第十章 综合实践-交通灯控制系统

微机原理及应用所有复杂操作，我们做；图书附赠，永久免费，只为老师用书更方便课件教案微课扫码题库建课互评考试平台

学习工具目录微型计算机基础01微处理器02指令系统（上）03指令系统（下）04汇编语言程序设计05存储器06输入输出与中断07可编程接口芯片08数模转换与模数转换09综合实践——交通灯控制系统10第十章综合实践——交通灯控制系统本章导读十字路口的交通信号灯控制是保证交通安全和道路通畅的关键。目前，大多数交通信号灯都采用自动切换的方式进行控制，即按照“绿灯－黄灯－红灯”的顺序进行循环切换，且转换间隔是固定的。本章实践项目将采用8255A和8253A等接口芯片，对南北和东西两个方向的交通信号灯分别计时，并模拟交通灯进行控制。学习目标了解交通灯控制系统的基本工作原理。掌握多个接口芯片的综合应用。掌握模拟交通灯控制的实现方法。掌握接口控制电路的硬件和软件设计。培养工程意识，提升逻辑思维能力、系统设计能力和项目管理能力。任务导航任务五

程序清单任务六设计总结任务一任务与要求任务二设计思想任务三电路设计与分析任务四程序流程图任务与要求0110.1任务与要求南北方向和东西方向各有两组交通信号灯，每组有红黄绿3个灯。南北方向的同色灯连在一起，东西方向的同色灯连在一起。交通信号灯现场示意图交通灯控制系统启动后，对信号灯的控制要求如下：回到①重复进行，不断循环南北方向的红灯和东西方向的绿灯同时亮20s南北方向的红灯继续亮，同时东西方向的黄灯亮5s南北方向的绿灯和东西方向的红灯同时亮40s南北方向的黄灯亮5s，同时东西方向的红灯继续亮①②③④⑤10.1任务与要求根据控制要求，可得出整个系统的时序。交通灯控制时序图设计思想0210.2设计思想在交通灯控制系统的设计中，关键是要考虑这样3个问题的设计和实现：设计思想让我们来播放视频了解一下设计思想吧。8位并行通信接口芯片8255A，可以与8位、16位和32位CPU相连接，构成并行通信系统。8255A有3个并行端口A、B和C。可选用前面章节学过的8255A和8253A两个芯片来实现上述功能如何控制两组信号灯的亮/灭如何实现计时值的显示如何控制信号灯的时间延时①②③用作基本输入输出端口用作状态或控制信息传送端口作用：实现实时时钟的定时或延时控制10.2设计思想芯片8255A可实现对信号灯的控制。用相应的发光二极管来代替交通灯（红、黄、绿各2个），用发光二极管的亮/灭显示交通灯的工作情况。交通灯各状态的控制数据交通灯状

态南北红南北黄南北绿东西红东西黄东西绿状态0（1s）010010状态1（20s）100001状态2（5s）100010状态3（40s）001100状态4（5s）0101001．信号灯的控制交通灯处于状态0交通灯控制系统未启动交通灯由状态1到状态4进行循环切换系统启动后同学们，你们觉得交通信号灯的控制是通过什么方式实现的呢？是简单的开关控制，还是有更复杂的技术在里面？如果让你设计一个交通信号灯控制系统，你会如何控制不同方向的红绿灯切换呢？10.2设计思想芯片8255A可实现对计时器显示的控制。用8255A输出计时显示的数值，通过LED显示译码驱动器（74LS48）进行译码，可在LED显示器上显示计时值。2．计时显示芯片8253A用于实现对系统的定时控制。8253A有3个计数器，每个计数器可独立工作，可通过编程设置其工作方式。3．定时控制计数器的CLK和GATE端分别引入计数脉冲信号和控制信号，OUT端用于输出一个定时结束信号。课堂检测在交通灯控制系统中，8255A芯片的端口A、B和C分别有什么作用？在交通灯控制系统中，8253A芯片的主要功能是什么？课堂小结设计思想信号灯的控制计时显示定时控制电路设计与分析0310.3电路设计与分析CPUPC1PC08255ACP＋5V1kHz南北红灯南北黄灯南北绿灯东西红灯东西黄灯东西绿灯PB0PB1PB2PB3PB4PB5PA7PA6PA5PA4PA0PA3PA1PA2ag…ag…a…g74LS4874LS48a…g8253AGATE0CLK0OUT0S＋5V交通灯控制系统的电路图开关S作用于8255A的PC0

端，用于控制整个系统的启动。当S未闭合时，交通灯处于状态0。10.3电路设计与分析8255A的端口B用于输出控制信号灯亮/灭的数据。6个发光二极管分别与8255A端口B的PB0～PB5相接。交通灯各状态对应的端口B的输出码状态十六进制二进制状态012H00010010B状态121H00100001B状态222H00100010B状态30CH00001100B状态414H00010100B10.3电路设计与分析8255A的端口A用于输出计时显示的数值。PA3～PA0

和PA7～PA4分别与2个74LS48相连，再分别连接到2个LED显示器上。通过LED显示译码驱动器将端口A输出的2个8421BCD码转换成七段数码显示的段码值（a～g），再显示两位计时值。七段数码显示同学们，你们有没有想过，电子设备上的数字显示（比如电子钟、计时器）是如何把数字信号转换成我们能看到的数字形状的呢？10.3电路设计与分析74LS48是一种常用的七段数码管译码驱动器。74LS48的引脚图七段码表输

入D

C

B

A输

出abcdefg输

入D

C

B

A输

出abcdefg0000111111010001111111000101100001001111001100101101101101000011010011111100110110011001010001100111100010001101011011011110110010110110001111111100001111011111100001111000000010.3电路设计与分析利用8253A的计数器0，工作在方式0，CLK0接计数脉冲信号，GATE0

接＋5V，OUT0输出定时结束时的高电平信号。设CLK0时钟频率为1kHz，计时显示的时间间隔为1s，因此，计数器0的计数初值为1000。对8253A进行初始化编程时，先将通道控制命令字写入控制端口，再将计数初值写入相应的计数通道。系统为各接口芯片分配端口地址：8255A的端口地址为40H～43H，8253A的端口地址为80H～83H。程序流程图0410.4程序流程图调用延时1s子程序8255A初始化PC0＝1？B口输出控制数据00100001AL＝20HB口输出控制数据00100010AL＝05HB口输出控制数据00001100AL＝40HB口输出控制数据00010100AL＝05HYB口输出控制数据00010010有键按下？结束调用计时显示子程序调用计时显示子程序调用计时显示子程序调用计时显示子程序开始NNY主程序流程10.4程序流程图NAX出栈返回AL＝0？AX入栈（AL）输出到A口调用延时1s子程序AL－1→ALYAX入栈8253A初始化计数初值送入计数器0读PC1PC1＝1？AX出栈返回YN（a）计时显示子程序

（b）延时1s子程序子程序流程程序清单0510.5程序清单SSEGSEGMENTDB200DUP(0)SSEGENDSCSEGSEGMENTASSUMECS:CSEG,SS:SSEGSTART:MOVAL,89H ;8255A初始化,A口、B口方式0输出,C口输入

OUT43H,AL ;将控制字写入控制端口

L:INAL,42H ;读PC0,看开关S是否闭合

CMPAL,01H ;检测PC0＝1?JZL0MOVAL,12H ;开关未闭合,交通灯处于状态0OUT41H,AL ;B口输出交通灯控制数据

CALLDELAY ;调用延时1s子程序10.5程序清单MOVAH,1 ;检查是否有键按下

INT16HJEL ;没有则循环

MOVAL,4CH ;有键按下,程序退出

INT21H L0:MOVAL,21H ;开关闭合,交通灯处于状态1OUT41H,AL ;B口输出交通灯控制数据

MOVAL,20H ;延时20s,此处20H为BCD码

CALLDISPLAY ;调用计时显示子程序,显示20sMOVAL,22H ;交通灯处于状态2OUT41H,ALMOVAL,05H ;延时20sCALLDISPLAY ;调用计时显示子程序,显示5s10.5程序清单MOVAL,0CH ;交通灯处于状态3OUT41H,ALMOVAL,40H ;延时40sCALLDISPLAY ;调用计时显示子程序,显示40sMOVAL,14H ;交通灯处于状态4OUT41H,ALMOVAL,05H ;延时5sCALLDISPLAY ;调用计时显示子程序,显示5sJMPLDISPLAYPROC ;计时显示子程序

PUSHAXL1:OUT40H,AL ;A口输出计时器显示的数值

CALLDELAY ;调用延时1s子程序10.5程序清单DECALDDS ;将运算结果调整为BCD码

CMPAL,0JNZL1POPAXRETDISPLAYENDPDELAYPROC ;延时1s子程序

PUSHAXMOVAL,31H ;8253A初始化,通道0方式0,读/写双字节,十进

;制计数

OUT83H,AL ;将控制字写入控制寄存器

MOVAX,1000H ;送计数初值,先写低字节再写高字节10.5程序清单OUT80H,ALMOVAL,AHOUT80H,ALL2:INAL,42H ;读计数结束信号8255的PC1CM