微机交通信号灯控制系统.doc

目 录一、设计分析3设计题目 3设计目的 3设计任务与要求 3二、设计概要4实验方案论证 4设计原理 4硬件系统框图 4三、详细设计5芯片介绍及连接原理5程序流程图6程序源代码7四、课程设计总结与体会12附录：元器件列表13参考文献13一、 设计分析设计题目：交通信号灯控制系统设计目的：1、巩固和加深课堂所学知识；2、学习掌握一般软硬件的设计方法和查询、运用资料的能力；3、4、通过对交通灯实时控制系统的设计与制作，综合应用8253、8259、8255芯片，深入了解和掌握利用可编程8255A进行控制的原理与方法；5、掌握8253芯片进行定时的基本方法、8255A芯片的基本输入/输出控制方法、8259A进行中断控制的原理及方法及数码管显示控制的方法；6、通过这次课程设计，将课本上的理论知识和实际的应用有机的结合起来，以提高分析和解决问题的实际能力，通过对汇编语言程序代码的设计、编写、修改以提高自己实际编程能力。设计任务与要求：任务：设计一个交通灯控制系统综合运用定时器8253、中断控制器8259A和并行接口8255A设计十字路口的交通信号灯控制系统。要求：用8个发光二极管中的4个分别表示东西方向的红灯，南北方向的红灯，南北方向的绿灯，东西方向的绿灯。正常工作时有如下两种情况：东西方向为绿灯时，南北方向为红灯；东西方向为红灯时，南北方向为绿灯。交通灯控制系统工作情况：东西绿灯30秒，南北红灯33秒；东西方向绿灯变为0秒时，南北方向红灯闪3秒；切换状态，南北方向绿灯30秒，东西红灯33秒；南北方向绿灯为0秒时，东西方向红灯闪3秒；跳转到A状态，循环。定时器8253计数1次55毫秒，计数18次就定时1秒。8253输出接到中断控制器8259A的输入端口IRQ0，向8259A提出中断。并行接口8255A向数码管和二极管输出，控制点亮和熄灭数码管和二极管。二、设计概要 实验方案论证：进行十字路口的交通信号灯控制电路设计，画出电路原理图及实验电路图，进行软件编程、以及使用说明文档的建立等一整套工作任务。进行十字路口的交通信号灯控制程序设计，提交一个符合上述功能要求的十字路口的交通信号灯控制系统设计。设计原理：器件连接原理：8253和8259采用系统连接，8253的定时器通道0，输入频率为1.19MHz，输出产生0.05秒的定时信号，通过8259的IRQ0向CPU申请中断，即每产生一次中断，则说明定时0.05秒。8255的A口输出，控制8个发光二极管的亮灭，作为指示灯，实际只用二个绿灯和红灯。8259的B口输出，作为4个数码管的笔划码，其显示码与显示数据的关系如下表；C口的PC0PC3为字段码控制，控制哪一个数码管显示。显示数值显示码显示数值显示码Dp g f e d c b aDp g f e d c b a00 0 1 1 1 1 1 150 1 1 0 1 1 0 110 0 0 0 0 1 1 060 1 1 1 1 1 0 120 1 0 1 1 0 1 170 0 0 0 0 1 1 130 1 0 0 1 1 1 180 1 1 1 1 1 1 140 1 1 0 0 1 1 090 1 1 0 1 1 1 1硬件系统框图：三、详细设计芯片介绍及连接原理：中断控制器8259A：中断控制器8259A是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，中断结构可以由用户编程来设定。8259A的功能如下：一片8259A可以接受并管理8级可屏蔽中断请求，通过9片8259A级联可扩展至64级可屏蔽中断优先控制。 对每一级中断都可以通过程序来屏蔽或允许。 在中断响应周期，8259A可为CPU提供相应的中断类型码。 具有多种工作方式，并可通过编程来加以选择。定时器8253：8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围芯片之一，它有3个独立的十六位计数器，计数频率范围为02MHz，它所有的计数方式和操作方式都通过编程控制。并行I/O接口8255A：8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，8255可编程外围接口芯片能在以下三种方式下工作：方式0是基本输入/输出方式，A、B、C三个口中任何一个口都可提供简单的输入和输出操作，不需要应答联络信号，即可用于无条件传送的场合，也可以用作查询方式传送。 方式1是一种选通输人偷出方式，A口和B口均可工作在这种方式。 方式2是A口独有的双向传送方式，一般使用中断传送方式。器件连接原理：8253和8259采用系统连接，8253的定时器通道0，输入频率为1.19MHz，输出产生0.05秒的定时信号，通过8259的IRQ0向CPU申请中断，即每产生一次中断，则说明定时0.05秒。8255的A口输出，控制8个发光二极管的亮灭，作为指示灯，实际只用二个绿灯和红灯。8259的B口输出，作为4个数码管的笔划码；C口的PC0PC3为字段码控制，控制哪一个数码管显示。程序流程图：开始修改8号中断矢量，指向IR0中断处理程序 初始8259开放IR0中断 初始化8253 初始化8255 设定通行/等待时间为30、33秒Flag=1? 亮？关数码管显示 当前时间转换显示码分次点亮4个数码管 东西向通行？东西向绿灯亮，南北向红灯亮东西向绿灯亮，南北向红灯亮 循环NYYNYN1、主程序流程：中断入口保护现场05秒时间到？使灯闪烁Y1秒时间到？YNNNYYN设定的通行时间1通行时间0？南北与东西方向转换，重设通行时间通行时间4秒？Flag=1Flag=0恢复现场，中断结束中断返回2、中断处理程序：程序源代码：DATASEGMENT SETTIMEDB ? ;用户设置的通行时间NOWTIMEDB ? ;当前计时时间TIME1EQU 10TIMEOT1DB TIME1 ;0.5秒定时单元TIME2EQU 2TIMEOT2DB TIME2 ;1秒定时单元FLAGDB 1 ;闪烁标志ONOFFDB 1 ;亮灭标志LEFTDB 1 ;南北向和东西向标志 TABDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;09的显示码DATAENDSSTACKSEGMENT STACK DW 64 DUP(?) ;定义堆栈段STACK ENDSCODE SEGMENT ;代码段定义ASSUME CS:CODE,DS:DATA ;段指定START:MOVAX,DATAMOVDS,AXPUSH DS ;当前用户DS段入栈保存MOV AX,0000HMOV DS,AX ;修改DS=0000H,指向中断矢量表所在段MOV AX,OFFSET IRQ0 ;取出中断处理子程序的入口偏移地址(以0为基准)ADD AX,2000H ;修正,实际地址=装入地址的偏移量+相对于0起始的偏移量MOV SI,0020H ;IR0中断矢量号为08H,处于矢量表的20H23HMOV SI,AX ;将偏移地址装入矢量表MOV AX,0000HMOV SI,0022HMOV SI,AX ;将段地址(0000H)装入矢量表POP DS ;恢复用户数据段DSMOV AL,0FCH ;D1,D0位复位为0OUT 21H,AL ;写入OCW1(IMR);开放8259A的IR1和IR0中断MOV AL,34H ;设定8253通道0的工作方式,00110100BOUT 43H,AL ;CH0采用先写低8位,后写高8位,方式2,二进制计数MOV AX,59500 ;计数初值为59500,输出20HZ信号，定时0.05秒OUT 40H,AL ;写入CH0MOVAL,AHOUT40H,ALSTI ;开中断MOV AL,88H ;写入8255A的方式控制字,设定工作方式为10001000BOUT 63H,AL ;即A口方式0输出,C口高4位输入,B口方式0输出,C口低4位输出 MOV AL,51 ;设初值为33MOVSETTIME,AL ;读取用户设定的通行时间MOVNOWTIME,ALA1: MOVAL,FLAGTESTAL,01HJZ A2 ;不闪烁，则转显示MOVAL,ONOFF ;闪烁标志为1，闪烁，则测试是亮，还是灭TESTAL,01HJNZA2 ;为1，说明亮，则转A2MOVAL,0FHOUT62H,ALMOVAL,00HOUT61H,AL ;灭，则关闭显示JMPA3 A2:MOVAL,NOWTIME ;取出当前剩余时间的低位ANDAL,0FHMOVBX,OFFSET TABXLAT ;查表转换为显示码OUT61H,ALMOVAL,05H ;PC0PC3为0101B，允许X2、X4数码管选通OUT62H,ALCALLDALEYMOVAL,NOWTIMEMOVCL,4RORAL,CLANDAL,0FH ;取出当前剩余时间的高位MOVBX,OFFSET TABXLATOUT61H,ALMOVAL,0AHOUT62H,AL ;PC0PC3为1010B，允许X1、X3数码管选通CALLDALEY A3:MOVAL,LEFTTESTAL,01HJZA5 ;测试是南北向通行，还是东西向通行MOVAL,FLAG ;东西向通行TESTAL,01H ;测试是否应让黄灯亮JZA4 ;不是东西向的黄灯亮，则转东西向绿灯亮（南北向红灯亮）MOVAL,ONOFF ;东西向黄灯亮（南北向红灯亮）TESTAL,01HJNZA4 ;测试亮灭MOVAL,0FFH ;关指示灯OUT60H,ALJMPEXIT A4:MOVAL,77H ;东西向绿灯亮（南北向红灯亮）OUT60H,ALJMPEXIT A5:MOVAL,FLAG ;南北向通行TESTAL,01H ;测试是否应让黄灯亮JZA6 ;不是南北向的黄灯亮，则转南北向绿灯亮（东西向红灯亮）MOVAL,ONOFF ;南北向黄灯亮（东西向红灯亮）TESTAL,01HJNZA6 ;测试亮灭MOVAL,0FFH ;关指示灯OUT60H,ALJMPEXIT A6:MOVAL,0EEH ;南北向绿灯亮（东西向红灯亮）OUT60H,AL EXIT:JMP A1;8259A的IR0中断处理子程序(8253的CH0每来59500个脉冲后（定时0.05秒）,则执行下面的中断处理程序一次)IRQ0:PUSHAXMOV AL,TIMEOT1DECALJZIRTIME1MOVTIMEOT1,ALJMPIREXIT ;不到0.5秒，则退出IRTIME1:MOVTIMEOT1,TIME1 ;0.5秒定时时间到，重装初值MOVAL,ONOFFXORAL,01HMOVONOFF,AL ;取反亮灭标志MOVAL,TIMEOT2DECAL ;1秒定时单元减1JZIRTIME2MOVTIMEOT2,AL ;1秒不到，保存，退出JMPIREXITIRTIME2:MOVTIMEOT2,TIME2MOVAL,NOWTIMESUBAL,1DASCMPAL,0JNZIRTIME3MOVAL,SETTIMEMOVNOWTIME,AL ;重装通行时间MOVAL,LEFTXORAL,01HMOVLEFT,AL ;南北向与东西向通行转换MOVFLAG,00H ;闪烁标志复位（不闪）JMPIREXITIRTIME3:MOVNOWTIME,ALCMPAL,04H ;剩余时间小于4秒，则闪烁JAEIRTIME4MOVFLAG,01HJMPIREXITIRTIME4:MOVFLAG,00H ;3秒，则不闪烁IREXIT:MOV AL,20H ;常规EOI中断结束指令OUT 20H,AL ;写入8259A的OCW2POPAXIRET ;中断返回;延时子程序DALEY:PUSHCXMOV CX,0010H ;置内循环次数DALEY1:LOOP DALEY1;共循环0010H次,以完成延时POPCXRETCODE ENDS END START四、课程设计总结与体会通过这次课程设计我巩固和加深课堂所学知识；掌握了8253芯片进行定时的基本方法、8255A芯片的基本输入/输出控制方法、8259A进行中断控制的原理及方法及数码管显示控制的方法。这次课程设计，我将课本上的理论知识和实际的应用有机的结合起来，提高分析和解决问题的实际能力，通过对汇编语言程序代码的设计、编写、修改以提高自己实际编程能力。总的来说，这次课程设计有相当大的难度，但在庞大的网络