课程设计报告(红绿灯微机原理)

微机原理与接口技术课程设计报告 题目 十字路口交通灯设计 系 别 年 级 09 专业 班 级 学号 学生姓名 指导教师 职 称 讲 师 设计时间 2011.12.27 目 录第一章 系统设计11.1题目要求11.2 方案论证11.3实施方案31.4 原理及说明3第二章 硬件设计42.1硬件结构42.2 硬件单元电路及相关说明52.2.1 8086的功能引脚图52.2.2可编程并行通信接口芯片8255A6第三章 软件设计93.1 设计流程图93.2 交通灯波形图103.3模块分析（流程图与部分核心代码及相关说明）103.3.1 8255A工作方式初始化及读取B端口的数据103.3.2 南北方向红绿灯工作情况113.3.3 东西方向红绿灯工作情况11第四章 系统调试134.1调试手段134.2 调试过程中的问题134.3解决办法14第五章 总 结15参考文献16第一章 系统设计1.1题目要求（PS下面有些看不清楚地，你只要用word2003打开就可以看到了，）一、任务：掌握通过8255A并行口传输数据的方法，以控制发光二级管的亮与灭。二、要求：用8255做输出口，控制十二个发光管亮灭，模拟交通灯管理。1.2 方案论证方案一：1.在某一南北方向和东西方向的十字路口，每个方向都有红，黄，绿三色交通信号灯，要求信号灯按下列规则变化：（1）首先使某一方向绿灯亮，另一方向红灯亮。当出现下述情况之一时，开始变灯：其一是红灯已亮30S；其二是红灯路口停留的车辆已达五辆。（2）变灯应遵循的规律：首先使绿灯闪烁5S（注：0.5S灭，0.5S亮，重复5次），接着绿灯灭，黄灯亮5S后，使得黄灯灭，红灯亮，紧接着使另一方向的红灯变为绿灯。在一个方向由绿灯变红灯的过程中，另一方向的红灯保持不变。初始化8255的工作方式东西方向红绿灯工作南北方向红绿灯工作初始化8253的工作方式图1-18255A和8253工作流程图2.画出硬件框图，编写控制程序。提示：用8253来实现定时和检测车辆。用8255A某一断口的6根线控制交通灯。对于检测车辆，假设另有传感器电路进行配合，此传感器电路每当有一辆车时，会发出一个脉冲信号。图1-2交通灯硬件控制框图方案二：（1） 通过8255A控制发光二极管，PB4-PB7对应黄灯，PC0-PC3对应红灯，PC4-PC7对应绿灯，以模拟交通路灯的管理。（2） 要完成本实验，必须先了解交通路灯的亮灭规律，设有一个十字路口1、3路口为南北方向2、4为东西方向，初始状态为四个路口的红灯全亮，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。延时一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3路口红灯亮，而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口的方向通车，延时一段时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到1、3路口方向，之后，重复上述过程。（3） 程序中设定好8255A的工作模式及三个端口均工作在方式0，并处于输出状态。（4） 各发光二级管共阳极，使其点亮应使8255A相应端口的位清0.初始化8255的工作方式东西方向红绿灯工作南北方向红绿灯工作图1-3红绿灯工作流程图1.3实施方案 经小组讨论后决定采用第二个方案，因为设计出来的程序是产品，是要出售，面向用户的，用户一般所需求的东西是物美价廉的，因此，方便，简单，低价格是设计所需要考虑的。方案二比方案一少用一个8253芯片，而且代码也相差不大，符合上述考虑，因此决定使用方案二。1.4 原理及说明在本次课程设计当中，本次设计采用的是软件定时（即通过汇编指令）实现的。而灯的亮与灭以及闪烁是用8255的B口和C口控制的，工作方式0，B口和C口均为输出。并行接口是以数据的字节的单位与I/O设备或控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送是并行的，即可以同时传递8位、16位、32位等。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+5单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0基本输入/输出方式。方式1选通输入/输出方式。方式2双向选通工作方式。由于实验中所用到的发光二级管是共阳极的,如图2-1所示,所以在为8255的B口和C口写数据时,对应的每一位有:0代表灯亮,1代表灯灭。 第二章 硬件设计2.1硬件结构交通灯在每天的变化规律并不相同，此课程设为了简化，只考虑了交通灯正常时的变化规律，即有如下规律变化：程序一开始，四个方向的灯全为红灯，接着变为黄灯闪烁，然后东西方向为红灯，南北方向为绿灯但不显示倒计时时间，倒计时间结束后，交通灯变成黄灯，闪烁几次后，东西方向变成绿灯，南北变成红灯，再变成黄灯，如此按交通灯的变化规则交替变化，采用的是为各个灯设置固定的亮持续时间。将8255A的RE和WR非信号端分别与8086的两个端口相对应连接起来，8255A的数据线和8086的数据端口相连接，RE和WR非信号都是8086发出的控制信号，当进行读数据时，从8255A传送到8086，如果为写信号时，由8086写向8255A。PC端口的低四位（PC0-PC3）分别设置为1,2,3,4路口的红灯；PC端口高四位（PC4-PC7）分别设置为1,2,3,4路口的绿灯；PB端口的高四位（PC4-PC7），分别置为1,2,3,4路口的黄灯。图2-1 实验原理硬件结构图2.2 硬件单元电路及相关说明2.2.1 8086的功能引脚图图2-2 8086引脚图通用引脚：1. GND(地)和Vcc电源。Vcc引脚接+5V电源， GND引脚接地。2. AD15AD0(Address Data Bus)地址/数据复用引脚，双向、三态。3. A19/S6A16/S3(Address/Status)地址/状态复用引脚，输出、三态。4. BHE/S7(Bus High Enable/Status)高8位数据线允许/状态复用引脚，输出、三态。5NMI(Non-Maskable Interrupt)非屏蔽中断请求引脚，输入，不受IF影响。6INTR(Interrupt Request)可屏蔽中断请求引脚，输入、高电平有效。7RD(Read)读信号，输出、三态、低电平有效。8CLK(Clock)时钟输入引脚。9RESET(Reset)复位引脚，输入、高电平有效。至少需要4个时钟周期的高电平。10READY(Ready)准备好引脚，输入、高电平有效。11.TEST(Test)测试引脚，输入、低电平有效，和WAIT指令结合使用。12.MN/MX(Minimum/Maximum Mode Control)最小/最大模式控制引脚，输入。2.2.2可编程并行通信接口芯片8255A1.8255的内部逻辑结构图2-3 8255内部逻辑结构图从图中可知，8255A由以下三部分组成：(1) 外设接口部分（数据端口A、B、C）1) 端口A。端口A内部包含一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。2) 端口B。端口B内部包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。3) 端口C。端口C内部包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。通过向芯片写入方式选择控制字，端口C可以被分成两个4位端口。(2) 内部逻辑（A组和B组控制电路）这两组控制电路，根据芯片内部的控制寄存器内容（存放着CPU输出的方式选择控制字）和“读/写控制逻辑”发出的读/写命令，控制两组端口的工作方式和读/写操作。A组控制电路控制端口A、端口C高4位（PC7PC4）。B组控制电路控制端口B、端口C低4位（PC3PC0）。（3）CPU接口部分1) 读/写控制逻辑电路 地址线A1和A0、CS（片选）、RD（读控制）、WR（写控制）、RESET（复位）信号的组合，用来控制8255A进行数据信息、状态信息和控制信息的传输。2) 数据总线缓冲器 它是一个8位的双向三态数据缓冲器，它是8255A与CPU数据总线的接口，所有数据的输入/输出，以及CPU用输出指令向8255A发出的控制字和用输入指令向8255A发出的控制字和用输入指令从8255A读入的外设状态信息，都是通过这个缓冲器传送的。2. 8255A的控制字1) 方式选择控制字D7D6D5D4D3D2D1D0特征位A组方式00=方式001=方式110=方式211=不用PA0=输出1=输入PC470=输出1=输入B组方式0=方式01=方式1PB0=输出1=输入PB0=输出1=输入PC030=输出1=输入注：8255A有三种工作方式方式0基本的输入/输出方式特点：a) 两个8位端口A、B及两个4位端口（端口C的高4位、低4位）中的任一端口，均可以作为输入端口或输出端口，且各端口均是独立的。b) 四个端口的输入或输出，可以有16种不同的组合，故可以适用于多种用途。c) 各端口输入时无锁存，输出时有锁存。方式1选通的输入/输出方式特点：a) 两个8位数据输入/输出端口（均带锁存功能）A和B，在端口C 的配合下工作。b) 端口C中有3位用于端口A的输入/输出控制，另有三位用于端口B的输入/输出控制，并且均提供中断逻辑。c) 若只有一个数据端口工作在方式1，那么另一个数据端口及端口C余下的五位可工作于方式0；若两个数据端口都工作于方式1，那么端口C余下的两位仍可由程序指定作为输入或输出位，也可进行置位/复位操作。方式2双向传输方式 特点： 只有A口可以工作在双向方式当A口工作在双向方式时，B口可以工作在基本型I/O（不需要联络线），也可以工作在选通型I/O（使用PC0、1、2做联络线）2) 端口C置位/复位控制字0D6D5D4D3D2D1D0 端口C置位、复位标志 任意值 端口C位选择 0复位，1置位第三章 软件设计3.1 设计流程图图3-1交通灯设计流程图3.2 交通灯波形图当南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮，当南北方向绿灯亮10秒后，南北方向黄灯亮，2秒后，转为东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，红灯亮12秒过程中，东西方向绿灯亮10秒后转为黄灯亮，黄灯亮2秒。南北向红灯黄灯绿灯12s10s15s东西向红灯黄灯绿灯15s10s图3-3 红绿灯工作波形图3.3模块分析（流程图与部分核心代码及相关说明）3.3.1 8255A工作方式初始化及读取B端口的数据通过PC端口初始化8255A芯片，使A,B,C三个端口都处于输出状态，读取端口B的工作状态，将东西方向和南北方向的黄灯都处于熄灭状态，红灯处于工作状态。MOV AL,82H MOV DX,IOCONPT ；写8255的控制字OUT DX,ALMOV DX,IOBPT ；读取B口的状态 IN AL,DXMOV BYTE PTR DS:0601H,ALMOV DX,IOCONPTMOV AL,80H ；写8255的控制字为80HOUT DX,AL 图3-1 8255A初始化3.3.2 南北方向红绿灯工作情况点亮1,3口（南北方向）的绿灯，2,4口的红灯继续点亮，经过一段时间后，熄灭1,3口的绿灯，黄灯开始闪烁。MOV DX,IOCPT MOV AL,B；写端口C MOV CX,8 ；起延时作用OUT DX,ALCALL DELAY1 ；延时CALL DELAY1OR AL,0F0H；AL高八位置1，熄灭1,3口绿灯 图3-2南北方向红绿灯工作3.3.3 东西方向红绿灯工作情况2,4口（东西方向）的黄灯点亮，接着绿灯点亮，1,3口的红灯点亮，2,4口黄灯闪烁，红灯全亮。MOV DX,IOBPT MOV AL,DS:0601HAND AL,B ；写端口B,将B6，B4置0 OUT DX,ALCALL DELAY2OR AL,B ；PC7、PC5置0，即2、4路口黄灯亮OUT DX,AL LOOP IOLED1 图 3-3东西方向红绿灯的工作MOV DX,IOCPTMOV AL,0F0H OUT DX,AL CALL DELAY2MOV AL,B ；C口为0F0H即红灯亮，绿灯灭OUT DX,AL第四章 系统调试 4.1调试手段 软件调试：调试工具：dice80881.利用dice8088完成代码的编辑，编译与连接（执行菜单项：“调试”，“编译程序”）。2.编译连接通过的程序通过RS323串口装载置实验硬件系统中（执行菜单项：“调试”-“编译程序”）。此操作必须在PC机与实验箱通信正常连接的前提下进行（在dice8088应用程序中状态栏中有联机信息）；造成联机时报的原因有：串口线未连接（重新连接串口线）；通信数据出错（关闭试验箱电源和dice8088应用程序，然后先打开实验箱电源，再执行dice8088应用程序）；硬件系统哦那个处于非接收状态（只有在实验箱上的第一位数码管显示P. 时方可装载程序，可通过按实验箱上的复位按钮使其恢复到P.状态）；3.运用程序：方法一、通过dice8088应用程序控制实验箱中得程序运用（执行菜单项;”调试”-“连续运行”）；方法二、通过实验箱的小键盘运行程序，先在P.状态下输入代码起始地址（本程序的起始地址为：11B0），后按小键盘上的执行按钮（EX），此时数码管的最高位显示程序运行提示符“”。在“”提示符下，PC机时无法实现对实验箱进行程序装载的，只有使实验箱恢复到“P.”方可装载；4.2 调试过程中的问题1) A,B,C三个端口如何分配红绿灯2) 如何读取8255A三个端口的内容3) 8255A的B端口没有赋初始值，程序怎么运行4) 对于红绿灯的延时不清楚4.3解决办法1) 问题一：A,B,C三个端口如何分配红绿灯 解决方案：PC端口的低四位（PC0-PC3）分别设置为1,2,3,4路口的红灯；PC端口高四位（PC4-PC7）分别设置为1,2,3,4路口的绿灯；PB端口的高四位（PC4-PC7）分别置为1,2,3,4路口的黄灯。2) 问题二：如何读取8255A三个端口的内容解决方案：MOV DX,IOBPT ；读取B口的数据 IN AL,DX3) 问题三：8255A的B端口没有赋初始值，程序怎么运行解决方案：我们只需要B端口的高四位，所以MOV DX,IOBPTMOV AL,DS:0601HOR AL,0F0H ；黄灯全灭OUT DX,AL4) 问题四：对于红绿灯的延时不清楚解决方案： PUSH AX PUSH CX MOV CX,0030H第五章 总 结在微机原理实验考试结束后的一周时间里，我们进行了微机原理的课程设计。以前从没有学过关于汇编语言的知识，到学习VB，C语言等汇编语言，再到这次的微型计算机原理，每次做课程设计，都充满着挑战和趣味。微型计算机原理起初学起来就感觉很有难度，。当知道要进行课程设计的时候，心里面感觉有些害怕和担心，担心自己不会或者做不好。但是当选完题目并且听过老师讲解该课题设计思路的时候，空白的脑子里浮现出了种种思路，并不断的尝试，最终尽自己最大的努力，把该课程做到最好。再该课程中有很多自己的感受，我相信有很多同学都会和我有一样的感受，那就是感觉汇编语言很神奇，充满着趣味。我们从刚开始的害怕，到实验中看到