微机原理课程设计交通灯

二一 一 二一二学年第 二 学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称： 微机原理课程设计 班 级： 电子信息工程2009级 6 班 学 号： 200904135150 姓 名： 张 强 指导教师： 徐 守 明 二一二年 二 月 二十 日十字路口交通灯控制系统设计一、 摘要随着现代科学技术的进步，自动化控制技术越来越多地被运用到生产生活当中。现代交通的发展，对自动化控制技术也提出了较高的要求，如何科学有效对交通流量进行管理，已成为一项社会课题。在课程设计的背景下，本系统运用了8255和8253芯片，基于8086CPU实现了通过B口控制南北东西方向的红绿灯的循环点亮，实现了对交通流量的模拟协调调度。另外，本系统还有手动测试功能。关键词：交通灯；8255；8253；LED；模拟控制Keywords:traffic light;8253;8255;LED;analog control二、 设计任务及要求 利用“微机实验系统”的8255可编程接口的A口(PA7-PA0)、B口(PB7-PB0)、C口(PC7-PC0)控制发光二级管（红、绿灯）的L1-L8和开关KK1- KK2,使发光二级管按照十字路口交通灯的规律交替发光，模拟交通信号灯的工作。l 发光二级管(LED) 显示电路8个LED L1-L8,4个红灯、4个绿灯L=0 LED亮; L= LED灭 l 开关对交通灯的控制开关KK2=0 红灯皆亮；开关KK2=1 绿灯皆亮开关KK1=0 启动交通灯的亮灭；开关KK1=1停止交通灯的亮灭（所有发光二级管皆灭）l 交通灯亮灭规律参考 北方向绿灯亮、东西方向红灯亮20秒南北方向红灯亮、东西方向绿灯亮20秒l 适当地加一些额外功能重复上述过程注：20秒定时由8253控制 三、 总体设计思路北（红绿灯） 东（红绿灯） 西（红绿灯） 南（红绿灯） 接口8255CPU外设L1-L8发光二机管外设KK1-KK3开关825374LS273数显管(PA PB PC) L+5V说明：其中KK3用于管理开关KK1、KK2； 分析题意，红绿灯可直接接在8255的A、B、C任意一个口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1控制；开关用于控制红绿灯的工作状态，可以从A、B、C任意一个口进行读进判断；八段数码管的倒计时显示部分的位码有74LS273进行输入，段码则是经过8255端口输出。(一) 定时方案选择评估方案一：可利用8253定时计数器的工作方式0，使用查询方式，当计数（0.1S）到了的时候，从而产生0.1S的延时子程序，通过循环调用产生20S的延时。这种方法理论上是可行的，不过在实际操作过程中，由于只是单次变化，难以观察测试；方案二：利用8253的定时计数器的方式3输出方波，通过级联的方式，产生周期为2S的方波，通过查询的方式，使在每个电平期间，使每10个周期的方波红绿灯工作在一种状态，实现了红绿灯的20秒延时。这种方式延时较长，易于观察，而且相对稳定。通过比较，我最终选择了方式2，使用了8253定时计数器产生周期为2S的方波，用于20S延时。(二) 开关控制设计思路开关控制思路如下框图：开始K3为低K1为低启动交通灯关闭交通灯K2为低交通灯全红交通灯全绿是否否是否是是是 是启动相应的开关后，开关控制相应的工作状态；(三) 数码管20秒倒数显示实验过程中用到的八段数码显示器实际上是接口芯片8279的一部分，这次实验也只用到了八段数码管，因此无须对8279进行初始化方式选择。显示的原理如下：段码位码8段数码管74LS273CPU8255（四） 系统原理通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。红灯（RLED）、绿灯（GLED）分别接在8255的B口的8位端口。 8086工作在最小模式，8255片选端接到CPU的选片段CS0，A、B口作为输出口，C口作为输入口，8255的C口的第一二、四位接到开关K1、K2、K3，第三位接到C口第三位，用于检测电平；8253片选端接到CPU的选片段CS1，通过级联的方式输出需要的方波信号；74LS273片选端接到CPU的选片段CS2，用于锁存位码。红绿灯的转换由软件编程实现。四、 硬件设计以下为硬件电路图，其中8255片选端接到CS0，PA口接到数显管的段码输出端口LED-A至LED-G，B口接到LED灯的电平输入口，C口的PC0、PC1和PC3接到K1、K2、K3；8253接到CS1，GATE0和GATE1接到+5V电平，8253clk0接到375KHZ的CLK4，out0接clk1,out1接到PC2；74LS273的片选端接到CS2，D0至D5接到八段数显管的位码输入端LED1至LED6。 软件设计开关控制的流程框图在开关控制设计思路已做介绍，下面着重介绍交通灯正常工作的延时流程图：初始显示状态为0显示状态为0？20次到了？显示状态位置1延时一秒并显示EW20次到了？显示状态位置0延时一秒并显示SN该程序要实现的功能可分为外接芯片初始化部分、开关判断部分、延时部分、电平以及数码管显示部分。（一）芯片初始化：mov dx,04a6h;8255初始化mov al,10001001bout dx,almov dx,04a0hmov al,0ffhout dx,almov dx,04b6h ;初始化8253，产生2S的方波mov al,00110110bout dx,almov ax,37500mov dx,04b0hout dx,almov al,ahout dx,almov dx,04b6hmov al,01110110bout dx,almov dx,04b2hmov ax,20out dx,almov al,ahout dx,almov dx,04a2h;熄灭所有led灯mov al,0ffhout dx,al（二）开关判断部分：D1:mov dx,04a4hin al,dxtest al,08hjz KK1;若开关3有变化，跳回KK1KK2:mov dx,04a4h;KK2控制开关全红或者全绿in al,dxtest al,08h;判断是否开关3有没有变化jz KK1mov dx,04a4hin al,dxtest al,02hjz Z1jnz Z2Z2:mov al,01010101b;使开关全绿mov dx,04a2hout dx,aljmp KK2Z1:mov al,10101010b;使开关全红mov dx,04a2hout dx,aljmp KK2KK1:;启动控制交通灯的控制开关mov dx,04a4h;判断开关KK3是否又有变化in al,dxtest al,08h;jnz KK2mov dx,04a4hin al,dxtest al,01hjz STmov dx,04a4hmov al,0ffhout dx,aljmp KK1（三）、1S延时子程序;检测电平变化,判断是否秒加一DECT:pushsi;堆栈保护进行地址保护DECTread:callDISPLAY;调用显示子程序leasi,dianpingmovah,siandah,1movdx,04a4h;判断电平，若有跳变则si+1inal,dxroral,1roral,1andah,1cmpal,ahjzDECTreadmovsi,alpopsiret（四）交通灯正常工作电平控制部分ST:P:mov dx,04a4h;再次判断开关KK3是否改变in al,dxtest al,08hjnz KK2mov dx,04a4h;读取启动开关的电平，若开关为低，则启动交通灯in al,dxtest al,01hjnz donepush silea si,WOSmov al,sitest al,01hjz EWjmp SNdone:mov dx,04a2h;若KK1为1，则全部熄灭mov al,0ffhout dx,aljmp PSN:mov dx,04a2h;南北方向的红灯亮mov al,01011010bout dx,alcall DECTpush silea si,LTmov al,sicmp al,0jz OSN;20秒计数到了dec almov si,alpush bxmov bl,10div bllea si,DATmov si+1,almov al,ahmov si,alpop bxpop sijmp POSN:push si;判断跳到东西南北的标志位lea si,WOSmov al,0mov si,alpop sipush silea si,LTmov al,20mov si,allea si,DATpush bxmov bl,10div blmov si+1,almov si,ahpop bxpop siK2:jmp P;跳的步数太多，分多次跳EW:mov dx,04a2h;东西方向的红灯亮mov al,10100101bout dx,alcall DECTpush silea si,LTmov al,sicmp al,0jz OEW ;20秒倒记时间到了没？dec almov si,alpush bxmov bl,10div bllea si,DATmov si+1,almov al,ahmov si,alpop bxpop sijmp K2OEW：push si;判断跳到东西南北的标志位lea si,WOSmov al,1mov si,alpop sipush silea si,LTmov al,20mov si,20lea si,DATpush bxmov bl,10div blmov si+1,almov si,ahpop bxpop sijmp K2（五）数码管显示部分DISPLAY:pushsipushbxmoval,0fehmov cx,2again:push cxleasi,DATmovcx,3desploop:movdx,04c0houtdx,al;273输出位码rolal,1pushaxmoval,siincsileabx,BUFFERXLATmovdx,04a0houtdx,al;8255A口 输出段码calldelay;延时popaxloopdesplooppopcxloopagainpopbxpopsiretdelay:push cxmov cx,5fhdelayloop:loop delaylooppop cxret源程序代码可参见附录（交通灯_吴汉强.asm）五、 调试记录及结果分析由于在学微机原理的同时还学习单片机，所以在做这个课程设计的时候，对软硬件的理解比一般的同学深刻，调试过程中遇到的问题可以很快地得到解决。在满足基本要求的过程中，我还加入了八段数码管的20秒倒数计数功能。此次设计由于时间相对较紧张，因此没有实现计时到达的LED闪烁的效果。在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。如果是放到一个大的交通灯系统中，会影响到各个交通灯的运行时间，可能整个系统对交通的指挥调度会大大偏离理论计算，不能有效地防止和消除交通堵塞现象。不过这个模拟交通灯的程序具有很强的经典性，稍加修改可以运用于实际生产中。六、 设计总结我不得不说，每次进行课程设计我都充满了期待，这次也不例外。它既考验了一个人对于专业知识的掌握程度，更是对一个人毅力耐力的一次检阅。一个星期的时间固然很短，但是当你认真对待每一分每一秒，认真的做每个实验。在学习单片机的过程中，每当上微机的实验课的时候觉得很熟悉，因为单片机更趋近于硬件。现在到了微机原理的课程设计，就有一种天翻地覆的感觉了，微机课上虽然讲指令多一点，但是接触了更多的硬件，就需要转换思维方式，思考解决用软件语言解决硬件问题。几天的时间一直呆在实验室里，晚上也是到很晚才回去。有人问，“你的程序不是已经做好了吗？干嘛还在这里做？”引用一句同学的话，“当你生活好了的时候，你就想着更好的生活”，当你做出来一个功能时，你就会想着做第二个功能。这就是一种追求。经过几天的反复实验调试，我对于8053、8255芯片的功能用途的理解更加到位，对于八段数码管的显示原理的理解更加透彻，对于接口的运用更加娴熟，几天的时间，软硬件的结合能力得到进一步的提升。我深刻地体会到一个道理，代码是一个一个指令组成的，一个一个指令则是由键盘一个一个敲出来的。敲代码的过程其实就是你的思考过程。七、 参考资料微型计算机原理与接口技术（第二版），李伯成，清华大学出版社；新版汇编语言程序设计，钱哓捷，电子工业出版社参考链接：