微机原理和接口技术交通灯设计.doc

课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目:交通灯系统设计 初始条件：1 运用所学的微机原理和接口技术知识；2 微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具要求）该课程设计要求采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。具体要求如下：1东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；21分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。 3东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行60秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮60秒钟； 4南北方向放行60秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。 5南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后转为东西方向放行1分钟。如此循环重复。 6.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排：序号阶 段 内 容所需时间（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合 计5指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日摘 要本次专业课程设计作为前阶段学习知识的一个检验，培养了我们的动手能力以及独立思考设计的能力，也是大学培养的一个重要实践步骤。设计初期，我们通过网络，图书馆等资源查找到利用微机原理与接口技术设计制作交通灯的相关信息，对不同的方案进行细致的分析比较。并且按照题意与实际情况进行改进，使之符合要求。然后按照电路图进行接线，最终做出一个简单的交通灯。制作过程中发现的一些问题通过共同的分析研究得到的解决，此次课程设计巩固了前期的理论知识，增强了动手实践能力。程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序和中断服务程序组成。包括对8255、8259等可编程器件的编程。目录前言4第一章 .51.1 初始条件51.2 主要任务5第二章 62.1 方案设计62.2 硬件设计62.3 软件设计7第三章 .83.1 硬件安装与调试.83.2 软件调试83.3 系统整体调试8第四章 设计体会与小结.9第五章 附录.105.1 芯片介绍.105.2 程序代码.155.3 参考文献20前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用中，规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此用更少的元器件来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。第一章 1.1初始条件：1、运用所学的微机原理和接口技术知识。2、微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。1.2主要任务: 该课程设计要求采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。具体要求如下：1、东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；2、1分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。3、东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行60秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮60秒钟； 4、南北方向放行60秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。 5、南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后转为东西方向放行1分钟。如此循环重复。 6、严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。1.3时间安排：序号阶 段 内 容所需时间（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合 计5第二章 2.1 方案设计 1） 发生电路采用8253和8259来构成发生电路。2）显示电路采用四个绿色的发光管和四个红色的发光管来显示电路。2） 控制电路采用8259进行中断控制，中断信号发出后，交通灯都是红灯亮。 2.2 硬件设计+5V8255与二极管，从控制二极管发光情况。8255的端口地址为60H63H。从8255的A口和C口输出，选择工作方式0，根据程序，PA0,PA1,PA2,PA3控制南北方向和东西方向的红灯（每个方向有两个灯控制），PC0,PC1,PC2,PC3控制东西方向和南北方向的绿灯。当引脚为低电平时候，二极管发光。随后调用延时程序，保持该状态一定时间，然后进入下一个状态，依次类推。当遇到紧急情况时，通过外中断，中止循环控制程序，。在每次响应外部中断IRQ7时，东西南北方向的红灯全亮，绿灯全灭，持续10秒后，恢复循环。2.3 软件设计初始化8255、8259、芯片写8255、8259芯片的端口地址 开始检测是否有中断信号？ 是 否设置输出方式南北红，东西绿东西南北红灯10秒南北红灯闪烁5次，东西绿灯南北绿灯，东西红灯南北绿灯，东西红灯闪烁5次第三章3.1 硬件安装与调试1.开始时直接将8255的输出端与二极管相连，连接好硬件后打开电源，发现8个灯亮的情况不和所设定的一样。分析原因：发现是由于8255的输出端为低电平时候二极管发亮，根据程序的设定：MY8255_A为00000011B时（由于PA4,PA5,PA6,PA7没有接入电路，可以不予考虑），D6,D7等亮，切在闪烁5次时候也是D6和D7，所以，联系源程序和接线图，正确的接线，就可以实现其功能。3.2 软件调试 程序流程： （1） 首先写8255、8259芯片的端口地址；（2） 初始化8255、8259、芯片；（3） 设置输出方式；（4） 南北红，东西绿；（5） 南北红灯闪烁5次，东西绿灯；（6） 南北绿灯，东西红灯； （7） 南北绿灯，东西红灯闪烁5次；（8） 返回（4）循环；（9） 若有中断命令，者东西南北红灯10秒。3.3 系统整体调试 在调试中，刚开始由于对一些芯片不是很了解以及汇编语言用的不是很熟练，所以起初错误比较多，要么灯都不显示，要么灯显示不全，再要么红灯绿灯时间分配不合理。刚开始都一头雾水，通过从网上找资料以及通过老师的指导，总算调试成功。像灯不显示或显示不全，一方面可能由于电路连接出错或者可能程序没写正确都会导致这些错误。而红黄绿时间分配不合理，比方说红灯时间很久而绿灯时间很短，这都是时间设置问题，这些都要通过代码更改才能实现。第四章 设计体会与小结通过这次课程设计，让我在课本的基础上，更深入的了解了各种芯片的用法和程序的完成过程，调试方法及技巧。在这一星期微机接口的课程设计，我对微机接口芯片有了更进一步的了解。这次实验通过使用了8259A中断控制器、8255可编程并行接口实现了对南北、东西方向交通的分别控制。由于这学期微机接口这门课学的不是扎实，所以在调试程序中出现了很多问题。所以刚开始在做这个设计时，我首先将以前做过的关于8259A中断控制器、8255可编程的实验重新做了一遍，对这些芯片有了更进一步的理解。然后通过网上查阅了很多资料和老师的指导，总算了解了8259中断控制器、8255可编程等芯片的操作方式，对整个课程设计也有了总体的轮廓，通过学过的知识以及做过的实验，最后有了圆满的结果。通过本次课程设计我学到了很多新的东西，极大地拓宽了我的知识面,锻炼了能力，综合素质得到较大提高，我感到收获不小。也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。编写程序的过程中，我遇到了很多的问题。在此我特别要感谢帮助我的老师们，特别是老师，没有他们，我就不能完成这个课程设计，是他们不厌其烦地帮我讲解。 经过这个课程设计，虽然时间比较短，完成任务的效果不是很理想，但是既然自己尝试过，就肯定学到了不少东西。这次课程设计对我综合运用所学知识的能力的提高有不小的帮助，之前做的实验都是很简单的编程，跟硬件结合也没有这么复杂，实现的功能都比较简单，可是这次要实现的功能相对来说比较复杂，要求掌握的知识比较综合。 短短一周的课程设计，我认识到，课程设计能真正让人学到实际应用的东西的一门课程。收获比上几星期课还多第五章 附录5.1 芯片介绍8255芯片的资料8255的引脚信号中，除了电源和地以外，其他信号可以分为两组：1.和外设一边相连的：PA7-PA0：A组数据信号 PB7-PB0：B组数据信号 PC7-PC0：C组数据信号 2.和CPU一边相连的：RESET:复位信号，低电平有效。当RESET信号来到时，所有内部寄存器就被清除，同时，3个数据端口被自动设为输入端口。D7-D0：它们是8255的数据线，和系统数据总线相连。：芯片选择信号，低电平有效。在一个系统中，一般根据全部接口芯片来分配若干较低位地址（比如A5、A4、A3）来组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个代码时，译码器便往8255的端输出一个低电平，于是8255被选中。只有当有效时，读信号和写信号才对8255有效。：芯片读出信号低电平有效。：芯片写入信号低电平有效。 8255共有四个可寻址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用二位地址编码即可实现选择。参见下表。 8255共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2。1方式0为基本输入/输出方式，方式0下，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。2方式1为选通输入/输出方式，A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。A口和B口的联络信号都是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使用，则还剩下2位口线，这两位口线仍然可以进行位状态的输入输出。方式1适用于查询或中断方式的数据输入/输出。8255作为输入时如下图。输入过程如下：当输入设备准备好数据，将数据送至PA7PA0或PB7PB0，同时发 ，在 下降沿控制下，8255将PA7PA0或PB7PB0上的数据锁存到A口或B口数据输入寄存器中，同时8255向输入设备发IBF有效，告知输入设备暂缓送数。8255A可以两种方式通知CPU取走数据： 第一种方式是用中断方式，在INTE=1IBF=1时， 的上升沿使INTR=1，8255向CPU提出中断申请，CPU以中断方式取走数据，在CPU响应中断后，执行IN指令，将8255 A口或B口数据输入寄存器中的数据取走，同时， 信号的下降沿清除INTR信号， 信号的上升沿复位IBF。输入设备仅当检测到IBF为低电平后，才开始传送下一个数据，如此循环；第二种方式是用软件查询，CPU仅当查询到IBF=1时，才从8255A 口或B口数据输入寄存器中取走数据。8255芯片的资料1. 主要功能： 具有8级中断优先级控制，通过级连可扩展至64级中断优先级控制； 每一级中断都可以屏蔽或允许； 在中断响应总线周期，8259A可提供相应的中断类型码； 有多种中断管理方式，可通过编程选择。 2. 内部结构 见图7.2。 中断请求寄存器IRR 8位，每一位对应一个I/O设备，用来记录发生中断请求的外设。当某一外设（I/O设备）发出中断请求信号IRQ时，对应位被置“1”。简言之：用来存放要请求服务的所有中断请求信号。 中断服务寄存器ISR 8位，用来存放正在被服务，包括尚未服务完毕而中途被别的中断打断了的所有中断级。 优先权判决电路PR 用来识别各中断请求信号的优先级别。当多个中断请求信号同时产生时，由判优电路判定哪一个中断请求具有最高优先权，若有中断正在被服务，则还需与ISR的当前中断服务优先级相比较，以决定是否将8259A的中断申请线INT上升为高电平。 中断屏蔽寄存器IMR 8位，对IRR起屏蔽作用，屏蔽位仅对对应的中断请求起作用。 控制逻辑 用于向8259A内部其它部件发控制信号，外部向CPU发INT信号，接收CPU发来的 信号，控制8259A进入中断服务状态。 控制逻辑是8259A全部功能的核心，包括一组方式控制字寄存器和一组操作命令字寄存器，以及相关的控制电路。 数据总线缓冲器 8位双向三态缓冲器，是8259A与CPU之间数据接口。当CPU对8259A进行读操作时，数据总线缓冲器用来传输从8259A内部读至CPU的数据/状态信息和中断类型码，写操作时由CPU向8259A内部写入控制命令字。 读/写控制逻辑 用于控制对8259A的读、写操作。 控制信号有： 、 、 、A0共同控制，完成规定的操作。 8259A芯片内可写的寄存器有：各种命令寄存器，可读的寄存器有：IRR、ISR、IMR等状态寄存器。 级连缓冲器 多片8259A可级连使用，最多可以组成64级中断优先级控制，此时一片8259A作主片，另外18片作从片，主从片的CAS0CAS2并接在一起，作为级连总线。 在中断响应过程中，主片的CAS0CAS2为输出线，从片的CAS0CAS2为输入线。在第一个 负脉冲结束时，主片把被响应的中断请求的从片编码送入CAS0CAS2级连总线。从片接收后，将主片送来的编码与自己的编码相比较，若相同，表明从片被选中，则在第二个中断响应总线周期把中断类型码送至D7D0，供CPU读取。 见图7.4。3. 8259A的芯片引脚 见图7.3。 ：片选信号，输入，低电平有效，当 =0时，8259A被选中。 、 ：读、写命令信号，输入。 D7D0 010CPU写命令控制字到8259A 001CPU从8259A读状态字/数据/中断类型码 D7D0：8位双向三态数据总线，传送命令控制字、状态字和中断类型码和数据。 IR7IR0：8根中断请求输入线。 INT：中断请求输出线。 ：CPU发给8259A的中断响应信号，输入，低电平有效。 A0：片内地址选择输入线，8259A有两个I/O端口地址。 CAS0CAS2：级连线，8259A单片使用时无效。 采用级连方式时，作为主片的8259A，它们是输出线；作为从片的8259A，它们是输入线。 / ：级连/允许缓冲信号，双向，低电平有效。 在缓冲方式中，该引脚为输出线，控制数据总线缓冲器的接收或发送，作 用，级联时主从片由ICW4的M/S位确定；当8259A工作于非缓冲方式时，该引脚为输入线 ，当 =1的是主片， =0的是从片。 INT：中断请求信号，输出，高电平有效。 IR0IR7：外设中断请求输入端，高电平有效。从IR0IR7上输入的中断请求信号被命名为IRQ0IRQ7。 Vcc、GND：+5V电源和地线。8259中断矢量地址5.2 程序代码MY8255_A EQU 60HMY8255_B EQU 61HMY8255_C EQU 62HMY8255_CON EQU 63HCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:MOV DX,MY8255_CONMOV AL,82HOUT DX,ALPUSH DS ;进栈 保存数据段MOV AX,0000H ;数据段清零MOV DS,AXMOV AX,OFFSET IRQ7 ;7号中断偏移地址MOV SI,003CHMOV SI,AXMOV AX,CSMOV SI,003EHMOV SI,AXPOP DS ;出栈IN AL,21H ;读8259中断屏蔽字AND AL,7FH ;开放8259中断IRQ7OUT 21H,AL ;输出到8259地址MOV DX,MY8255_A ;放初值 南北红灯亮，MOV AL,003HOUT DX,ALMOV DX,MY8255_C ;东西绿灯亮MOV AL,00CHOUT DX,ALCALL DELAYED1 ;延时10sMOV BX,6H ;循环次数L1:MOV DX,MY8255_AMOV AL,00000011B ; OUT DX,ALMOV DX,MY8255_CMOV AL,00001100B ;OUT DX,ALCALL DELAYED2 ;跳5次MOV DX,MY8255_AMOV AL,00001111BOUT DX,ALMOV DX,MY8255_CMOV AL,00001100BOUT DX,ALCALL DELAYED2DEC BXJNZ L1 ;闪烁5次MOV DX,MY8255_AMOV AL,00001100BOUT DX,ALMOV DX,MY8255_CMOV AL,00000011BOUT DX,ALC