《微型计算机技术》课程设计报告-交通信号灯控制器的设计.doc

微型计算机技术课程设计报告题 目： 交通信号灯控制器的设计 专业名称： 通信工程 班 级： 学 号： 姓 名： 2013年 1月交通信号灯控制器的设计*（电子信息工程学系）摘要：随着社会的发展,城市规模的不断扩大,城市交通成为制约城市发展的一大因素。人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题当然也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯，人们的安全出行也有了很大的保障。自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可或缺的工具和手段，这些都为交通灯控制系统的设计提供了一定的技术基础。本课程设计运用可编程并行接口芯片8255A作为扩展输出口，通过十二个发光二极管来模拟进行交通灯的燃灭管理，并详细阐述了其工作原理、基本功能框图、关键设计技术及软件工作流程，对选用芯片的特点进行了分析，并最后进行了软件实现，达到了系统要求的功能。 关键词：交通灯；8255A ；微型计算机技术1 设计目标1进一步建立微机系统概念、加深对系统理解和认识，提高微机系统的应用水平。2进一步学习和掌握汇编语言程序的编写和应用的方法，通过较大规模程序的编写，提高编写汇编语言程序的水平和学习程序调试方法。3 进一步熟悉接口、双色LED灯及其他芯片的使用。2 设计使用的元器件和设备实验室提供PC机及爱迪克AEDK8688ET实验系统（包含83键盘1个、8位七段数码管1个。）3 设计要求1 画出8255A与双色LED灯的连接图，并组成系统图2 画出程序框图并编写程序完成如下功能：4个双色LED组成一组单车道十字路口交通灯，并按正常显示方法工作可以用开关或其他电路单独控制4个交通灯，并实现一种后续显示规则。4 8255A芯片简介4.1 8255A的编程结构8255A由以下几部分组成：见图1图1 8255A的编程结构图4.1.1 三个数据端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。 A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。 B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。 C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。4.1.2 A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。4.1.3 数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4.1.4 读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。4.2 8255A的引脚功能8255A的引脚信号可以分为两组：一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。4.2.1 面向CPU的引脚信号及功能D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作。 表1 8255A的操作功能表 A1 A0操 作数 据 传 送 方 式 0 0 1 0 0读 A 口A口数据 数据总线 0 0 1 0 1读 B 口B口数据 数据总线 0 0 1 1 0读 C 口C口数据 数据总线 0 1 0 0 0写 A 口数据总线数据 A口 0 1 0 0 1写 B 口数据总线数据 B口 0 1 0 1 0写 C 口数据总线数据 C口 0 1 0 1 1写控制口数据总线数据 控制口4.2.2 面向外设的引脚信号及功能 PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设； PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设； PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。5 交通信号灯控制和管理的总体设计5.1编写汇编程序通过8255A控制四个方向交通灯的状态，具体假设如下：1 初始状态为东西红灯，南北红灯。2 然后转状态为南北灯通车，东西红灯。3 过一段时间转状态为南北黄灯闪烁几次，东西依然红灯。4 再转状态为东西灯通车，南北红灯。5过一段时间转状态为东西黄灯闪烁几次，南北依然红灯。6 最后循环至初始态。5.2 芯片选择及端口选择8255A：实现对信号灯红-绿-黄自动转换的控制。8255A的端口地址为：端口A-210H、端口B-211H、端口C-212H、控制端口-213H。5.3 设计思想将8255A控制字设置为88H，是A端口、B端口、全为输出，C端口为输入，利用端口A输出控制交通灯东西、南北方向红绿灯的交换。5.4 设计流程图南北路口的红灯继亮，同时东西路口黄灯闪烁5次南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮一段时间南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮一段时间南北路口的黄灯闪烁5次，同时东西路口的红灯继续亮5.5 实验连接线路及相关说明双色LED灯简介：双色LED灯是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮;红灯正端加低电平，绿色正端叫高电平时，绿灯亮;两端都加高电平时，黄灯亮。电路连接：在实验图中把四个双色LED灯的红色管芯引脚接到PA口的高四位，四个双色LED灯的绿色管芯引脚接到PA口的低四位，四个双色LED灯的公共端接地，在PC1上连接一路紧急触发电路，用来实现四个双色LED灯全为红灯状态；8255A上D0-D7连接8086CPU其中的八根数据线；读写控制端直接连接到CPU的读写控制端；通过74LS138译码器实现译码电路的设置。如图2所示：图2 实验连接线路图6 源程序代码（见附录）7 程序运行结果初始状态为东西红灯，南北红灯。过一段时间后，南北方向交通灯变绿，东西依然红灯。过一段时间后，南北方向交通灯变黄，黄灯闪烁5次，期间东西依然红灯。一段时间后，南北方向交通灯变红，同时东西方向变绿灯。同样，一段时间后，东西方向交通灯变黄，黄灯闪烁5次，期间南北依然红灯。一段时间后，南北方向交通灯又回到绿色，东西红灯，如此往复循环。8 结论经过这一周的课程设计, 做关于交通灯系统设计,认真查阅资料,学习关于这方面的知识,比如说要了解8086芯片中各个引脚的功能,怎么样去使用8255这个可编程并行接口芯片.在理论学习的基础上,又下了一次苦工夫,算是明白了设计一个系统的过程;也体会到要想成功地设计某个东西,光学好专业知识是不够的,必须要系统的知识,无论在哪方面都要有个明白的概念,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑,知道去哪些是需要查的资料,还有一点,在芯片编程方面,特别是在初始化方面是最大的困难,或许是汇编语言学得不够好,只能借助参考资料,查每一条指令的作用与功能,这样一来又巩固了对汇编语言的了解. 而且在设计中，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与计算机操作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了操作系统是如何处理命令的，如何协调计算机内部各个部件运行，对计算机编译原理的认识更加深刻。参考文献：1 王忠民.微型计算机原理M.西安电子科技大学出版社2 朱定华.微机原理、汇编与接口技术M.清华大学出版社3 李伯成.微型计算机原理及接口技术M.清华大学出版社4 周明德.微机原理与接口技术实验指导与习题集.清华大学出版社5 陈春华.微机原理与接口技术实验教程.东北大学出版社附录源程序代码：L8255_CMD EQU 293HL8255_PA EQU 290HL8255_PB EQU 291HL8255_PC EQU 292HCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODEBEGIN: MOV CX,0FFFFHAA: LOOP AA MOV DX,L8255_CMD MOV AL,90H OUT DX,AL MOV AL,84H MOV DX,L8255_PB OUT DX,AL MOV DX,L8255_PA IN AL, DX MOV BL,AL MOV CL,0 CMP BL,CL JNZ B11 JMP B1 MOV CX,0FFFFH B1: LOOP B1 MOV AL,48H MOV DX,L8255_PB OUT DX,AL MOV CX,0FFFFH B2: LOOP B2 MOV AL,00H MOV DX,L8255_PB OUT DX,AL JMP AA MOV CX,0FFFFH B11: LOOP B11 MOV AL,88H MOV DX,L8255_PB OUT DX,AL JMP B12 MOV CX,0FFFFH B12: LOOP B12 MO