微机原理与接口技术课程设计报告交通灯控制

1、 课课程程设设计计报报告告 课程 微机原理与接口技术 题目 交通灯控制 系 别 物理与电子工程学院 年 级 08 专 业 电子科学与技术 班 级 电科（2）学 号 0502082（01 02 04 17） 学生姓名 指导教师 职 称 讲师 设计时间 2011.4.24.8 常熟理工学院课程设计报告 1 目录 前前 言言.2 第一章第一章 题目要求题目要求 .3 第二章第二章 方案设计与论证方案设计与论证.4 第三章第三章 结构框图与设计步骤结构框图与设计步骤.5 3.1 电路原理.5 3.2 系统原理.6 3.3 系统分析与设计.7 3.3.1 红绿灯循环点亮功能设计.7 3.3.2 数码管实

2、现计数功能.7 第四章第四章 结果与分析结果与分析.10 4.2 硬件图.10 课程设计小结课程设计小结.11 参考文献参考文献.12 附录附录.13 常熟理工学院课程设计报告 2 前 言 交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。 广泛用于十字路口,车站, 码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计 算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯, 交通灯的 数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁 警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。 还可以根据主

3、、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿 色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯 红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过 时，照相机就把车辆拍下。 程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序组成。包括对 8255 可编程器件的 编程。 常熟理工学院课程设计报告 3 第一章 题目要求 内容：用微机原理实验箱，通过 8255 实现十字路口交通红绿灯控制，让 6 个 led 分 别表示南北方向和东西方向红黄绿灯。（要求用 led 显示倒计时，或者利用 8253 实现定 时可调） 绿色 6 秒，黄色

4、2 秒 红色 8 秒 南北方向南北方向 东西方向东西方向 红色 8 秒 绿色 6 秒，黄色 2 秒 南北方向南北方向 东西方向东西方向 北北 西西 东东 南南 1.1 实际交通灯分布图 常熟理工学院课程设计报告 4 第二章 方案设计与论证 设计中使用了 8255a 可编程并行接口实现了，对南北、东西方向交通的分别计时、 分别控制,对两个方向车辆的通行时间分别计时。 城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西走向和南北走向的红绿灯的状 态和转换顺序,关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时,正是基于以上考虑,按 照设计要求设计如下: 1南北方向车辆放行 6 秒钟。即南北方向绿灯和东西方向

5、的红灯同时点亮 6 秒钟； 26 秒钟后，南北方向的黄灯亮 2 秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时东西方向 仍维持红灯点亮。 3南北方向黄灯亮 2 秒钟后，转为东西方向放行 6 秒钟。即南北方向的红灯和东西 方向的绿灯同时点亮 6 秒钟； 4东西方向放行 6 秒钟后，转为东西方向的黄灯亮 2 秒钟，以警示将切换红绿灯。 此时南北方向仍维持红灯点亮。 5东西方向的黄灯亮 2 秒钟后转为南北方向放行 6 秒钟。如此循环重复。 常熟理工学院课程设计报告 5 第三章 结构框图与设计步骤 3.13.1 电路电路原理原理 本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电 路内部已经连接，用

6、户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路 的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图 1 所示。硬件电路由发光二 极管模块、8255 可编程并行接口模块组成。 实验的对应接线关图系图如下所示： d0 34 d1 33 d2 32 d3 31 d4 30 d5 29 d6 28 d7 27 rd 5 wr 36 a0 9 a1 8 reset 35 cs 6 pa0 4 pa1 3 pa2 2 pa3 1 pa4 40 pa5 39 pa6 38 pa7 37 pb0 18 pb1 19 pb2 20 pb3 21 pb4 22 pb5 23 pb6 24 pb7 25 pc0 14

7、 pc1 15 pc2 16 pc3 17 pc4 13 pc5 12 pc6 11 pc7 10 u1 8255a d? led-red d? led-green d? led-yellow r1 200r r3 200r +5v d? led-red r2 200r d? led-green d? led-yellow r4 200r r5 200r r6 200r 3.1 实验原理图 常熟理工学院课程设计报告 6 3.23.2 系统原理系统原理 3.2.1 8255 的工作原理 1.8255a 的内部结构: 3.2.1 8255a 内部结构图 1)数据总线缓冲器:这是一个双向三态的 8

8、位数据缓冲器，它是 8255a 与微 机系统数据总线的接口。 2)三个端口 a，b 和 c:a 端口包含一个 8 位数据输出锁存器和缓冲器，一个 8 位数据输入锁存器。b 端口包含一个 8 位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一 个 8 位数据输入缓冲器。c 端口包含一个 8 位数据输出锁存器和缓冲器，一个 8 位数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。 3) a 组和 b 组控制电路:这是两组根据 cpu 输出的控制字控制 8255 工作方 式的电路，它们对于 cpu 而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收 cpu 输出的一字节方式控制字或对 c 口按位复位字命令。 4)读写控制逻辑:用来控制

9、把 cpu 输出的控制字或数据送至相应端口，也由 它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到 cpu。 2.8255a 的 工作方式: 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-双向选通输入输出方式。 常熟理工学院课程设计报告 7 3.33.3 系统分析与设计系统分析与设计 3.3.13.3.1 红绿灯循环点亮功能设计红绿灯循环点亮功能设计 8255 的三个端口都可以作为基本的输入和输出端口，要实现点亮 led，只 要把 8255 的某一个端口作为 led 的一端，通过控制端口值来实现控制 led 的亮 和灭。因为红绿灯在工作时总是南北红灯东西绿灯先亮一段时间，

10、然后黄灯过 度到点亮南北绿灯，东西红灯，由此，我们知道程序运行时在不断重复着相同 的工作。 本次课程设计，我们通过 8255 的 c 口来控制红绿灯，由图 3.1 所示。通过 程序： mov al,0f9h mov dx,0ff2ah out dx,al 实现先点亮南北绿灯和东西红灯；通过延时程序： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 dec bx jnz delay1 实现让南北绿灯和东西红灯点亮的状态维持一段时间。根据这个思路，我们可 以依次实现点亮其它各种灯，当南北和东西方向的等都点亮一次后，我们要让 程序返回到循环的

11、开始状态，只需要一个无条件跳转语句 jmp 就可实现。 3.3.23.3.2 数码管实现计数功能数码管实现计数功能 如图 3.3.2 数码管显示电路，要实现数码管显示，要给数码管两个数据： 段码和位码。 常熟理工学院课程设计报告 8 3.3.2 数码管显示电路 本课程设计把 a 口输出作为数码管的段码，把 b 口的输出作为数码管的位 码，由于显示的时间比较短，所以我们只需要采用一个数码管，通过语句： mov al,0feh mov dx,0ff29h out dx,al 实现只让最右面的一个数码管工作，节省了资源。 为了减小实验的难度，本次课程设计延时并没有采用 8253 实现准确的定时， 只

12、是采用了如下的一种延时程序，延时时间只能粗略估计： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 dec bx jnz delay1 由此延时程序我们大约课实现 6s 的延时时间，所以在显示的时候，我们可以让 bx 在 3 的倍数的数值时实现数值的变化，即 bx=18 的时候数码管显示 6，bx=15 的时候数码管显示的值变为 5，以此类推，最终实现延时结束，数码管显示的 值也变为最小。 具体的显示程序如下所示： 常熟理工学院课程设计报告 9 disp proc near push ax push bx push dx mov dx,

13、0ff28h cmp bx,18 jz disp6 cmp bx,15 jz disp5 cmp bx,12 jz disp4 cmp bx,9 jz disp3 cmp bx,6 jz disp2 cmp bx,3 jz disp1 jmp lend disp6:mov al,82h out dx,al jmp lend disp5:mov al,92h out dx,al jmp lend disp4:mov al,99h out dx,al jmp lend disp3:mov al,0b0h out dx,al jmp lend disp2:mov al,0a4h out dx,al

14、jmp lend disp1:mov al,0f9h out dx,al jmp lend lend:pop dx pop bx pop ax ret disp endp 这是一个延时的过程，在上述程序点亮各种交通灯的同时，在延时的子程 序中加入调用显示过程的程序，最终课实现数码管的显示功能。调用的程序如 下： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 call disp dec bx 常熟理工学院课程设计报告 10 jnz delay1 第四章 结果与分析 4.24.2 硬件图硬件图 硬件连接图如图 4.2 所示。 4.2 实验

15、硬件图 程序正常运行后，数码显示管会由 6 逐次减 1，同时南北绿灯和东西红灯 点亮，直到数码管显示的数字减到 1，此时，南北绿灯熄灭，南北黄灯点亮， 数码显示管显示由 2 开始的数计时，2s 后，东西绿灯和南北红灯点亮，其它的 等都熄灭，数码管会再次由 6 进行减 1 计数，6s 后，数码管由 2 开始的数计时， 同时东西黄灯点亮，计时 2s 后，南北绿灯和东西红灯会再次点亮，之后会一直 重复上述现象，达到了题目的要求，实现交通灯得目的。 常熟理工学院课程设计报告 11 课程设计小结 通过这次课程设计，让我在课本的基础上，更深入的了解了各种芯片的用 法和程序的完成过程，调试方法及技巧。在这一

16、星期微机接口的课程设计，我 对微机接口芯片有了更进一步的了解。这次实验通过使用 8255 可编程并行接口 实现了对南北、东西方向交通的分别控制。 在本次的实验中我们还学到了不少动手实践的经验，对以后的学校、工作， 都是有很大的帮助的。比如：如何从设计好的电路图中合理的在电路板上安排 电路、如何提高电路的可靠性都不是在课本中所能学到的。 这次课程设计，再次告诉了我们，做实验或其他任何事情的时候都需要有 足够的细心与耐心。在实验过程中，总会碰到许多的叫扎实的实际问题，因此 我们不仅需要比较扎实的基础知识，还要有较强的心理素质。当实验的结果与 预想的不一致且多次的实验的数据都达不到正确的要求时，不应

17、该心浮气躁、 气馁甚至放弃，而是应该和自己的搭档交流，理清思路，分析导致出错的原因。 必要时，可以把自己的想法与老师交流，请老师给予提示、指导。 常熟理工学院课程设计报告 12 参考文献 1 朱金钧 麻新旗等 微型计算机原理及应用技术 机械工业出版社 2005.7 2 汤书森主编 微机原理与接口技术实验与实践教程 清华大学出版社 2008.2 3 彭虎 周佩玲 傅忠谦 微机原理里与接口技术(第 2 版) 电子工业出版 社 2008.4.1 4 冯博琴 吴宁主编 微机原理里与接口技术(第 2 版) 清华大学出版社 2007.8 5 陈小竹主编 微机接口实践指导书 中国计量信息工程院 2005.3

18、 6 汪汝 主编 微机原理与接口技术实验指导书 武汉理工大学华夏学院 计算机专业实验室 2010.9 常熟理工学院课程设计报告 13 附录附录 code segment assume cs:code org 11b0h start: ;8255 初始化 mov al,80h mov dx,0ff2bh out dx,al xor al,al mov dx,0ff28h out dx,al mov dx,0ff2ah out dx,al mov al,0feh mov dx,0ff29h out dx,al ;主程序 lopsn: ;南北绿灯，东西红灯亮 mov al,0f9h mov dx,0

19、ff2ah out dx,al mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 call disp ;显示程序调用 dec bx jnz delay1 ;南北黄灯亮 mov al,0edh mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,7 delay2: mov cx,0ffffh delay22:loop delay22 call disp dec bx jnz delay2 ;南北红灯，东西 红绿灯亮 mov al,0f6h mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,19 delay3: mov cx,0ffffh delay33:loop delay33 call disp dec bx jnz delay3 常熟理工学院课程设计报告 14 mov al,0deh;东西黄灯亮 mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,7 delay4: mov cx,0ffffh delay44: loop delay44 call disp dec bx jnz delay4 jmp lopsn ;显示过程 disp proc near pu