微机接口与技术利用8255并行接口控制LED发光二极管的亮灭来模拟十字路口交通灯直行和转向的控制.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 目录一 内容1二、 技术资料2三原理7四、电路图8五、 详细设计9六流程图10七代码11八调试过程及结果15九总结：18十、答辩19十一、参考资料211 内容利用8255并行接口控制LED发光二极管的亮灭来模拟十字路口交通灯直行和转向的控制。设计要求如下:设有一个十字路口，东西南北方向，初始态为4个路口的红灯全亮。之后，直行车道东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，转向灯东西路口的红灯亮，南北路口的绿灯亮。延迟一段时间后，直行道东西路口黄灯亮，南北路口红灯亮，转向灯保持不变。闪烁一段时间后，直行车道东西路口的红灯亮，南北路口的绿灯亮，转向灯东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮。延迟一段时间后，东西路口绿灯亮，南北路口黄灯亮，转向灯保持不变，之后，重复上述过程。二、 技术资料1、74LS1381）、74138译码器在本实验中的作用： 由于在对8255A写控制字时只有C口可以实现高四位输入，低四位输出，然而集成箱中的接口不够多，因此通过74138译码器实现动态的设置到计时2）、74138译码器的功能分析： Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 S3二进制译码器74138 S2 S1A2 A1 A0图一、74138译码器的引脚排列图和逻辑符号表1-3：74138译码器真值表 输入 输出S1 S1+S3 A2 A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y71 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 11 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 00 d d d d 1 1 1 1 1 1 1 1d 1 0 d d 1 1 1 1 1 1 1 12、8255A1）简介 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 图二、8255A8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。1）与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2）与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。图三、8255引脚图（2）B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。3）控制器8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图7.5所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出。（2）B组控制器：控制B口与下C口的输入与输出。2） 特性(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.(2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.3)引脚功能RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。4）、8255方式选择控制字说明：8255A工作方式：(1) 工作方式 0 ：这是 8255A 中各端口的基本输入 / 输出方式。它只完成简单的并行输入 / 输出操作， CPU 可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息，如果三个端口均处于工作方式 0 ，则可由工作方式控制字定义 16 种工作方式的组合 (2) 工作方式 1 ：被称作选通输入 / 输出方式。在这种工作方式下，数据输入 / 输出操作要在选通信号控制下完成。 (3) 工作方式 2 ：被称作带选通的双向传送方式。 8255A 中只允许端口 A 处于工作方式 2 ，可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。其有关的控制信号由端口 C 提供，并可向 CPU 发出中断请求信号。控制字格式如图四：图四：8255A芯片的控制字格式PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种；PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 不能工作于方式二；PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一或二。A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A1=0,A0=0时,PA口被选择;当A1=0,A0=1时,PB口被选择;当A1=1,A0=0时,PC口被选择;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择.5）、8255技术参数：主要参数说明：8255A工作最大电流为120MA,VCC=-5V+5V，I（DAR）工作电流最大为4MA。8255的输出电压不高，连接到LED时，最好加入一个驱动器起到电流放大的作用,其具体参数值说明如表3-1。表2、8255A技术参数说明8255A技术参数测试条件规范值单位大小输入低电平电压IL.输入高电平电压IHCC.输出低电平电压OL（数据端口）OL.输出低电平电压OL（外围端口）OL.输出高电平电压OH（数据端口）OR.输出高电平电压OH（外围端口）OH.达林顿驱动电流OAR.mA电源电流CCmA输入负载电流ILINmA输出浮动电流OFOR.VmA6）、8255A的逻辑图图五、8255A内部逻辑图三原理1）、8255A在本实验中的作用：通过8255A的三个I/O端口A口、C口、控制口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化。2）、8255的功能分析：PA、PC口均工作在方式状态。：PA0、PA3接红灯L8、L11，PA1接绿灯L9；PA2接黄灯L10， PC0PC1作为LED灯的低八位。3）、8255工作方式说明:方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。方式0的使用场合：同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。因此，传送中不要应答信号。输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。优点是程序简单，接口的硬件开销小。四、电路图 图六、8255A引脚图 /RD /WR RST8255CSA0A1JDJ0PA0PA1PA2PA3IORIOWRSTYIA0A1JD2J10L8L9L10L11 图七、交通灯（直） /RD /WR RST8255CSA0A1JDJ0PA0PA1PA2PA3IORIOWRSTYIA0A1JD1J8L8L9L10L11 图八、交通灯（转向）5、 详细设计1）方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 控制字1 0 0 0 0 0 0 0 80H2）直行车道inport1 equ 0ff00h-280hinport1a equ inport1+288hinport1c equ inport1+28ahinport1ct equ inport1+28bh3）转向车道inport equ 0ff00h-280hinporta equ inport+280hinportc equ inport+282hinportct equ inport+283h4）直行车道状态字L11 L10 L9 L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0 状态字 状态1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0924H 全红0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0264H 东西绿南北红0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 04A4H 东西黄南北红1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0909H 东西红南北绿1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0912H 东西红南北黄5）转向状态字L11 L10 L9 L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0 状态字 状态1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0924H 全红1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0909H 东西红南北绿0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0264H 东西绿南北红开始直走：东西绿，南北红转向：东西红，南北绿时延直走：东西黄，南北红转向：东西红，南北绿时延时延直走：东西红，南北绿转向：东西绿，南北红直走：东西红，南北绿转向：东西绿，南北黄设置两个8255A的A口，C口和控制口为全红时延六流程图七代码inport equ 0ff00h-280hinporta equ inport+280hinportc equ inport+282hinportct equ inport+283hinport1 equ 0ff00h-280hinport1a equ inport1+288hinport1c equ inport1+28ahinport1ct equ inport1+28bhcode segmentassume cs:codestart:xor ax,axxor dx,dxmov al,80hmov dx,inportctout dx,almov al,24h;全红mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,80hmov dx,inport1ctout dx,almov al,24h;全红mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delaylop:mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inport1cout dx,almov al,02hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,0a4h;东西黄，南北红mov dx,inport1cout dx,almov al,04hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inportcout dx,almov al,02hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,12h;东西红，南北黄mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inportcout dx,almov al,02hmov dx,inportaout dx,alcall delayjmp lopdelay proc nearmov bp,0aaaahs2:mov bx,0ffffhs1:dec bxjnz s1dec bpjnz s2retdelay endpdelay2 proc nearmov bp,1000ha2:mov bx,0ffffha1:dec bxjnz a1dec bpjnz a2retdelay2 endpcode endsend start八调试过程及结果 图九、全红 图十、直走：东西绿，南北红。转向：东西红，南北绿。 图十一、直走：东西黄，南北红。转向：东西红，南北绿。 图十二、直走：东西红，南北绿。转向：东西绿，南北红。 图十三、直走：东西红，南北黄。转向：东西绿，南北红。九总结：通过交通灯系统的模拟实验设计，我对微型计算机原理与接口技术的知识有更好的学习，加深了对芯片8255A的理解，对8255A芯片的A口、C口、CT口的初始化设计有了更好的了解，同时在对8255A芯片的工作方式选择，有了更好的认识选择。通过实验的硬件连接，使我认识到实验时独自动手能力的重要性，也使我认识到我的动手能力的欠缺，也使我认识到在以后的学习和其他工作时应对独自动手能力的培养。在课本上学得都是些理论知识，通过本次的实际操作，更加锻炼了我对所学知识的认知应用能力，对8255A芯片的编程的更为直观的应用理解。经过一个半星期的设计和操作，我认为此程序段虽然说比较通俗易懂，但这也存着很多的不足，经过对程序和设计的认真思考，我对控制程序做了如下的改进设想：对东西和南北的绿灯倒计时初值重装时可以采用同一个子程序，一个修改思想，是在初值重装时可以利用小键盘来进行手动设置，另一个改进思想是在控制程序中加入紧急情况的处理程序，既是要在紧急情况发生时采用中断来完成，但是由于我的能力有限，在本次课程设计并没有实现这些功能。在设计结束之后，我也对程序进行了认真的思考。我认为此程序段虽然说比较通俗易懂，但这也存着很多的不足，经过对程序和设计的认真思考，我对控制程序做了如下的改进设想：在控制程序中加入紧急情况的处理程序，既是要在紧急情况发生时采用中断来完成，但是由于我的能力有限，在本次课程设计并没有实现这些功能。不过通过本次课程设计，我对单片机不再感觉是那么难懂，和对程序控制硬件的理解，此次实验不但提高了我的实践能力和理论水平，而且对于我认识掌握各种操作技巧具有重大意义，使我的综合动手能力得到了很大的提高！经过课程设计，发现自己以前很多地方不足。我认为做实验，首先实验态度要端正，正确对待任何一个实验，有耐心，一步一步做下去，不断完善，切不可冒进，编程更需要脚踏实地，逐个子程序的调试。在这方面学校提供了良好的条件,遇到程序问题时我可以采用单步调试,查看寄存器里的数值,找出到底是哪步出现了问题,继而解决问题，实现预期功能。十、答辩问题1：不允许左转斜穿的设计。 图十四、单行道答：如图十四所示，不允许左转斜穿就只能直走和右转。就四条两两相交的单行道而言，共四种状态。第一种状态为直行时南北方向为红灯，东西方向为绿灯，右转时南北方向为绿灯，东西方向为红