微机控制的十字路通灯系统设计

摘要：本文以微机CPU为核心，首先指出了设计十字路通灯系统需要解决的关键技术并给出了解决方法，然后分别从硬件电路和软件两个方面进行了设计，把两者综合在一起构成了一个十字路通灯系统。制造了样机在学生课程设计中得到了使用，实现了十字路通灯系统设计。最后说明了使用效果及发现的问题，明确了进一步改进和完善的方向。

关键词：微机CPU 交通灯

当今理工科高校计算机或相关专业都开设了《微机原理及应用》或《微型计算机技术》课程。这两门课程除了理论教学外，一般还有10学时左右的实验教学。课程结束之后，还会安排一到两周的课程设计，通过课程设计，提高学生综合应用微机技术的能力。本文以微机CPU为核心，首先指出了设计十字路通灯系统需要解决的关键技术并给出了解决方法，然后分别从硬件电路和软件两个方面进行了设计，把两者综合在一起构成了一个十字路通灯系统。制造了样机在学生课程设计中得到了使用，实现了十字路通灯系统设计。最后说明了使用效果及发现的问题，明确了进一步改进和完善的方向。

1、十字路通灯系统设计需要解决的关键技术及解决方法

1.1 需要解决的关键技术

1） 如何合理分配并行接口芯片的三个端口来控制12个交通灯和数码管到计时显示。

2） 微机和并行接口芯片、定时器芯片的联结和分隔。怎样设计地址译码电路？地址如何分配？

3） 定时时间是否可以动态调整？如何调整？

1.2 解决方法

1） 用并行接口芯片8255A的A口和B口来控制12个交通灯显示，每个输出端口使用6位，1（高电平）亮，0（低电平）灭。用A口、B口的剩余位和C口控制数码管到计时显示。定时器芯片使用8254[1]。

2） 微机总线和并行接口芯片、定时器芯片通过74LS245实现联结和分隔。用74LS138设计地址译码电路，地址分配：8255A的地址为300H～303H、定时器芯片的地址为304H～307H[2]。

3） 定时时间设计为到计时1分钟，用两位数码管显示，到计时小于等于5秒时黄灯每0.5秒亮和灭切换一次，到计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。

2、十字路通灯硬件电路设计

根据十字路通灯系统设计需要解决的关键技术及解决方法，设计出硬件电路框图，见图1。

3、十字路通灯软件设计

根据十字路通灯系统设计需要解决的关键技术及解决方法，设计出软件流程图，见图2。

4、研制实验板检验设计效果及发现的问题

为了得到真实效果，学生用面包板和器件根据电路和软件设计在实验室完成了十字路通灯系统设计。结果表明，本设计达到了十字路通灯系统的设计要求。

在设计程序时可以采用C语言，也可以采用汇编语言。建议计算机专业的学生最好用汇编语言编写程序，这样能充分发挥汇编语言控制硬件电路的功能，使学生充分理解微机的工作原理。非计算机专业的学生一般没有开设汇编语言程序设计课程，最好采用C语言编写程序。

5、结语

这个课程设计的题目不难，但使用的器件较多，连线也较多，大多数学生的完成时间在8天左右。本题目很有意思，让学生很有成就感，提高了学生的动手能力，对他们理解微机的工作原理很有帮助。

参考文献

[1]李华贵.微机原理与接口技术.电子工业出版社[M].北京：2010.

[2]钱晓捷.微机原理与接口技术基于IA-32处理器和32位汇编语言（第4版）.机械工业出版社[M].2008.