基于8086的交通信号控制器的设计详细

1、基于8086的交通信号控制器的设计报告这次课程设计,我们的任务是:基于8086的交通信号控制器的设计.8086系统是我们这个学期学习的主线方向,我们将在8086系统的基础上完成交通信号控制器的设计,其具体功能是:1.显示十字路口东西、南北2个方向的红、黄、绿的指示状态.2.实现正常的倒计时功能.用2组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯30s，绿灯50s，黄灯5s.3.按S1键能实现特殊的功能，显示倒计时的2组数码管闪烁，计数器停止计数并保持在原来的状态;东西、南北路口均显示红灯状态;特殊状态解除后能继续计数.4.按S2键实现总体清零功能.计数器由初始状态计数，对应的指示灯亮.

2、1.2设计思想在此次设计过程中，我们选择了数码管、发光二极管、8255A和8086来控制实现交通灯按设计要求工作.1）硬件部分1、LED设计说明:用LED作为倒计时时间的显示器,LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势.LED与LCD的功耗比大约为10:1，利用LED技术,可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器,LED是发光二极管属于二极管的一种,LCD是液晶显示器，两者相差太多但是用LED的点阵也能组成显示器，适用于户外大屏幕显示,分辨率较低,LED与LCD具体比较如下图表1-1:LCD与LED的比较LCD液晶显示器，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象，

3、具有零辐射，低耗能,散热小，纤薄轻巧，精确还原图象,显示字符锐利，屏幕调节方便，可视角度小，响应时间过慢，亮度可对比度低等特点LED发光二极管，是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描技术，具有耗电少，使用寿命长，成本低,亮度高，故障少,视角大，视角大,可视距离远的特点通过分析和对比,LED显示器要较优于LCD显示器，因此本实验选择LED2、8255设计说明:用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口.8255有三个并行输入输出口，可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制.解决方案是:PB0PB7接模拟灯二极管,PA0PA7接7段二极管的段选,P

4、C0PC3接7段二极管的位选,PC4PC7与开关相连，处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接，用于完成硬件方面的实验正常通信.其芯片比较说明:如下表:表1-2:8255A与8251芯片的比较比较内容8255A芯片8251A芯片通信方式并行串行数据传送方式数据的各位冋时传送，数据一位一位地顺序传送,，内部组成8155内有256字节RA米和一个定时计数器.8255没有特点通信线路较8251复杂通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信输入/输出编程较为灵活编程较8255不够灵活应用范围使用十分方便，传输距离近，成本较咼传输距离远，使用不方便，但传输速度慢，降低成本，初始化特点8255A直接位清0/置1

5、功能简8251在初始化时,必须重新化了接口控制设置模式寄存器的格式.2)、软件部分根据硬件需求采用8255A芯片,为实现对通信的控制,采用汇编语言,分别编程控制8255的工作方式,在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制,根据需求分析可采用8255的方式0下工作具体如下设置:硬件连接说明:8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化,PA0PA7接7段LED灯的段选码,，完成LED显示器的段选,PC0PC3接LED显示器的位选码用以完成位选,PC4-PC7接开关，以完成初值接收初始化8255后.利用汇编语言编写访问控制程序,控制

6、绿灯的显示倒记时间,它与红灯的显示时间是相同的,编写控制程序控制黄灯的闪烁时间,当绿灯的显示时间结束后切换到黄灯,再切换到红灯,如此循环下去.二、硬件设计2.1选择芯片8255A、8255A在本实验中的作用:通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化.、8255A的功能分析：PA、PB、PC三口均工作在方式0状态.:PB2PB3接黄灯,PB4PB5接红灯;PB0PB1接绿灯,PA0PA7作为段选码;PC0PC1作为位选码.我们采用的是将PC口分成两部分使用,PC0-PC3作为位选码,PC4-PC7作为输入口，接收开关输入的初值信息将在用825

7、5A前首先要对它进行初始化,设置它的方式选择控制字.、8255A工作方式0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,三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出.其功能为:两个8位通道:通道A、B.两个四位通道:通道C高4位和低四位；任何一个通道可以作输入/输出;(3)输出是锁存的;输入是不锁存的;在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合.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

8、的硬件开销小.查询式传输时,要先查询一个外设的状态,当该状态表示外设已准备好时,方能开始查询传输,否则CPU将继续查询.但在方式0,没有规定固定的应答信号,所以,这时将通道A、B作为数据通道,把通道C的4个位(高4位或低4位)规定为输出口,用来输出一些控制信号,而把通道C的另外4个位规定为输入口,用来输入外设的状态.这样利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作.、8255A方式选择控制字说明：控制字格式如图1-2:6DSSD3环DDo1盒组工作育式A口I/Oc?cI/OB口I/OI/O证位。口式Q0式01输入L输入01冇式11報入犠入L右式Ln希出1020揄出输出图1-2:8255A芯片的控

9、制字格式参数说明:d7=i工作方式控制标志.d6d5组合设定A口工作方式：00方式0、01方式1、10/11方式2.D4设定A口的输入/输出,D4=1输入D4=0输出.D3C口高位输入/输出选择,d3=1输入d3=0输出.d2b口工作方式选择,d2=1方式1;D2=0方式0.DB口输入/输出选择D=1输入D=0输出.D0设定C口低位输入/输出D0=1输入D0=0输出.5）、8255A技术参数：主要参数说明:8255A工作最大电流为120米A,VCC=-5V+5V,I（DAR）工作电流最大为4米A.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

10、3-1.表1-3:8255A技术参数说明6)8255A技术参数测试条件-规范值-单位大小输入低电平电压vil0.8-0.5v输入高电平电压vihVcc2.0v输出低电平电压vol（数据端口）Il=2.5MA0.45v输出低电平电压vol（外围端口）Iol=-7MA0.45v输出高电平电压voh（数据端口）Ior=-400Am2.4v输出高电平电压voh（外围端口）Ioh=-200Am2.4v达林顿驱动电流Ioar-4.0-1.0米A电源电流ICC120米A输入负载电流IIIN=0VccI/O米A输出浮动电流IOFVor=0皿5亠I/O米A、8255A的逻辑图LOG-IC*POETCATXEU5

11、SUFFER1-J4ic=LED显示器有共阳极和共阴极两类.其原理图（图1-4）:图是一个6位LED动态显示电路，段驱动器输出LED字符7段代码信息,位驱动器输出6个LED的位选信号，即分时使QQ轮流有效，使得LEDLED轮流显示.0505二工羽栅叶g如7尹卩V空7F:巨;牛,丰二牛匸图1-4:七段LED显示器笔画型LED显示器是由8个二极管电路adp按字型8的方式排列，当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型.本设计中采用共阴极连接方式,adp分别与74LS273的1Q8Q相连，接收段选码信号（高电平）;4位LED显示器的4根共阴极引线与8255A的PC0PC3相连，接收位选码信号

12、（低电平）段选码和位选码共同作用以显示不同的字型.LED字型显示原理:表1-5:LED字型显示组合DpGfEdcbA显示数码0011111103fh00000110106H0101101125bh0100111134fH01100110466H0110110156dH0111110167dH00000111707H0111111187fH0110111196fH2.3硬件总逻辑图及其说明1）、硬件原理说明:本设计以STARES598PCI实验仪提供的最实用、新颖的接口实验,提供的汇编控制程序设计控制硬件运行为依据设计的;在课程设计中主要利用了STARES598PCI实验提供的8255A芯片,7

13、段LED显示器，以及红绿灯LED显示二极管，其中完成PC机与实验箱之间的通信用到了最主要的集成卡PCI卡.课程设计时完成编程调试的只要开发工具为星研集成开发环境.2）、硬件连接说明:8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化,PA0PA7接7段LED灯的段选码完成LED显示器的段选,PC0PC3接LED显示器的位选码用以完成位选,PC机通过数据总线经过集成电路卡PCI卡与8255A芯片相连接.其连接方式为:PCI卡的地址总线A1A0接到8255A芯片的A1A0来实现端口选择.将8255A芯片的片选信号CS与PCI卡的CS1相连接

14、来决定各端口的初始地址.8255A芯片的PB口中PB0PB7经过排线与实验箱的红绿灯电路板的插槽相连接,用来实现控制交通灯的变化规律;8255A的PC口中的PC0PC3经过排线与实验箱上的7段LED灯的位选码插槽相连接，用来实现选择绿灯倒计时时的7段LED灯的位置选择,8255A芯片的PA口中的PA0PA7经过排线与实验箱上的7段LED灯的段选码插槽相连接，用来实现7段LED灯的段选码选择.LED灯管的a、b、c、d、e、f、g、dp做为段选来显示倒计时数据.pc机ijL.IF11八110-1ILiJdJbl1图1-5:硬件总连接图三、控制程序设计3.1控制程序设计思路说明:首先,明确交通灯的

15、变化规律,假设在一个十字路口,其中东西方向,南北方向,工作方式如下:将红黄绿灯按照红灯停,绿等行,黄灯闪烁为缓冲时间的原则进行通车.倒计时将可以由用户自由设定，用8255的PB,PC口来连接红黄绿灯电路板,而PA口连接LED显示管来计数倒计时.开始时初始化东西南北方向全为红灯,然后东西方向绿灯亮,进入倒计时默认值40秒,结束后东西方向绿灯闪烁三次,变黄灯亮三秒,然后红灯亮;南北方向绿灯亮,此时南北方向进入倒计时,倒计时时间可以在开关口提前设定本次倒计时时间.结束后绿灯闪烁三秒后,变黄灯亮三秒,然后红灯亮,东西方向绿灯亮,如此循环下去.其次,主程序的设计思路:首先初始化8255A的芯片的控制字格

16、式和状态字格式,其次设置交通灯开始运行的初始状态并做相应的延时便于观察,再次调用子程序对东西绿灯的倒计时时间,调用子程序显示绿灯的倒计时,后进行查表选择相应的LED灯的段选码,使相应的灯亮,显示东西绿灯交通灯变化,然后设置绿灯的闪烁,以及黄灯的亮持续,再次就是查表设置转换成南北绿灯的亮,同时调用子程序设置南北绿灯的倒计时时间,后进行查表选择相应的LED灯的段选码,使相应的灯亮,显示南北绿灯交通灯变化,然后做南北绿灯的闪烁,和黄灯的亮持续,最后做主程序的循环,利用无条件跳转指令.3.2程序流程图东西黄灯亮延时5s南北黄灯亮延时5s图1-6:主控制程序再次,也设计了一个到计时显示子程序,用来显示绿

17、灯的到计时时间,设计思路:首先要保存进入到计时子程序时的断点保存,以保证能够子程序结束能够正常返回主程序,其次设置LED灯的秒数跳的快慢,使其运行结果便于观察,再次设置程序分别显示到计时LED灯的秒数的个位与十位,在显示秒数的个位与十位时要做秒数的个位与十位计数是否到零的判断,与此同时也要做秒数的个位与十位的断选码指示器的移动,最后做恢复断点和子程序的返回.其控制流程图:进入显示个位延时显示十位十位减一个位等于表外第一个地址个位减一个位赋9一个地址CX=0十位等于表外第延时图1-7:倒计时显示程序3次时间的延时DL50O子程序，一个是延最后,还设计了两个延时程序,一,个是绿灯闪烁时黄灯亮的时间

18、DELAY子程序;DL500子程序的设计思路利用了设备提供勺软中断实现的延时,其控制流程如（流程图:1-7）;DELAY子程序的设计利用的是多次循环空操作实现,思路首先保存断点设置空操作的次数,做判断循环是否该结束,然后恢复断点,返回主程序,其控制流程如下3.3控制程序.米ODELTINYPCIBAR3EQU1CH;8位I/O空间基地址（它就是实验仪的基地址,也为D米A&32BIT;RA米板卡上的8237提供基地址）Vendor_IDEQU10EBH;厂商ID号Device_IDEQU8376;设备ID号.STACK100IO_Bit8BaseAddress米sg0DB米sg1DB米sg2DB

19、.DATACO米_ADDDW?BIOS不支持访问PCI$找不到StarPCI9052板卡$读8位I/O空间基地址时出错$DW00F3H;控制口偏移量GGGDW?HHHDW?WWWDW?PA_ADDDW00F0HPB_ADDDW00F1HPC_ADDDW00F2HXXXDW?LED_DataDB;PA口偏移量;PB口偏移量；PC口偏移量DB11001100B；红灯全亮01010110B；东西绿灯,南北红灯.从高位7到低位0为0则亮,1则灭.排线反接则顺序颠倒亮.DB11011110BDB10011010BDB01100101BDB11101101BDB10101001B；东西绿灯闪烁,南北红灯；

20、东西黄灯亮,南北红灯；东西红灯,南北绿灯；东西红灯,南北绿灯闪烁；东西红灯,南北黄灯亮SGDB6fH,7fH,07H,7dH,6dH,66H,4fH,5bH,06H,3fH；9-0.CODESTART:米OVAX,DATA米OVDS,AXNOPCALLInitPCICALL米odifyAddress;根据PCI提供的基地址，将偏移地址转化为实地址米OVAL,10000000B；PA、PB、PC为基本输出模式米OVDX,CO米_ADDOUTDX，AL;灯全亮米OVBX,OFFSETLED_Data米OVDX,PA_ADDstart0:米OVAL,0;红灯全亮XLATOUTDX,ALCALLDL5

21、00米sSTART1:米OVAL,01111101B;东西绿灯,南北红灯OUTCALL米OV米OVDX,ALDL5SSI,3FHDI,4FHCALLDJS米OVCX,5START2:米OVAL,01111101B;东西绿灯闪烁,南北红灯OUTDX,ALCALLDL500米s米OVAL,11111101BOUTDX,ALCALLDL500米sLOOPSTART2米OVAL,10111101B;东西黄灯亮,南北红灯OUTDX,ALCALLDL3S米OVAL,11010111B;东西红灯,南北绿灯OUTDX,ALCALLDL5S米OVCX,5米OVSI,3FH米OVDI,4FHCALL,DJSSTA

22、RT3:米OVAL,11010111B;东西红灯,南北绿灯闪烁OUTDX,ALCALLDL500米s米OVAL,11011111BOUTDX,ALCALLDL500米sLOOPSTART3米OVAL,11011011B;东西红灯,南北黄灯亮OUTDX,ALCALLDL3SJ米PSTART1;倒计时显示程序DJSPROCNEARPUSHDXPUSHCXPUSHBXPUSHAXPRT:NU米:米OVAl,SI；设置段选码，将SI中的内容送入PA口米OVDX,PA_ADDOUTDX,Al米OVAl,0FcH;设置位选码,PC0口置0高四位为0米OVDX,PC_ADD;其他口为1来选中LED1，显示个

23、位OUTDX,AlCALLDELAY米OVAl,DI；设置段选码，将DI中的内容送入PA口米OVDX,PA_ADDOUTDX,Al米OVAl,0FDH;设置位选码,PC1口置0高四位为0米OVDX,PC_ADD;其他口为1来选中LED2，显示十位OUTDX,AlCALLDELAYLOOPNU米;循环到NU米INCSI;个位SI自增1厘米PSI,OFFSETSG+10;与表外的第一个偏移地址相比较,如果不JNZPRT；等则显示数据且SI+1,如果相等顺序执INCDI汁位DI自增1米OVSI,OFFSETSG;将SG即9的偏移地址送给SI厘米PDI,OFFSETSG+10;与表外的第一个偏移地址相

24、比较,如果不JNZPRT；等则显示数据且DI+1，如果相等顺序执行米oval,0outdx,alPOPAX;结束子程序POPBXPOPCXPOPDXRETDJSENDPDL500米sPROCNEARPUSHAXPUSHDX米OVDX,500涎时500米s米OVINT2lHPOPDXPOPAXRETAH,0FFH;星研公司提供的软中断DL500米sENDPDL3SPROCNEARPUSHCX米OVCX,6DL3Sl:CALLDL500米sLOOPPOPCXRETENDPDL3SlDL5SPROCNEARPUSHCX米OVCX,l0DL5Sl:CALLDL500米sLOOPPOPCXRETENDP

25、DL5SlInitPCIPROCNEAR米OVAH,00H米OVAL,03HINTl0H;清屏米OVAH,0BlH米OVAL,0lHINTlAH厘米PAH,0JZInitPCI2LEADX,米sg0InitPCIl:米OAH,09HINT2lHJ米PExitInitPCI2:米OVAH,0BlH米OVAL,02H米OVCX,Device_ID米OVDX,Vendor_ID米OVSI,0INT1AHJNCInitPCI3;是否存在StarPCI9052板卡LEADX,米sglJ米PInitPCIlInitPCI3:米OVDI,PCIBAR3米OVAH,0B1H米OVAL,09HINT1AH;读取该卡PCI9052基地址JNCInitPCI4LEADX,米sg2J米PInitPCIlInitPCI4:ANDCX,0FFFCH米OVIO_Bit8_BaseAddress,CXRET