微机原理课程设计——交通信号灯.doc

交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 1 目录目录 1.1. 课程设计要课程设计要求求 2 2 1.1电路接线方案.2 1.2定时问题2 1.3功能要求2 . 设计思路与功能描述设计思路与功能描述 2 2 2.1设计思路2 2.2功能描述3 3. 流程图流程图 3 3 4. 电路图电路图 4 4 4.1电路原理图.4 4.2 实物图.5 5. 运行结果运行结果 5 5 6.问题和解决办法 7 7 7.源程序清单 8 8 8.收获感悟 1111 9.参考文献 1111 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 2 一、课程设计要求一、课程设计要求 设计任务中的 A 道代表东西方向，B 道代表南北方向。 1、 电路接线方案： 交通信号灯由实验仪的 LED 发光二极管模拟，由 8255-PA 输出控制：见下表。 带时间显示的交通信号灯模拟控制系统 8255A 输入/输出信号一览表（供参考） 8255-PB 输出方式PCH 输入方式8255-PA 输出方式PCL 输出方式 引脚输出信号引脚输入信号引脚输出信号引脚输出信号 PB7PC7K7PA7紧急车辆闪光 PB6PC6K6PA6东西红灯 PB5PC5K5PA5东西黄灯 PB4PC48253-OUT2PA4东西绿灯 PB3PA3PC3 PB2PA2南北红灯PC2 PB1PA1南北黄灯PC1 PB0 驱动数码管 字型 PA0南北绿灯PC0数码管的位码选择 注：1） 、8255-PA 输出方式可根据实验设备红绿黄灯具体位置改变 2） 、采用软件延时，则 8255 的 PC4 不用接 8253-OUT2。数码管的位码选 择 2、 定时问题：用 8253#2 工作方式 0 进行 500ms 定时，CLK2 接 125kHz 时钟信号， GATE2 接高电平，OUT2 接 8255-PC4。主程序通过查询 8255-PC4 的状态，获知准确的定 时信息。也可以采用软件延时，500ms 延时子程序参见实验一。 3、 根据设计任务功能要求，依 K5、K6、K7 的状态分为四种工作状态：状态 0：K5、K6、K7 均断开（1 电平） ，A、B 道交替通行；状态 1：仅 K5 闭合，A 道有车、 B 道无车；状态 2：仅 K6 闭合，A 道无车，B 道有车；K5 和 K6 均闭合，A、B 道都有车， A、B 道交替通行；状态 3：K7 闭合，有紧急车辆通行。 二、设计思路与功能描述二、设计思路与功能描述 （1）设计思路 8255 交通信号灯的灯光变化和数码显示通过 8255 实现控制。 8255 是一种具有多种功能的可编程并行通信接口电路芯片。芯片包括 A、B、C 三个数 据端口、A 组控制部件、B 组控制部件、读写逻辑控制电路、数据总线缓冲器。8255 有三 种工作方式，其中方式 0 是基本输入/输出方式，适用于无条件传送和查询方式的接口电路。 本设计中，PA 口用于输出信号控制灯光的变化（D6D5=00，D4=0） ，PB 口用于输出信号 控制数码管的显示（D2=0，D1=0） ，PC0 用于输入 K8 的控制开关信号，PC1 用于输入用于硬 件延时的方波信号（D0=1） 。PC7 用于输出控制数码管工作/不工作的信号（D3=0） 。故写入 方式控制字为 10000001B=81H。 8255A 输入/输出信号接线方案如下表所示： 8255-PB 输出方式PCH 输出方式8255-PA 输出方式PCL 输入方式 引脚输出信号引脚输出信号引脚输出信号引脚输入信号 PB7 驱动数码管 PC7K7PA7 紧急车辆闪光 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 3 PB6PC6K6PA6 东西红灯 PB5PC5K5PA5 东西黄灯 PB4PC48253-OUT2PA4 东西绿灯 PB3PA3PC3 PB2PA2 南北红灯 PC2 PB1PA1 南北黄灯 PC1 PB0 字形 PA0 南北绿灯 PC0 数码管的位置选择 a.灯光显示：送低电平则灯亮，送高电平则灯灭。 东西绿灯，南北红灯：PA0PA7 应输出 01111101B=7DH 东西闪灯，南北红灯：黄灯亮，红灯亮 PA0PA7 应输出 10111101B=0BDH 黄灯灭，红灯亮 PA0PA7 应输出 11111101B=0FDH 东西红灯，南北绿灯：PA0PA7 应输出 11010111B=0D7H 东西红灯，南北黄闪：红灯亮，黄灯亮 PA0PA7 应输出 11011011B=0DBH 红灯亮，黄灯灭 PA0PA7 应输出 11011111B=0DFH 两个路口都黄灯闪烁：两个黄灯亮：PA0PA7 应输出 10111011B=0BBH 两个黄灯灭：PA0PA7 应输出 11111111B=0FFH b.LED 数码显示：数码管采用共阴极接法，位选信号为 0 则数码管工作。 adp 段发亮条件：对应位输入 1，见下表所示： 显示数字 0123456789 PB 输出 3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH 8253 交通信号灯亮、灭的时间及数码管的倒计时间隔都通过 8253 控制。 8253 可编程定时/计数器是 Intel 公司生产的通用外围接口芯片，它有三个独立的 16 位计数器，计数范围为 02MHz。8253 有 6 种工作方式，其中方式三是方波发生器方式。 本设计中选用通道 0，CLK0 接 1953HZ 的时钟信号，GATE0 接高电平 VCC，OUT0 接 8255 的 PC1。因为需要产生周期为 0.5s 的方波，即产生 2Hz 的方波而固有频率为 1953Hz，故分 频系数 N=1953/2=976。由于选用了通道 0（SC1 SC0=00） ，工作在方式 3（M2 M1 M0=011） ， 对计数器进行读写/操作时，先送低 8 位，再送高 8 位（RW1 RW0=11） ，计数器的数值采用 10 进制（BCD=1） ，故初始化时命令字为 00110111B=37H。 （2）功能描述 开关 K5,K6,K7 拨到 1，实现状态 0：东西方向放行 7 秒，南北方向放行 5 秒。 开关 K5 拨到 0，实现状态 1：东西方向有车，南北方向无车。 开关 K6 拨到 0，实现状态 2：东西方向无车，南北方向有车。 开关 K7 拨到 0，实现状态 3：有紧急车通行。 除了状态 0，其他状态下数码管没有数字显示。 三、流程图三、流程图 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 4 8255初始化:PA、PB、PCL输出方式0，PCH输入 8253初始化:;#2方式0,CLK2=125kHz,GATE2=1,OUT2接PC4 变量初始化:CNT0=0,CNT3=0 主程序 CALL 500ms K7有效？ K5有效？ K6有效？ CNT3=0 CNT0+1 CNT0=14*2？ CNT0=0 CNT0/2=0？ 输出A红，B黄 CNT0/2B 交替时 A 黄灯 1s A 红灯 B 绿灯 B-A 交替时 B 黄灯 1s (2) 状态 1：仅 K5 闭合，A 道有车、B 道无车 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 7 (3) 状态 2：仅 K6 闭合，A 道无车，B 道有车 (4) 状态 3：K7 闭合，有紧急车辆通行 六、问题和解决办法六、问题和解决办法 1.1s 延时程序不精确，最大存在 0.5s 的误差。 2.起先讲程序运行后出现 AB 交错的现象，用 JZ 指令代相对应的 JNZ 修改成功。 3.程序跳转时黄灯亮的次序出错对指令的顺序进行修改。 4.文件名保存为 xinhaodeng.asm 发生错误，原因是命名单词不能超过 6 个。 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 8 七、源程序清单七、源程序清单 .MODEL.MODEL TINYTINY COM_ADDCOM_ADD EQUEQU 0F003H0F003H ;8255A;8255A 片选地址片选地址 PA_ADDPA_ADD EQUEQU 0F000H0F000H PB_ADDPB_ADD EQUEQU 0F001H0F001H PC_ADDPC_ADD EQUEQU 0F002H0F002H COM_ADDRCOM_ADDR EQUEQU 0B003H0B003H T0_ADDRT0_ADDR EQUEQU 0B000H0B000H T1_ADDRT1_ADDR EQUEQU 0B001H0B001H T2_ADDRT2_ADDR EQUEQU 0B002H0B002H .STACK.STACK 200200 .DATA.DATA SHU_DATASHU_DATA DBDB 01111111B01111111B ;0;0 DBDB 00000110B00000110B ;1;1 DBDB 01011011B01011011B ;2;2 DBDB 01001111B01001111B ;3;3 DBDB 01100110B01100110B ;4;4 DBDB 01101101B01101101B ;5;5 DBDB 01111101B01111101B ;6;6 DBDB 00000111B00000111B ;7;7 CNT0CNT0 DBDB ? ? CNT3CNT3 DBDB ? ? .CODE.CODE START:START: MOVMOV DX,COM_ADDDX,COM_ADD ;8255;8255 初始化初始化 MOVMOV AL,88HAL,88H ;PA;PA、PBPB、PCLPCL 输出方式输出方式 0 0， PCHPCH 输入输入 OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0FFHAL,0FFH OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV DX,PC_ADDDX,PC_ADD ININ AL,DXAL,DX ANDAND AL,0F0HAL,0F0H ; ;保留高位，低位为保留高位，低位为 0 0 OROR AL,01HAL,01H ; ;保留高位，低位全部为保留高位，低位全部为 1 1 OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV DX,COM_ADDRDX,COM_ADDR ;8253;8253 初始化初始化 MOVMOV AL,0B0HAL,0B0H ;1011;1011 0000B0000B OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV CNT0,0CNT0,0 ; ;状态状态 0:0: A,BA,B 交替交替 MOVMOV CNT3,0CNT3,0 ; ;状态状态 3:3: 紧急时紧急时 LEALEA BX,SHU_DATABX,SHU_DATA LP:LP: CALLCALL DL500MSDL500MS MOVMOV DX,PC_ADDDX,PC_ADD ININ AL,DXAL,DX TESTTEST AL,80HAL,80H ;AL;AL ANDAND 10001000 0000B0000B，检测，检测 K7K7 JZJZ K7K7 ; ;如果如果 PC7=0PC7=0，结果为，结果为 0 0，ZF=1ZF=1，不执行，不执行 K7K7。如果。如果 PC7=1PC7=1，ZF=1ZF=1，执行，执行 K7K7，为特殊情况，为特殊情况 TESTTEST AL,20HAL,20H ;0010;0010 0000B0000B，检测，检测 PC5PC5 JZJZ K51K51 ; ;如果如果 PC5=0PC5=0，结果为，结果为 0 0，ZF=1ZF=1，不执行，不执行 K51K51。如果相反，。如果相反， 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 9 则执行则执行 K51K51 TESTTEST AL,40HAL,40H ;0100;0100 0000B0000B ，检测，检测 PC6PC6 JZJZ K61K61 MOVMOV CNT3,0CNT3,0 MOVMOV CH,CNT0CH,CNT0 SHRSHR CH,1CH,1 ;CNT3=0;CNT3=0，CHCH 右移右移 1 1 位相当于位相当于 CH/2CH/2 JZJZ RYRY ;CH/2=0;CH/2=0 时，时，ZF=1,ZF=1,则转则转 RYRY CMPCMP CH,8CH,8 ; ;比较比较 CH/2CH/2 和和 8 8 JSJS GRGR ;CH/28;CH/28，标志，标志 SF=1SF=1，转，转 GRGR JZJZ YRYR ;CH/2=8;CH/2=8，转，转 YRYR MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0D7HAL,0D7H ;1101;1101 0111B0111B OUTOUT DX,ALDX,AL ;A;A 红红 B B 绿绿 MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD MOVMOV AL,14AL,14 ; ;启动数码管启动数码管 SUBSUB AL,CHAL,CH ;AL-CH/2;AL-CH/2 XLATXLAT ;AL=AL+BX;AL=AL+BX OUTOUT DX,ALDX,AL ; ;显示倒计时。显示倒计时。 LAST:LAST: INCINC CNT0CNT0 ;CNT0=CNT0+1;CNT0=CNT0+1 CMPCMP CNT0,28CNT0,28 ;CNT0-28;CNT0-28 JNZJNZ LPLP MOVMOV CNT0,0CNT0,0 JMPJMP LPLP RY:RY: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0DBHAL,0DBH ;1101;1101 1011B1011B OUTOUT DX,ALDX,AL ;A;A 红红 B B 黄黄 MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD ; ;关数码管关数码管 MOVMOV AL,00HAL,00H OUTOUT DX,ALDX,AL JMPJMP LASTLAST K51:K51: JMPJMP K5K5 K61:K61: JMPJMP K6K6 GR:GR: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,7DHAL,7DH ;0111;0111 11011101 OUTOUT DX,ALDX,AL ;A;A 绿绿 B B 红红 MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD ; ;输出倒计时数字输出倒计时数字 MOVMOV AL,8AL,8 SUBSUB AL,CHAL,CH ;AL=AL-CH/2=8-CH/2;AL=AL-CH/2=8-CH/2 XLATXLAT ;AL=AL+BX;AL=AL+BX OUTOUT DX,ALDX,AL JMPJMP LASTLAST YR:YR: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0BDHAL,0BDH OUTOUT DX,ALDX,AL ;A;A 黄黄 B B 红红 MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD ; ;关数码管关数码管 MOVMOV AL,00HAL,00H OUTOUT DX,ALDX,AL JMPJMP LASTLAST K7:K7: MOVMOV CH,CNT3CH,CNT3 ;CNT3=0;CNT3=0，CH=0CH=0 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 10 CMPCMP CH,0CH,0 JZJZ K71K71 MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0DDHAL,0DDH K72:K72: MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD MOVMOV AL,00HAL,00H OUTOUT DX,ALDX,AL NEGNEG CHCH ;CH=1;CH=1 MOVMOV CNT3,CHCNT3,CH ;CNT3=1;CNT3=1，K7K7 灭灭 MOVMOV CNT0,0CNT0,0 JMPJMP LPLP K71:K71: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0DCHAL,0DCH ;1101;1101 1100B,1100B, K8K8 亮亮 0.5s0.5s OUTOUT DX,ALDX,AL CALLCALL DL200MSDL200MS MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0DDHAL,0DDH ;1101;1101 1101B,1101B, K8K8 灭灭 0.5s0.5s OUTOUT DX,ALDX,AL JMPJMP K72K72 K5:K5: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,7DHAL,7DH ;AL=0111;AL=0111 1101B1101B OUTOUT DX,ALDX,AL ; ;亮亮 A A 绿绿 B B 红红 JMPJMP K56K56 K6:K6: MOVMOV DX,PA_ADDDX,PA_ADD MOVMOV AL,0D7HAL,0D7H ;1101;1101 0111B0111B OUTOUT DX,ALDX,AL ; ;亮亮 A A 红红 B B 绿绿 K56:K56: MOVMOV DX,PB_ADDDX,PB_ADD MOVMOV AL,00HAL,00H OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV CNT0,0CNT0,0 MOVMOV CNT3,0CNT3,0 JMPJMP LPLP DL500MSDL500MS PROCPROC NEARNEAR MOVMOV DX,T2_ADDRDX,T2_ADDR MOVMOV AX,62500AX,62500 ; ;频率频率 125KHz125KHz，62500*(1/125)=0.5s62500*(1/125)=0.5s OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV AL,AHAL,AH OUTOUT DX,ALDX,AL DELAY1:DELAY1: MOVMOV DX,PC_ADDDX,PC_ADD ININ AL,DXAL,DX TESTTEST AL,10HAL,10H ; ;设置设置“ “准备就绪准备就绪“ “（readyready）信息在）信息在 D4D4 位到位到 PC4PC4， TESTTEST 为为 ALAL ANDAND 10H10H JEJE DELAY1DELAY1 ;AND;AND 后后 PC4PC4 为为 0 0 时，时，JE=1JE=1，执行，执行 DELAYDELAY。ANDAND 后为后为 1 1， JE=0JE=0，不执行，不执行 DELAYDELAY RETRET DL500MSDL500MS ENDPENDP DL200MSDL200MS PROCPROC NEARNEAR MOVMOV DX,T2_ADDRDX,T2_ADDR MOVMOV AX,25000AX,25000 ; ;频率频率 125KHz125KHz，25000*(1/125)=0.2s25000*(1/125)=0.2s 交通信号灯模拟控制系统的设计（课程设计说明书） 11 OUTOUT DX,ALDX,AL MOVMOV AL,