摘 要：本文以单片机为核心，首先指出了设计十字路口交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口交通灯系统。在Proteus环境中进行了仿真，并制造了样机在学生课程设计中得到了使用，实现了十字路口交通灯系统设计。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：单片机；交通灯；Proteus仿真
当今理工科高校计算机或相关专业都开设了《单片机原理及应用》课程。这门课程除了理论教学外，一般还有10学时左右的实验教学。本门课程结束之后，还会安排一到两周的课程设计，通过课程设计，提高学生综合应用单片机技术的能力。本文以单片机为核心，首先指出了设计十字路口交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口交通灯系统。在Proteus环境中进行了仿真，并制造了样机在学生课程设计中得到了使用，实现了十字路口交通灯系统设计。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 十字路口交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） 如何合理分配单片机的输出端口来控制12个交通灯和数码管到计时显示。
2） 选择单片机内部的定时器还是选择外置定时器如8254，如果选择外置定时器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） 用单片机的P0口和P2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。用单片机的串行输出端口P3.0和P3.1控制数码管到计时显示[1]。
2） 选择单片机内部的定时器，这样可以不用考虑设计地址译码电路和地址如何分配的问题。
3） 定时时间设计为到计时1分钟，用两位数码管显示，在到计时小于等于5秒时黄灯每0.5秒亮和灭切换一次，在到计时显示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 十字路口交通灯硬件电路设计
根据十字路口交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 十字路口交通灯软件设计
根据十字路口交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 综合设计并在Proteus环境中进行仿真
首先根据硬件设计框图在Proteus软件中画出硬件设计电路图，然后根据软件设计流程图在Keil软件中编写程序并编译成HEX目标代码，最后在Proteus软件中仿真和调试成功。根据仿真的结果，达到了设计的目标。
5 研制实验板检验设计的效果及发现的问题
为了检验仿真的真实效果，，学生用面包板和器件在实验室完成了十字路口交通灯系统设计。结果表明，本设计达到了十字路口交通灯系统的设计要求。但也发现了下面一些问题：
1） 因为数码管显示的时间是通过单片机的串行口输出的，因此影响了数据输出的速度，造成数码管显示闪烁。可以考虑用单片机的并行口如在本次设计中没有用到的P1或P3来输出，这样数码管显示闪烁的问题就解决了。
2）定时时间只能在程序中设置，不能在程序执行期间动态调整。可以考虑增加一个小键盘，以便在程序执行期间利用键盘进行定时的动态调整。
6 结语
Proteus是一个很好的单片机仿真软件，它既可以绘制以单片机为核心的电路图，也可以执行Keil软件编写的C51程序或基于单片机的A51汇编程序。我们在设计基于单片机的电路时，可以先在Proteus中设计和仿真，然后再用面包板和器件真正实现，这样可以达到事半功倍的效果。
参考文献
[1] 胡杰.51单片机C语言应用于开发.北京航空航天大学出版社 [M].北京：2010.
[2] 徐爱钧.单片机原理与应用——基于Proteus虚拟仿真技术.机械工业出版社 [M].北京：2010.