基于PC机与8255的交通灯电路系统课程设计报告

- 1 -基于 PC 机与 8255 芯片的交通灯电路系统设计学院：信息学院专业：通信工程班级：通信一班学号：1404040108姓名：何文- 2 -目录1、前言2、设计目的3、设计要求4、设计元器件5、设计总体方案5.18255 简介5.2数码管显示电路5.3译码电路5.4LED 电路6、芯片、端口选择及使用原理7、设计程序8、实验原理图9、PCB 图10、运行结果11、设计心得体会12、参考文献- 3 -一、前言随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。交通灯控制系统是城市的重要基础设施之一，是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统。它与人们日常生活密切相关。人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性，以便人们出行。今天，红绿灯安装在各个道路口上，已成为疏导交通车最常见和最有效的手段。十字路口的交通灯在工作时应具有如下特点：红灯亮表示该条道路禁止通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。当东西方向准行、南北方向禁行时，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯；当南北方向准行、东西方向禁行时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯。此外还可以设置倒计时显示提醒行人和车辆什么时候过路口最安全。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力减少交通事故有明显效果。现在有许多方法可以实现交通信号灯控制，城市路口交通信号控制系统大致上可分为三种类型：定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。一般的交通灯系统采用固定周期换灯的控制方式，路口的交通灯大多只有红绿指示灯，行人在过路口时，会出现走到路中央绿灯变为红灯的情况。为符合以人为本的设计，在本设计中，设置- 4 -了倒计时显示，行人和自行车可根据绿灯结束的时间决定是否过路口。它具有固定的“红灯绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。从而控制交通灯信号按一定周期变化指挥交通车辆，系统成本低，电路简单，性能安全可靠且功能易修改扩展。2、设计目的1.掌 握 计 算 机 应 用 系 统 特 别 是 微 机 接 口 系 统 的 设 计 。2.掌 握 接 口 电 路 设 计 技 术 ， 初 步 掌 握 电 子 设 计 软 件 Protel99 的 使 用 。3.掌 握 微 机 接 口 程 序 的 编 制 与 调 试 技 术 ， 提 高 动 手 能 力 。4.通 过 这 次 课 程 设 计 ， 熟 悉 8255 的 功 能 ， 掌 握 初 始 化 编 程 方 法 。3、 设 计 要 求1.设 计 一 交 通 灯 控 制 系 统 ， 控 制 东 西 方 向 的 红 、 黄 、 绿 灯 和 南 北 方向 的 红 、 黄 、 绿 灯 。2.用 protel 设计硬件电路。画出电路原理图，标示引脚编号、元器件参数。3.完 成 硬 件 电 路 的 搭 建 。4.编 制 相 应 接 口 程 序 ， 与 硬 件 一 并 调 试 成 功 。- 5 -4 设 计 使 用 的 元 器 件1.实 验 室 提 供 PC 机 与 爱 迪 克 AEDK8688ET 实 验 系 统2.portel 软 件3.接 线 所 用 的 导 线 若 干5 设 计 总 体 方 案1.基 本 框 架即 （ 通 过 8086 芯 片 产 生 信 号 ， 然 后 生 成 的 信 号 通 过 8255 处 理 后 输 出 可为 LED 显 示 的 信 号 。 通 过 LED 显 示 为 最 终 结 果 ）程 序 流 程 图2.编 写 汇 编 程 序 实 现 用 过 8255 控 制 四 个 方 向 的 交 通 灯 的 状 态 ， 我 们- 6 -可 以 设 计 五 个 状 态 。状 态 1： 红 灯 全 亮 。状 态 2： 南 北 绿 灯 亮 ， 东 西 红 灯 亮 。状 态 3： 南 北 绿 灯 先 闪 然 后 黄 灯 闪 ， 东 西 保 持 红 灯 。状 态 4： 南 北 变 为 红 灯 ， 东 西 变 为 绿 灯 。状 态 5： 东 西 绿 灯 先 闪 然 后 黄 灯 闪 ， 南 北 保 持 红 灯 。状 态 5 跳 转 到 状 态 2.6、 芯 片 选 择 、 端 口 选 择 及 使 用 原 理1.8255 简 介型号 8255 封装 DIP-40W（1）8255 是 Intel 公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片，有 3个 8 位并行 I/O 口。具有 3 个通道 3 种工作方式的可编程并行接口芯片（40 引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255 可作为单片机与多种外- 7 -设连接时的中间接口电路。（2）8255 作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的 3 个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口 A、B、C 口。由于 8255 可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而 8255 内部结构分为 3 个部分：与 CPU 连接部分、与外设连接部分、控制部分。（3）具有 24 个可编程设置的 I/O 口,即 3 组 8 位的 I/O 口，分别为 PA 口、PB 口和 PC 口。它们又可分为两组 12 位的 I/O 口：A组包括 A 口及 C 口(高 4 位,PC4PC7),B 组包括 B 口及 C 口(低 4 位,PC0PC3)。A 组可设置为基本的 I/O 口,闪控(STROBE)的 I/O 闪控式双向 I/O 三种模式;B 组只能设置为基本 I/O 或闪控式 I/O 两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.（4）8255 地址是 PA 口 CS0H，PB 口 CS1H，PC 口 CS2H，命令控制口 CS3H，其中，CS 为 8255 片选信号首地址，若CS200H，则，PA 口地址为 200H，PB 口地址为 20lH，PC 口地址为202H，依次类推。（5）8255 的端口地址为：端 口 A200H、 端 口 B201H、 端 口 C202H、 控 制 端 口 203H。（ 6） 8255 的 基 本 特 性1.三 个 数 据 端 口 PA、 PB、 PC， 分 为 A， B 两 组 。 A 组 包 括 端 口 A 和 端口 C 的 高 4 位 ， B 组 包 括 端 口 B 和 端 口 C 的 低 4 位 。2.8255 芯 片 有 三 种 工 作 方 式 可 供 选 择 ：方 式 0： 基 本 的 输 入 /输 出 方 式 。方 式 1： 带 选 通 的 输 入 /输 出 方 式 。方 式 2： 双 向 传 输 方 式 。3.与 I/O 设 备 相 连 的 引 脚PA0-PA7， PB0PB7， PC0-PC7 分 别 对 应 端 口 A， B， C。4.内 部 核 心 ： 控 制 字 寄 存 器5.CPU 接 口 部 分 ： 缓 冲 、 读 写 控 制6.与 CPU 相 连 的 引 脚 ：RESET:复 位 信 号 ， 高 电 平 有 效 。D7D0:数 据 线 ， 和 系 统 总 线 相 连 。Error!:芯 片 选 择 信 号 ， 低 电 平 有 效 ， 当 引 脚 处 于 低 电 平 时 ， 允 许8255 与 CPU 进 行 通 信 。- 8 -Error!:读 允 许 信 号 ， 低 电 平 有 效 。Error!:写 允 许 信 号 ， 低 电 平 有 效 。本 次 设 计 使 用 PB 口 控 制 4 个 LED 双 色 灯 ， PC5 口 和 PA0 口 控 制74LS164(数 码 管 部 分 ）2.数 码 管 显 示 电 路74ALS164 型号 74ALS164 封装 DIP-14N功能：8 位串入并出移位寄存器简述：74HC164、74HCT164 是高速硅门 CMOS 器件，与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起,或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟(CP)次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0，Q0 是两个数据输入端（ DSA 和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位(MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。特性：门控串行数据输入，异步中央复位，符合 JEDEC 标准 no. 7A 静电放电(ESD) 保护：- 9 -HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V 。多种封装形式额定从-40 C 至+85 C 和-40 C 至+125 C 。数码管：型号 SM410806 封装 SM410806数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。- 10 -3.译码电路型号 74ALS138 封装 DIP-16N译码器原理及常用译码器简介：译码器的功能是对具有特定含义的输入代码进行“翻译“，将其转换成相应的输出信号。译码器的种类很多，常见的有二进制译码器、二-十进制译码器和数字显示译码器。74LS138 是集成译码器，该译码器有三个输入 A、B、C，它们有 8