交通信号灯的控制微机原理课程设计

微机原理课程设计交通信号灯的控制一. 设计任务及要求： 交通信号灯的控制：1 通过 8255A并口来控制 LED发光二极管的亮灭。2 A口控制红灯，B 口控制黄灯，C 口控制绿灯。3 输出为 0则亮，输出为 1则灭。4 用 8253定时来控制变换时间 。要求：设有一个十字路口，1、3 为南，北方向，2、4 为东西方向，初始态为 4个路口的红灯全亮。之后，1、3 路口的绿灯亮，2、4 路口的红灯亮，1、3 路口方向通车。延迟 30秒后，1、3 路口的绿灯熄灭，而 1，3 路口的黄灯开始闪烁（1HZ） 。闪烁 5次后，1、3 路口的红灯亮，同时 2、4 路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车。延迟 30秒时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁 5次后，再切换到 1、3 路口方向。之后，重复上述过程。二方案比较及评估论证:分析题意，红，黄，绿灯可分别接在 8255的 A口，B 口和 C口上，灯的亮灭可直接由 8086输出 0，1 控制。30 秒延时及闪烁由 8253控制，由闪烁的实现方法可分为两种方案：方案一：设 8253各口地址分别为：设 8253基地址即通道 0地址为 04A0H；通道1为 04A2H；通道 2为 04A4H；命令控制口为 04A6H。黄灯闪烁的频率为 1HZ，所以想到由 8253产生一个 1HZ的方波， 8255控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253 将方波信号输入或门使黄灯闪烁。由于计数值最大为 65535,1MHZ/65536的值远大于 2HZ,所以采用两个计数器级联的方式,8253 通道 0的 clock0输入由分频器产生的 1MHZ时钟脉冲，工作在方式 3即方波发生器方式，理论设计输出 周期为 0.01s的方波。1MHZ 的时钟脉冲其重复周期为 T=1/1MHZ=1 s，因此通道 0的计数初值为 10000=2710H。由此方波分别作为 clock1和 clock2的输入时钟脉冲，所以通道 1和通道 2的输入时钟频率为 100HZ，通道 1作计数器工作在方式 1，计数初值 3000=BB8H既30s，计数到则输出一个高电平到 8255的 PA7口，8255 将 A口数据输入到8086，8086 检测到高电平既完成 30s定时。通道 2工作在方式 3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和 8086共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为 100=64H，将黄灯的状态反馈到 8055的端口 PB7和PC7，同样输入到 8086，8086 通过两次检测端口状态可知黄灯的状态变化，计9次状态变化可完成 5次闪烁。三个通道的门控信号都未用，均接5V 即可。方案二：考虑到题目要求黄灯闪烁的频率为 1HZ，既每秒 1次，那么前 0.5秒黄灯亮,后 0.5秒黄灯灭,所以最小的定时单位为 0.5秒,频率为 2HZ,30秒即为 60个 0.5秒。显然如方案一一样一个计数器无法完成,所以采用两个计数器级联的方式,将计数器 0的输出 OUT0接到计数器 1的输入端 CLK1,CLK0=1MHZ,计数值为50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,记数值=10,OUT1=2HZ。并且计数器 0工作于方式 3用于产生方波信号，计数器 1工作方式 2，产生负脉冲信号，计数器1的输出端 OUT1接入 8255芯片的 PC5口，用于读取负脉冲个数，以完成计时功能。 8086及 8255设置同方案一，8086 则每隔 0.5秒变换一次黄灯的状态，持续五次，完成闪烁的功能。经比较，方案二 8086在黄灯闪烁时需频繁发送数据到 8255，加重了系统的负担，因此我决定采用方案一。三系统原理工作原理说明：此方案是通过并行接口芯片 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。如硬件连接图所示，红灯（RLED） ，黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在 8255的 A，B，C 口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3 分别接 1，2，3，4路口的红灯，B，C 口类推。8086 工作在最小模式，低八位端口 AD0AD7接到8255和 8253的 D0D7，AD 8AD15通过地址锁存器 8282，接到三八译码器，译码后分别连到 8255和 8253的 CS片选端。8253 的三个门控端接+5V，CLOCK0 接由分频器产生的 1MHZ的时钟脉冲，OUT0 接到 CLOCK1和 CLOCK2，OUT1 接到 8086的 AD18， 8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否 30S定时到。OUT2 产生1MHZ方波通过或门和 8255的 B口共同控制黄灯的闪烁。8255 三个口全部工作在方式 0既基本输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。四硬件原理及电路图由于 8255A与 8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是 8255A的1A、 0线分别与 8086CPU的 2A、 1线相连，而将 8086的 0A线作为选通信号。如果是按 8255A内部地址来看，则在图中它的地址是 PA 口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC 口地址为(CS+002H)，命令控制口地址为 (CS+003H)，其中，CS 为 8255片选信号 CS的首地址；若是按 8086CPU地址来看，则 8255A的地址是 PA口地址即(CS+000H)，PB 口地址为(CS+002H) ，PC 口地址为(CS+004H)，命令控制口地址为(CS+006H)。当 CS0288H ，则 PA口地址为0288H，PB 口地址为 028AH，PC 口地址为 028CH，命令控制口地址为 028EH。下面，分析 8086各个引脚的连接方法。（1） 引脚：通常用此引线产生片选信号，当为 1， 0 编码BHEBHEA时，在数据总线低 8位和偶地址之间进行字节传送（ ） 。0AD7（2）CLK（Clock）时钟信号（输入）：CLK 为 CPU和总线控制器提供基本的定时脉冲。时钟周期是非对称的，当它为有效高电平的时间和时钟周期的比为 33时，提供最佳的内部定时。由 8284时钟发生器产生，8086CPU 使用的时钟频率，因芯片型号不同，时钟频率不同。这里采用 5MHz。（3） (+5V),GND(地)：CPU 所需电源 5V。GND 为地线。CVCV（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址锁存允许信号，输出高电平有效，作地址锁存器 8282/8283的片选信号，在 地址周期状态，ALE 有效，表1T示 AB、DB 上传送的是地址信息，将它锁存。这是由于 AB、DB 分时复用所需要的，ALE 信号线不能悬空。如图所示，加入 2片地址锁存器 8282。（5）RESET:复位信号，输入，高电平有效。8086 接到复位信号后，停止现行操作，并初始化段寄存器 DS,SS,ES，标志寄存器 PSW，指令指针 IP和指令队列，而使 CS=FFFFH。RESET 信号至少保持四个周期以上的高电平，当它变为低电平时(一个下降沿)，CPU 执行重启过程，8086 将从地址 FFF0H开始执行指令。通常 FFFF0H单元开始的几个单元中存放一条 JMP指令，将入口转到引导和装配程序中，从而实现对系统的初始化,引导监控程序或操作系统程序。由于出现突然断电或其它情况时，8086 可能正在执行交通灯程序，现有的地址丢失，应按下 RESET键重新开始。另外，应将 8255A与 8086的 RESET线相连，保持同步。（6）MN/ (Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式选择信号，输入。MX此时 MN/ 接5V，构成单处理器系统，系统控制信号由 CPU提供。接下来，对 8282芯片作一下说明： :8位数据输入； :8位数据输出；STB:选通信号；7DI07DO0：输出允许信号，在不带 DMA控制器的 8086单处理器系统中，它接地。OE其实，这就是 8个 D触发器。由于只用 ，所以用两片即可。15A0D最后，对时钟发生器 8284芯片按两部分进行说明：(1)时钟信号发生器：=0时，时钟信号输入由 X1 、X 2 端接上晶体，由晶体振荡器产生时CF/钟信号；CLK：3 分频 OSC后的时钟，输出频率 4.77MHz，占空比为 1/3，大约满足8086CPU的输入频率 5MHz、占空比 33的要求。 (2)复位生成电路：由 输入的信号来触发内部同步触发器，由此产生信号 RESET，送到 CPU的RESRESET端，复位信号由 CLK的下降沿同步。此时， 端接“电源好“信号，RES使系统上电后自动复位。此为最小模式系统，除了 8086CPU，I/O 接口芯片 8255A，定时计数芯片 8353外，其它配置如下：1片 8284A，作为时钟发生器；2片 8282，作为地址锁存器；2片 74LS138，作为地址选通译码器；1个二输入或非门；1 个 4输入或非门；1 个二输入与非门；4 个或门12个发光二极管；12 个限流电阻；1 个复位信号开关。五软件思想1流程图.2源程序：DATA SEGMENT; 设置数据段，以及端口地址分配PORTA EQU 218HPORTB EQU 219HPORTC EQU 21AHPTCON8255 EQU 21BHPORT0 EQU 238HPORT1 EQU 239HPORT2 EQU 240HPTCON8253 EQU 241HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODEINIT: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV DX, PTCON8253MOV AL,36HOUT DX,ALMOV DX,PORT0MOV AX,2710HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;通道 0工作方式 3 周期 0.01sMOV DX, PTCON8253MOV AL,71HOUT DX,AL;通道 1工作方式 1MOV DX, PTCON8253MOV AL,96HOUT DX,ALMOV DX,PORT2MOV AL,64HOUT DX,AL;通道 2工作方式 3 周期 1s 8253初始化完成MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,AL;8255初始化 A，B，C 口均工作在方式 0MOV DX,PORTAMOV AL,0OUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0FHOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,0FHOUT DX,AL;灯初始化完成STA: MOV DX,PORTAMOV AL,0A0HOUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0F0HOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,50HOUT DX,AL;1，3 绿灯亮，2，4 红灯亮MOV DX,PORT1MOV AX,0BB8HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;8253通道 1赋值 开始计时SCAN1: MOV AL,0MOV DX,PTCON8255MOV AL,90HOUT DX,ALMOV DX,PORT