毕业设计（论文）-交通信号灯的控制

交通信号灯的控制1目录第一章课题简介1第二章具体方案221交通信号灯的控制222要求2第三章具体设计331电路原理332程序原理933关键代码段及原码分析11第四章测试1541测试过程中遇到的问题记录1542测试结果15第五章总结16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。交通信号灯的控制3第二章具体方案21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。2A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。22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001S的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T1/1MHZ1S，因此通道0的计数初值为100002710H。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3000BB8H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。交通信号灯的控制4第三章具体设计31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8255A1A0线分别与8086CPU的2A、1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CS000H，PB口地址为CS001H，PC口地址为CS002H，命令控制口地址为CS003H，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CS000H，PB口地址为CS002H，PC口地址为CS004H，命令控制口地址为CS006H。当CS0288H，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电路图交通信号灯的控制5交通信号灯的控制63硬件原理说明A8086各个引脚的连接方法。（1）引脚通常用此引线产生片选信号，当为1，0编BHEBHEA码时，在数据总线低8位和偶地址之间进行字节传送（）。0D7（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）5V,GND地CPU所需电源5V。GND为地线。CVCV（4）QS0ALE（ADDRESSLATCHENABLE）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，在地址周期状态，ALE有效，表1T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CSFFFFH。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/MINIMUN/MAXIMUN最小、最大工作模式选择信号，输入。MX此时MN/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8位数据输入；8位数据输出；STB选通信号；7DI07DO0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。OE其实，这就是8个D触发器。由于只用，所以用两片即可。15A0D该系统中时钟发生器是8284。B8255的内部结构交通信号灯的控制78255A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。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72。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72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STBSTROBE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。IBFINPUTBUFFERFULL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。INTRINTERRUPTREQUEST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ACKACKNOWLEDGE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（OUTPUTBUFFERFULL）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。交通信号灯的控制9INTR中断请求信号，输出，高电平有效。C8253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D0D72读/写控制逻辑及控制引脚CSA1A0I/O地址读操作RD写操作WR00000101001140H41H42H43H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23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。交通信号灯的控制1032程序原理流程图交通信号灯的控制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YN1，3绿灯灭2，4红灯不变1，3黄灯闪烁等待黄灯闪烁5次YN1，3红灯亮2，4绿灯亮8253延时30S2，4绿灯灭黄灯闪烁5次交通信号灯的控制1233关键代码段及原码分析DATASEGMENT设置数据段，以及端口地址分配PORTAEQU218HPORTBEQU219HPORTCEQU21AHPTCON8255EQU21BHPORT0EQU238HPORT1EQU239HPORT2EQU240HPTCON8253EQU241HDATAENDSCODESEGMENTASSUMEDSDATA,CSCODEINITMOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,PTCON8253MOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,PORT0MOVAX,2710HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL通道0工作方式3周期001SMOVDX,PTCON8253MOVAL,71HOUTDX,AL通道1工作方式1MOVDX,PTCON8253MOVAL,96HOUTDX,ALMOVDX,PORT2MOVAL,64HOUTDX,AL通道2工作方式3周期1S8253初始化完成MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,AL8255初始化A，B，C口均工作在方式0MOVDX,PORTAMOVAL,0OUTDX,ALMOVDX,PORTB交通信号灯的控制13MOVAL,0FHOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0FHOUTDX,AL灯初始化完成STAMOVDX,PORTAMOVAL,0A0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,50HOUTDX,AL1，3绿灯亮，2，4红灯亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL8253通道1赋值开始计时SCAN1MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN1；扫描PA7口FLA1MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,50HOUTDX,ALMOVCX,0TEST1MOVDX,PTCON8255；检测PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DX交通信号灯的控制14ANDAL,0FHMOVAH,ALMOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXANDAL,0FHXORAL,AHADDCL,ALCMPCL,9JNZTEST1闪烁5次MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,50HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0A0H1，3红灯亮，2，4绿灯亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL8253通道1赋值开始计时SCAN2MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN2FLA2MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTB交通信号灯的控制15MOVAL,0A0HOUTDX,ALTEST2MOVDX,PTCON8255MOVAL,88HOUTDX,ALMOVDX,PORTCINAL,DXANDAL,0FHMOVAH,ALMOVDX,PTCON8255MOVAL,88HOUTDX,ALMOVDX,PORTCINAL,DXANDAL,0FHXORAL,AHADDCL,ALCMPCL,9JNZTEST2闪烁5次CODEENDSENDSTA交通信号灯的控制16第四章测试41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，如果应用到街道上，不利于司机、行人把握；（2）在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特