微机实习报告-模拟交通信号灯控制系统

1、 课程设计任务书 课 程 名 称 微机原理及应用 院 部 名 称 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 钟小丹 金陵科技学院教务处制目 录1 绪论12 总体设计方案及说明23 系统硬件电路设计33.1 8086芯片工作原理33.2 8255A芯片工作原理43.3 各辅助芯片功能介绍63.3.1 74HC373芯片介绍63.3.2 74HC154芯片介绍73.4 系统电路原理9 3.4.1电路原理图及其工作原理9 3.4.2地址锁存模块11 3.4.3控制模块12 3.5 交通灯的工作方式介绍134 系统软件部分设计144.1 程序设计流程图144.2 源程序155系统调试与总

2、结18 5.1 源程序汇编18 5.2 仿真调试图19 5.3 心得体会216 参考文献221 绪论通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，加深对系统的理解和认识、提高微机系统的应用水平；学习和掌握汇编语言程序的编写和应用的方法，通过较大规模程序的编写，提高编写汇编语言程序的水平和学习程序的调试方法。进一步熟悉接口、8255A及其他芯片的使用。针对课堂重点讲授内容使学生加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了微机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。模拟交通

3、信号灯控制系统的设计设计一个模拟交通信号灯控制系统，要求：1）系统功能：十字路口信号灯东西向南北向各2组，每组用红黄绿3只LED模拟交通信号灯。开始：南北红灯、东西绿灯亮，之后南北红灯、东西黄灯亮，然后南北绿灯、东西红灯亮，然后南北黄灯、东西红灯亮，返回开始。2）给出系统设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理；3）画出程序框图并编写程序。2 总体设计方案与说明运用了8086CPU芯片以及74HC273芯片、74HC154芯片、8255A和键盘、显示器等辅助硬件电路，进行了交通信号灯的设计。进行了软件设计并编写了源程序。该信号灯具有十字路口信号指示的功能，并且通过对颜色和时间的设置，可对颜色和

4、时间的长短进行调整分析了现代交通和管理问题的现状结合城乡交通的实际情况设计出来的一种简单实用的交通信号灯的设计方案。首先把想得到的字符通过编写得到源程序，源程序经过编译之后送入8086CPU芯片，再通过锁存器和译码器找到相应的模块把数据通过交通信号灯显示出来。图2-1 交通灯原理图3 系统硬件部分设计3.1 8086芯片工作原理8086微处理器是16位机，16位微处理器比8位微处理器具有更大的寻址空间、更快的运算能力，更快的处理速度以及更完善的指令系统。芯片引脚为40根，20根地址线，16根数据线，其最大的地址空间为1MB。8086从功能上来说可以分成两个部分，总线接口单元BIU和执行单元EU

5、。BIU：负责与储存器或I/O接口交换信息，即8086与储存器货I/O接口之间的信息传送，都是由BIU负责进行的，即：（1）BIU从内存的指定部分取出指令，送到指令队列排队（2）取出执行指令时所需的操作数，送至EU部分。EU:负责指令的执行。特点：将CPU分为两个单元，可以使取指令和执行指令同时进行，减少了CPU为取指令而等待的时间，从而提高了CPU的利用率，提高了系统的运行速度。 8086微处理器的引脚功能可以分为3类：地址总线、数据总线、控制总线。（1）地址/数据总线AD15AD0 AD15AD0：地址/数据复用引脚，双向，三态。地址/数据总线分时复用。在总线周期开始时，用作地址总线的16

6、位，给出内存单元的地址；其他时间为数据总线，用于数据传输。（2）地址/状态总线A19/S6-A16/S3 A19/S6-A16/S3:地址/状态总线复用引脚，输出，三态。A19A16:输出访问存储器的20位地址的高4位地址A19A16。8086的20条地址线访问存储器时可寻址1MB内存单元；访问外部设备时，只用16条地址A15A0，可寻址64K个I/O端口。图3-1 8086处理器的接线图3.2 8255A芯片工作原理8255是一种通用的可编程多功能并行输入输出接口。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，并行接口是以数据的字节为单

7、位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位、32位等。用+5V单电源供电，8255能在以下三种方式下工作（如图3-2）：方式0-基本输入/出方式、方式1-选通输入/出方式、方式2-双向选通工作方式。8255的内部结构如图3-3所示，及引脚图如图3-4所示。图3-2 8255A方式选择控制字格式图3-3 8255A内部结构框图图3-4 8255A引脚图3.3 各辅助芯片功能介绍3.3.1 74HC373芯片介绍 74HC373是8位数据/地址锁存器，它是一种带清除功能的8D触发器。(1)1脚是复位CLR，低电平有效，当1脚是低电平时，

8、输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0，即全部复位；(2)当1脚为高电平时，11(CLK)脚是锁存控制端，并且是上升沿触发锁存，当11脚有一个上升沿，立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态，并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0D7的数据不变。原理图中，1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正

9、脉冲触发，低电平清除，用作8位地址锁存器。74HC373的芯片引脚图（如图3-5）和真值表（如表3-1）：图3-5 74HC373芯片引脚图 表3-1 74HC373真值表3.3.2 74HC154芯片介绍74HC154为 4 线16 线译码器，当选通端（G1、G2，电路图中为E1、E2）均为低电平时，可将地址端（ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。 如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74HC154还可作1线-16线数据分配器。引脚功能介绍A、B、C、D 译码地址输入端(低电平有效)G1、G2 选通端(低电平有效)015 输出端(低电平有效)74

10、HC154的引脚图（如图3-6）和真值表（如表3-2）：图3-6 74HC154的引脚图表3-2 74HC154的真值表3.4 系统电路原理3.4.1电路原理图及其工作原理图3-7 电路原理图电路工作原理：如图3-7，十字路口信号灯东西向南北向各2组，每组用红黄绿3只LED模拟交通信号灯。开始：南北红灯、东西绿灯亮，之后南北红灯、东西黄灯亮，然后南北绿灯、东西红灯亮，然后南北黄灯、东西红灯亮，返回开始。(1)8255A的D0-D7与CPU数据总线相连，D0-D7的值为8255A方式选择控制字，决定了8255A的工作方式。（2）8255A的RD端和WR端与8086的RD和WR相连，决定了8255

11、A的读写方式。（3）锁存器的Q0和Q1与8255A的A0和A1的相连，当A0和A1的输入都为0时，8255A的portA工作。（4）8255A的PA0到PA5分别与6个LED灯相连。3.4.2 地址锁存模块图3-8 地址锁存模块图模块功能介绍：当执行读操作时，8086的ALE引脚将产生一个正脉冲，触发U6、U7、U8三个锁存器，将行地址和列地址进行锁存。再通过74154进行译码得到输出。3.4.3 控制模块图3-9 控制模块图3.5 交通灯的工作方式介绍用12支发光二极管模拟交通信号灯，以8255A的PA口控制这12只发光二极管，由于8255A带负载能力有限，因此，在PA口语发光二极管之间用7

12、4HC154做驱动电路，PA口输出低电平时，信号灯亮；输出高电平时，信号灯灭。在正常情况下，A、B两车道的信号灯的控制状态有5种形式，即PA口控制功能及相应控制码如表3-3所示。表3-3 PA控制功能及相应控制码控制状态PA口控制码PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0未用未用B道绿灯B道黄灯B道红灯A道绿灯A道黄灯A道红灯A道放行，B道禁止A道警告，B道禁止A道禁止，B道放行A道禁止，B道警告A道禁止，B道禁止F3HF5HDEHEEHF6H11111111111101111101001100111110111110004 系统软件部分设计4.1.程序设计流程图南北绿灯亮东西红灯亮等

13、待8255延时4s时间是否到？初始化红灯全亮绿灯黄灯全灭南北绿灯闪烁5次，黄灯亮，东西红灯亮不变等待黄灯亮3s？延时4s南北红灯亮东西绿灯亮东西绿灯灭，黄灯亮NN图4-1 程序设计流程图4.2.源程序如下：CT_PORT EQU 006HA_PORT EQU 000HDATA SEGMENT LED DB 09H,0AH,24H,14H TIME DB 00HDATA ENDSSTACK SEGMENT 'STACK' DW 50 DUP(?) TOP LABEL WORDSTACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STAC

14、KSTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,STACK MOV SS,AX MOV SP,TOP MOV AL,80H MOV DX,CT_PORT OUT DX,AL MOV AL,0CH ;设置初始状态 MOV DX,A_PORT OUT DX,AL CALL DELAY MOV BX,OFFSET LED ;查询状态表 NEXT0: MOV AL, TIME XLAT MOV DX,A_PORT OUT DX,AL CALL DELAY CALL FLASH INC TIME CMP TIME,4 JZ RESET JMP NEXT0 RESET: MOV

15、TIME,0 JMP NEXT0DELAY PROC NEAR PUSH BX PUSH CX MOV BX,100NEXT1: MOV CX,1000 LOOP $ DEC BX JNZ NEXT1 POP CX POP BX RETDELAY ENDP DELAY0 PROC NEAR PUSH BX PUSH CX MOV BX,10NEXT4: MOV CX,1000 LOOP $ DEC BX JNZ NEXT4 POP CX POP BX RETDELAY0 ENDPFLASH PROC NEAR PUSH AX PUSH CX MOV CX,10 TEST AL,01H JNZ

16、CASE1 NEXT2: TEST AL,20H JNZ CASE2 NEXT3: POP CX POP AX RET CASE1: MOV DX,A_PORT CASE1NEXT: XOR AL,01H OUT DX,AL CALL DELAY0 LOOP CASE1NEXT JMP NEXT2 CASE2: MOV DX,A_PORT CASE2NEXT: XOR AL,20H OUT DX,AL CALL DELAY0 LOOP CASE2NEXT JMP NEXT3 FLASH ENDPCODE ENDS END START5 系统调试与总结5.1源程序汇编1、 将检查无错的电路原理图

17、LED.dsn复制到masm32文件夹内。2、 建立本实验汇编语言.ASM文件：(1)打开masm32文件夹(2)打开qeditor(应用程序编辑器)(3)将实验程序复制到打开的qeditor编辑窗口，并以LED.asm保存到当前的masm32文件夹中。3、 建立本实验批处理.BAT文件：(1)打开qeditor(应用程序编辑器)(2)打开pcl.bat文件：选中qeditor菜单栏中的fileopenpcl.bat(3)修改原有的pcl.bat文件中所有名字为syli项，将其更名为本实验名字LED(4)保存修改后的批处理文件：选中qeditor菜单栏中的filesave aspclLED.b

18、at4、 编译和连接：(1)打开qeditor(应用程序编辑器)(2)执行pclLED.bat文件：选中qeditor菜单栏中的filecmd promptpclLED回车。图5-1 pclLED5、 往8086CPU中添加可执行.EXE文件：（1） 打开电路原理图LED.dsn（2） 右击8086CPU，打开其属性窗口（Edit Properties）（3） 单击program file文件夹->选择可执行程序LED.exe->确定（OK）6、 调试仿真：（1） 单击电路原理图LED.dsn左下角的仿真开始按钮，观察LED亮灭的状态是否与相应的开关状态一致。（2） 随意拨动开关，观察LED亮灭的状态是否与相应的开关状态一致。（3） 单击电路原理图LED.dsn左下角的仿真停止按钮，仿真结束。5.2仿真效果图图5-2 初始化，红灯全亮 图5-3 南北绿灯亮，东西红灯亮 图5-4 南北黄灯亮，东西红灯亮图5-5 南北红灯亮，东