS-0到CS-3去选通。每个方向4个灯，分别是左转弯灯、直行灯、右转弯灯和人行道灯。正常运行时，这些双色LED的动作过程和实际路口一致。系统有一种特殊情况，那就是当紧急情况发生时，四面都是红灯，只允许急救车通过。需要说明的是数码管是共阴的，而这里的LED是共阳的，编程时需要注意。
 
图 4.1  红绿灯双色LED电路
（2）由于74HC164无并行输出控制端，在串行输入过程中，其输出端的状态会不断变化，故74HC164与输出装置之间还应加上输出可控的缓冲级（如74HC244），以便串行输入过程结束后再输出。本设计由于仿真及图空间有限，并未加缓冲器。
5芯片简介
5.1 MSC-51芯片简介
MCS-51单片机内部结构
   8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
     8051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：

•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(RAM)
    8051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。 
 图1
•程序存储器(ROM)：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
•定时/计数器(ROM)：
8051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。
•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。
•全双工串行口：
8051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。
•中断系统：
8051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。
•时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。                                           图2
MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：
MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图3

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