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毕业设计论文
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交通灯的控制,毕业设计论文
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交通信号灯的控制 1 目 录 第一章 课题简介 . 2 第二章 具体方案 . 3 2.1 交通信号灯的控制 . 3 2.2 要求 . 3 第三章 具体设计 . 4 3 1 电路原理 . 4 3 2 程序原理 . 10 3 3 关键代码段及原码分析 . 12 第四章 测 试 . 16 4 1 测试过程中遇到的问题记录 . 16 4 2 测试结果 . 16 第五章 总结 . 17 nts 交通信号灯的控制 2 第一章 课题简介 交通信号灯的控制方法，其特征在于先进行初始化，即将设置好平面交叉路口的交通运行配时程序和标准时间输入到信号机的 主机和子机中；再待命，按通讯协议使子机进入正常状态，使主机与子机同步；后正常工作，主机驱动主机方向的信号灯工作，同时发射无线信号，子机接收无线信号，子机接收到一个正确的命令，修改本地时钟，使子机与主机时钟保持同步，并修改子机的信号灯灯色；接收到的信息不正确，子机的微处理器驱动子机方向的信号灯工作。本发明施工方便、省时，信号机主机与子机之间无需电缆，控制命令通过无线电传递，信号机制作简单；可靠性高，抗干扰能力强。 nts 交通信号灯的控制 3 第二章 具体方案 2.1 交通信号灯的控制 1 通过 8255A 并口来控制 LED 发光二极管的亮灭 。 2 A口控制红灯， B口控制黄灯， C口控制绿灯 。 3 输出为 0 则亮，输出为 1则灭 。 4 用 8253 定时来控制变换时间 。 2.2 要求 设有一个十字路口， 1、 3为南，北方向， 2、 4为东西方向，初始态为 4 个路口的红灯全亮。之后， 1、 3路口的绿灯亮， 2、 4路口的红灯亮， 1、 3 路口方向通车。延迟 30 秒后， 1、 3路口的绿灯熄灭，而 1， 3路口的黄灯开始闪烁（ 1HZ）。闪烁 5次后， 1、 3 路口的红灯亮，同 时 2、 4路口的绿灯亮， 2、 4路口方向开始通车。延迟 30秒时间后， 2、 4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁 5次后，再切换到 1、 3 路口方向。之后，重复上述过程。 分析题意，红，黄，绿灯 可 分别接在 8255 的 A 口， B 口和 C 口上，灯的亮灭可直接由 8086 输出 0， 1 控制。 30秒延时及闪烁由 8253 控制，由闪烁的实现方法方案： 设 8253 各口地址分别为：设 8253 基地址即通道 0地址为 04A0H；通道 1为 04A2H；通道 2为 04A4H；命令控制口为 04A6H。 黄灯闪烁的频率为 1HZ，所以想到由 8253 产生 一个 1HZ 的方波， 8255 控制或门打开的时间，在或门打开的时间内， 8253 将方波信号输入或门使黄灯闪烁。 由于计数值最大为 65535,1MHZ/65536的值远大于 2HZ,所以 采用两个计数器 级 联的方式 ,8253 通道 0 的 clock0 输入由分频器产生的 1MHZ 时钟脉冲，工作在方式 3即方波发生器方式，理论设计 输出 周期为 0.01s 的方波。 1MHZ 的时钟脉冲其重复周期为 T=1/1MHZ=1 s，因此 通道 0的计数初值为 10000=2710H。由此方波分别作为 clock1 和 clock2 的输入时钟脉冲，所以通道 1 和通道 2的输入时钟频率为 100HZ，通道 1 作计数器工作在方式 1，计数初值 3000=BB8H 既 30s， 计数到 则输出一个高电平 到 8255 的 PA7口， 8255 将 A 口数据输入到 8086， 8086 检测到高电平既完成 30s 定时。通道 2 工作在方式 3需输出一个 1HZ 的方波，通过一个或门和 8086 共同控制黄灯的闪烁， 三个通道的门控信号都未用，均接 5V 即可。 nts 交通信号灯的控制 4 第三章 具体设计 3 1 电路 原理 1 此方案是通过并行接口芯片 8255A 和 8086 计算机的硬件连接，以及通过8253 延时的方 法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。 如硬件连接图所示， 红灯（ RLED），黄灯（ YLEDD）和绿灯（ GLED）分别接在8255 的 A， B， C 口的低四位端口， PA0， PA1， PA2， PA3 分别接 1， 2， 3， 4路口的红灯， B， C 口类推。 8086 工作在最小模式，低八位端口 AD0AD7接到 8255 和8253 的 D0D7， AD8AD15通过地址锁存器 8282，接到三八译码器，译码后分别连到 8255 和 8253 的 CS片选端。 8253 的三个门控端接 +5V， CLOCK0 接由分频器产生的 1MHZ 的时钟脉冲， OUT0 接到 CLOCK1 和 CLOCK2， OUT1 接到 8086 的 AD18， 8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否 30S 定时到。 OUT2 产生 1MHZ 方波通过或门 和 8255 的 B口共同控制 黄灯的闪烁 。 8255 三个口全部工作在方式 0 既基本输入输出方式， 红绿灯的转换由软件编程实现。 由于 8255A 与 8086CPU 是以低八位数据线相连接的，所以应该是 8255A 1A 0A 线分别与 8086CPU 的 2A 、 1A 线相连，而将 8086 的 0A 线作为选通信号。如果是按 8255A 内部地址来看，则在图中它的 地址是 PA 口地址即 (CS+000H)， PB口地址为 (CS+001H)， PC 口地址为 (CS+002H)，命令控制口地址为 (CS+003H)，其中， CS 为 8255 片选信号 CS 的首地址；若是按 8086CPU 地址来看，则 8255A 的地址是 PA口地址即 (CS+000H)， PB 口地址为 (CS+002H)， PC 口地址为 (CS+004H)，命令控制口地址为 (CS+006H)。当 CS 0288H，则 PA口地址为 0288H， PB 口地址为 028AH， PC 口地址为 028CH，命令控制口地址为 028EH。 2 电路图 nts 交通信号灯的控制 5 nts 交通信号灯的控制 6 3硬件原理 说明 ： A.8086 各个引脚的连接方法。 （ 1） BHE 引脚：通常用此引线产生片选信号，当为 BHE 1，0A 0编码时，在数据总线低 8位和偶地址之间进行字节传送（0AD7AD） 。 （ 2） CLK（ Clock） 时钟信号（输入）： CLK 为 CPU 和总线控制器提供基本的定时脉冲。时钟周期是非对称的，当它为有效高电平的时间和时钟周期的比为33时，提供最佳的内部定时。由 8284 时钟发生器产生， 8086CPU 使用的时钟频率，因芯片型号不同，时钟频率不同。这里采用 5MHz。 （ 3）CCV(+5V),GND(地 )： CPU 所需电源CCV 5V。 GND 为地线。 （ 4） QS0ALE（ Address Latch Enable） 地址锁存允许信号，输出高电平有效，作地址锁存器 8282/8283 的片选信号，在 1T 地址周期状态， ALE 有效，表示AB、 DB 上传送的是地址信息，将它锁存。这是由于 AB、 DB 分时复用所需要的，ALE 信号线不能悬空。如图所示，加入 2片地址锁存器 8282。 （ 5） RESET:复位信号，输入，高电平有效。 8086 接到复位信号后，停止现行操作，并初始化段寄存器 DS,SS,ES，标志寄存器 PSW，指令指 针 IP 和指令队列，而使 CS=FFFFH。 RESET 信号至少保持四个周期以上的高电平，当它变为低电平时 (一个下降沿 )， CPU 执行重启过程， 8086 将从地址 FFF0H 开始执行指令。通常 FFFF0H 单元开始的几个单元中存放一条 JMP 指令，将入口转到引导和装配程序中，从而实现对系统的初始化 ,引导监控程序或操作系统程序。由于出现突然断电或其它情况时， 8086 可能正在执行交通灯程序，现有的地址丢失，应按下RESET 键重新开始。另外，应将 8255A 与 8086 的 RESET 线相连，保持同步。 （ 6） MN/MX (Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式选择信号，输入。此时 MN/MX 接 5V，构成单处理器系统，系统控制信号由 CPU 提供。 接下来，对 8282 芯片作一下说明： 7DI0DI:8 位数据输入；7DO0DO:8 位数据输出； STB:选通信号； OE ：输出允许信号，在不带 DMA 控制器的 8086 单处理器系统中，它接地。 其实，这就是 8 个 D触发器。由于只用15AD0AD，所以用两片即可。 该系统中时钟发生器是 8284。 B.8255 的内部结构 nts 交通信号灯的控制 7 8255A 是一个 40 引脚的双列直插式集成电路芯片 按功能可把 8255A 分为三个逻辑电路部分，即：口电路、总线接口电路和控制逻辑电路 。 （ 1）口电路 8255A 共有三个 8 位口，其中 A口和 B 口是单纯的数据口，供数 据 I/O 使用。而 C 口则既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现 A 口和 B 口的控制功能 （ 2）总线接口电路 总线接口电路用于实现 8255A 和单片微机的信号连接。其中包括： （ a）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器为 8位双向三态缓冲器，可直接和 80C51 的数据线相连，与 I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。 （ b）读 /写控制逻辑 与读写有关的控制信号有 CS 片选信号（低电平有效） RD 读信号（低电平有效） WR 写信号（低电平有效） A0、 A1 端口选择信号。 8255A 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。 RESET 复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除，各端口被置为输入方式。 读写控制逻辑用于实现 8255A 的硬件管理：芯片的选择，口的寻址以及规定各端口和单片微机之间的数据传送方向。 nts 交通信号灯的控制 8 （ c）控制逻辑电路 控制逻辑电路包括 A组控制和 B组控制，合在一起构成 8 位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字 8255A 工作方式及数据 I/O 操作 （ 1） 8255A 的工作方式 8255A 共有三种工作方式，即方式 0、方式 1、方式 2. （ a） 方式 0 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。 （ b）方式 1 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。具体定义见表 7 2。可见 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。 （ c）方式 2 双向数据传送方式 只有 A口才能选择这种工作方式，这时 A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用 C 口的五位线作控制线，信号定义如表 7 2 所示。方式 2 适用 于查询或中断方式的双向数据传送。如果把 A口置于方式 2 下，则B口只能工作于方式 0. （ 2）数据输入操作 用于输入操作的联络信号有： STB(StroBe) 选通脉冲，输入，低电平有效。 当外设送来 STB 信号时，输入数据装入 8255A 的锁存器。 IBF(Input Buffer Full) 输入缓冲器满信号，输出，高电平有效。 IBF 信号有效，表明数据已装入锁存器，因此它是一个状态信号。 INTR(INTerrupt Request) 中断请求信号，高电平有效，当 IBF 数据输入过程：当外设准备好数据输入后，发 出信号，输入的数据送入缓冲器。然后IBF 信号有效。如使用查询方式，则 IBF 即作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，当信号由低变高时，产生 INTR 信号，向单片微机发出中断。单片微机在响应中断后执行中断服务程序时读入数据，并使 INTR 信号变低，同时也使 IBF 信号同时变低。以通知外设准备下一次数据输入。 （ 3）数据输出操作 用于数据输出操作的联络信号有： ACK(ACKnowledge) 外设响应信号输入，低电平有效。 当外设取走输出数据，并处理完毕后向单片微机发回的响应信号为高，信号由低变高 (后沿 )时，中断请 求信号有效。向单片微机发出中断请求。 OBF（ Output Buffer Full） 输出缓冲器满信号，输出，低电平有效。 当单片微机把输出数据写入 8255A 锁存器后，该信号有效，并送去启动外设以接收数据。 nts 交通信号灯的控制 9 INTR 中断请求信号，输出，高电平有效。 C 8253 定时计数器 8253 内部可分为 6 个模块，每个模块的功能 如下： (1) 数据总线缓冲器及数据总线 D0 D7 (2) 读 /写控制逻辑及控制引脚 CS* A1 A0 I/O 地址 读操作 RD* 写操作 WR* 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 40H 41H 42H 43H 读计数器 0 读计数器 1 读计数器 2 无操作 写计数器 0 写计数器 1 写计数器 2 写控制字 (3) 控制字寄存器 在初始化编程时， CPU 写入方式控制字到控制字寄存器中，用以选择计 数通道及其相应的工作方式。 (4) 计数通道 0、计数通道 1、计数通道 2 3个计数通道内部结构完全相同。每个计数通道都由一个 16位计数初值寄存器、一个 16 位减法计数器和一个 16 位计数值锁存器组成 计数初值存于预置寄存器，在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值。 nts 交通信号灯的控制 10 3 2 程序原理 流程图 nts 交通信号灯的控制 11 初始化 8255， 8253 红灯全亮 绿灯黄灯全灭 1， 3 绿灯亮 2， 4 红灯亮 等待 8253 延时 30s 时间是否到？ Y N 1， 3 绿灯灭 2， 4 红灯不变 1， 3 黄灯闪烁 等待黄灯闪烁 5 次？ Y N 1， 3 红灯亮 2， 4 绿灯亮 8253 延时 30s 2， 4 绿灯灭 黄灯闪烁 5 次 nts 交通信号灯的控制 12 . 3 3 关键代码段 及原码 分析 DATA SEGMENT; 设置数据段，以及端口地址分配 PORTA EQU 218H PORTB EQU 219H PORTC EQU 21AH PTCON8255 EQU 21BH PORT0 EQU 238H PORT1 EQU 239H PORT2 EQU 240H PTCON8253 EQU 241H DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE INIT: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX, PTCON8253 MOV AL,36H OUT DX,AL MOV DX,PORT0 MOV AX,2710H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL;通道 0工作方式 3 周期 0.01s MOV DX, PTCON8253 MOV AL,71H OUT DX,AL;通道 1工作方式 1 MOV DX, PTCON8253 MOV AL,96H OUT DX,AL MOV DX,PORT2 MOV AL,64H OUT DX,AL;通道 2工作方式 3 周期 1s 8253 初始化完成 MOV DX, PTCON8255 MOV AL,80H OUT DX,AL;8255 初始化 A， B， C口均工作在方式 0 MOV DX,PORTA MOV AL,0 OUT DX,AL MOV DX,PORTB nts 交通信号灯的控制 13 MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0FH OUT DX,AL;灯初始化完成 STA: MOV DX,PORTA MOV AL,0A0H OUT DX,AL MOV DX,PORTB MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,50H OUT DX,AL;1， 3 绿灯亮， 2， 4红灯亮 MOV DX,PORT1 MOV AX,0BB8H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL;8253 通道 1赋值 开始计时 SCAN1: MOV AL,0 MOV DX,PTCON8255 MOV AL,90H OUT DX,AL MOV DX,PORTA IN AL,DX AND AL,0FH CMP AL,1 JNZ SCAN1；扫描 PA7 口 FLA1: MOV DX, PTCON8255 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTB MOV AL,50H OUT DX,AL MOV CX,0 TEST1: MOV DX,PTCON8255；检测 PB7 MOV AL,82H OUT DX,AL MOV DX,PORTB IN AL,DX nts 交通信号灯的控制 14 AND AL,0FH MOV AH,AL MOV DX,PTCON8255 MOV AL,82H OUT DX,AL MOV DX,PORTB IN AL,DX AND AL,0FH XOR AL,AH ADD CL,AL CMP CL,9 JNZ TEST1;闪烁 5次 MOV DX, PTCON8255 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,PORTA MOV AL,50H OUT DX,AL MOV DX,PORTB MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0A0H;1， 3红灯亮， 2， 4绿灯亮 MOV DX,PORT1 MOV AX,0BB8H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL;8253 通道 1赋值 开始计时 SCAN2: MOV AL,0 MOV DX,PTCON8255 MOV AL,90H OUT DX,AL MOV DX,PORTA IN AL,DX AND AL,0FH CMP AL,1 JNZ SCAN2 FLA2: MOV DX, PTCON8255 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTB nts 交通信号灯的控制 15 MOV AL,0A0H OUT DX,AL TEST2: MOV DX,PTCON8255 MOV AL,88H OUT DX,AL MOV DX,PORTC IN AL,DX AND AL,0FH MOV AH,AL MOV DX,PTCON8255 MOV AL,88H OUT DX,AL MOV DX,PORTC IN AL,DX AND AL,0FH XOR AL,AH ADD CL,AL CMP CL,9 JNZ TEST2;闪烁 5次 CODE ENDS END STA nts 交通信号灯的控制 16 第四章 测 试 4 1 测试过程中遇到的问题记录 (1) 本电路没有设置显示倒计时的七段 LED 数码管，
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