微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通燈的仿真.doc

青 島 大 學(xué)理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院通 信 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告設(shè) 計(jì) 題 目 交通燈微機(jī)接口設(shè)計(jì) 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 電子信息工程07級(jí)2班 學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） 林飛（20074345） 指 導(dǎo) 教 師 孫潔老師 完 成 時(shí) 間 實(shí) 習(xí)（設(shè)計(jì)）地點(diǎn) 信息樓機(jī)房 14 / 14微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、 設(shè)計(jì)題目數(shù)字控制系統(tǒng)在交通路燈管理中的應(yīng)用二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)有一十字路口，1、3為南北方向，2、4為東西方向。每個(gè)路口均有紅、黃、綠三個(gè)燈初始狀態(tài)為四個(gè)路口的紅燈亮，3秒之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口通車；延時(shí)45秒后，1、3路口綠燈閃爍3秒，后綠燈滅，黃燈亮，3秒后，1、3路口的紅燈亮，而同時(shí)2、4路口的綠燈亮，2、4路口開(kāi)始通車；延時(shí)40秒后，2、4路口綠燈閃爍3秒后綠燈滅，黃燈亮，3秒后，2、4路口的紅燈亮，同時(shí)1、3路口的紅燈亮（即四個(gè)路口的紅燈亮），3秒之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，重復(fù)上面的過(guò)程。三、 設(shè)計(jì)思路與步驟1）設(shè)計(jì)內(nèi)容分析：通過(guò)分析設(shè)計(jì)要求找出燈亮的規(guī)律：1. 東西南北兩個(gè)方向起始狀態(tài)全為紅,延續(xù)3秒。2. 東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，延續(xù)45秒。3. 東西方向紅燈亮，南北方向綠燈以頻率1HZ閃爍3秒。4. 東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮，延續(xù)3秒。5. 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)40秒。6. 東西方向綠燈亮以頻率1HZ閃爍3秒，南北方向紅燈。7. 東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)3秒。8. 東西方向紅燈亮，南北方向紅燈亮循環(huán)以上步驟。通過(guò)分析燈亮的規(guī)律，總結(jié)出如下的功能表：交通燈亮滅功能表燈狀態(tài)南北紅L1東西紅L2南北黃L3東西黃L4南北綠L5東西綠L6 L7無(wú)效 L8無(wú)效狀態(tài)1 11 0 0 0 0 0 0狀態(tài)2 0 1 0 0 1 0 0 0狀態(tài)3010 001 0 0 0狀態(tài)4 0 1 1 0 0 0 0 0 狀態(tài)5 1 0 0 0 0 1 0 0狀態(tài)61 0 0 0 001 0 0狀態(tài)71 0 0 1 0 0 0 0轉(zhuǎn)換成控制碼為：交通燈控制碼表 十六進(jìn)制 二進(jìn)制狀態(tài)1 03H 00000011B狀態(tài)2 12H 00010010B狀態(tài)3 02H 12H 00000010B 00010010B狀態(tài)4 06H 00000110B狀態(tài)5 21H 00100001B狀態(tài)6 01H 21H00000001B00100001B狀態(tài)7 09H 00001001B2）電路設(shè)計(jì)的思路：1、計(jì)時(shí)功能實(shí)現(xiàn)邏輯：通過(guò)8253計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定時(shí)；用8255的A口低六位控制東西、南北路口交通燈的狀態(tài)；燈的亮滅可直接由8086輸出0，1控制。用8259A管理可屏蔽中斷即開(kāi)機(jī)初始化。采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式, 并且計(jì)數(shù)器0工作于方式3用于產(chǎn)生方波信號(hào)，計(jì)數(shù)器1工作方式0，計(jì)數(shù)到時(shí)高電平信號(hào)。計(jì)數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC0口，通過(guò)查詢8255的C口的值，以完成計(jì)時(shí)功能。將計(jì)數(shù)器0的輸出OUT0接到計(jì)數(shù)器1的輸入端CLK1,而CLK0的輸入采用1.19MHZ的時(shí)鐘頻率, 計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)初值為59499=0E86BH,則OUT0=20HZ, 即計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘頻率為20HZ。當(dāng)計(jì)數(shù)器1的記數(shù)初值為9時(shí),0.5S后OUT1輸出一高電平。8086通過(guò)讀取8255C口的值，來(lái)決定對(duì)A口寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。因此每隔0.5秒8086變換燈的狀態(tài)，持續(xù)6次即完成3秒的閃爍功能。當(dāng)計(jì)數(shù)器1的記數(shù)初值為899時(shí),45S后OUT1輸出一高電平。通過(guò)查詢8255的C口PC0的狀態(tài)改變，達(dá)到延時(shí)45秒的作用。同理計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)初值分別為59、799時(shí)，分別為3、40秒的延時(shí)。2、 譯碼電路設(shè)計(jì) 通過(guò)分析8259、8253、8255各端口地址，設(shè)計(jì)合理的地址譯碼電路。8259的地址為20H、21H,8253的地址為40H、41H、42H、43H，8255的端口地址為0F0H、0F1H、0F2H、0F3H。故芯片的地址只與8086的地址的低8位有聯(lián)系，不妨設(shè)高十二為全為1將它們相與后作為38譯碼器的始能信號(hào)E3。再分析發(fā)現(xiàn)8259、8253、8255各端口地址的低八位其中D2、D3均為0，將8086的地址總線的D2、D3作為38譯碼器的始能信號(hào)E1、E2。將8086的地址總線的D0、D1分別與8253和8255的A0、A1連接，利用D4、D5、D6、D7構(gòu)成譯碼電路。將8086的地址總線的D0與8259的A0連接，利用D2、D4、D5、D6、D7通過(guò)38譯碼器構(gòu)成譯碼電路。具體見(jiàn)下圖所示：3、 總體硬件電路構(gòu)成框圖82593片8282地址譯碼電路82538286數(shù)據(jù)緩沖器8255交通燈80868284A口控制燈提供時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)器1的OUT1向8255的C口PC0寫(xiě)8086通過(guò)讀8255C口的數(shù)來(lái)記時(shí)，相當(dāng)于構(gòu)成了反饋系統(tǒng)4、 電路圖：初始化8259、8253、8255且L1、L2亮等待8253延時(shí)3s時(shí)間是否到？否等待8253延時(shí)45s時(shí)間是否到？否等待8253延時(shí)3s時(shí)間是否到？否等待8253延時(shí)3s時(shí)間是否到？否L2、L5亮L2亮，L5閃爍L2、L3亮L1、L6亮等待8253延時(shí)40s時(shí)間是否到？否L1亮，L6閃爍等待8253延時(shí)3s時(shí)間是否到？否L1、L4亮等待8253延時(shí)3s時(shí)間是否到？否3）軟件流程圖：4）程序代碼：* MY8259_ICW1 EQU 20H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中 8259的ICW1端口地址 MY8259_ICW2 EQU 21H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2端口地址 MY8259_ICW3 EQU 21H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW3端口地址 MY8259_ICW4 EQU 21H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4端口地址 MY8259_OCW1 EQU 21H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1端口地址 MY8259_OCW2 EQU 20H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW2端口地址 MY8259_OCW3 EQU 20H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW3端口地址 MY8253_COUNT0 EQU 40H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8253計(jì)數(shù)器0端口地址 MY8253_COUNT1 EQU 41H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8253計(jì)數(shù)器1端口地址MY8253_COUNT2 EQU 42H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8253計(jì)數(shù)器2端口地址 MY8253_MODE EQU 43H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8253控制寄存器端口地址 MY8255_A EQU 0F0H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8255的A口地址 MY8255_B EQU 0F1H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8255的B口地址 MY8255_C EQU 0F2H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8255的C口地址 MY8255_MODE EQU 0F3H ;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8255的控制寄存器地址* DATA SEGMENT CS_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量 IP_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,3508H INT 21H MOV IP_BAK, ES ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV CS_BAK, BX ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV AX,SEG INITIAL MOV DS,AX MOV DX,OFFSET INITIAL MOV AX,2508H INT 21H ;設(shè)置中斷向量 MOV DX,MY8259_ICW1 ; 初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW1 MOV AL,13H ;邊沿觸發(fā)、單片8259、需要ICW4 OUT DX,AL MOV DX, MY8259_ICW2 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW2 MOV AL,08H ;IR0中斷類型號(hào) OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的ICW4 MOV AL,03H ;自動(dòng)結(jié)束EOI OUT DX,AL MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW1 MOV AL,0FEH ;打開(kāi)IR0的屏蔽位 OUT DX,AL MOV AL,00H MOV DX, MY8259_OCW2 ;初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8259的OCW2，完成8259的初始化 OUT DX,AL QUERY: MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3發(fā)送查詢命令 MOV AL,0CH OUT DX,AL IN AL,DX ;讀出查詢字 TEST AL,80H ;判斷中斷是否已響應(yīng) JZ QUERY ;沒(méi)有響應(yīng)則繼續(xù)查詢 AND AL,01H CMP AL,00H JNE QUERY ;若不是IR0請(qǐng)求，繼續(xù)查詢 L4: INT 08H ;調(diào)用08H中斷程序 CALL DELAY3S ;延時(shí)3秒 MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,12H OUT DX,AL ; L2、L5亮 CALL DELAY45S ;延時(shí)45秒 MOV CX, 03H ;周期1S，循環(huán)三次完成燈閃爍 L2: MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,02H OUT DX,AL ; L2亮 、L5滅 CALL DELAYHALFS ;延時(shí)0.5秒 MOV DX,MY8255_A MOV AL,12H OUT DX,AL ; L2、L5亮 CALL DELAYHALFS ;延時(shí)0.5秒 DEC CX JNZ L2 ;L2亮，L5閃爍 MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,06H OUT DX,AL ; L2、L3亮 CALL DELAY3S ;延時(shí)3秒 MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,21H OUT DX,AL ; L1、L6亮 CALL DELAY45S ;延時(shí)40秒 MOV CX,03H ;周期1S，循環(huán)三次完成燈閃爍 L3: MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,01H OUT DX,AL ; L1亮 、L6滅 CALL DELAYHALFS ;延時(shí)0.5秒 MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,21H OUT DX,AL ; L1、L6亮 CALL DELAYHALFS ;延時(shí)0.5秒 DEC CX ;L1亮，L6閃爍 JNZ L3 MOV DX,MY8255_A ;寫(xiě)8255的A口 MOV AL,09H OUT DX,AL ; L1、L4亮 CALL DELAY3S ;延時(shí)3秒 JMP L4 ；循環(huán)一次完成，跳到L4重新開(kāi)始循環(huán) MOV AH,4CH INT 21H ;返回DOS INITIAL PROC ;中斷類型號(hào)08H的中斷子程序 MOV DX,MY8253_MODE ;對(duì)8253初始化 MOV AL,36H OUT DX,AL MOV AX, 0E86BH MOV DX,MY8253_COUNT0 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計(jì)數(shù)器0工作方式3 ,OUT0為頻率20HZ的方波 MOV DX, MY8255_MODE MOV AL,89H OUT DX,AL ;8255初始化完成 A口輸出，C口輸入 MOV DX,MY8255_A MOV AL,03H OUT DX,AL ;兩個(gè)紅燈L1、L2亮,燈初始化完成 IRET INITIAL ENDP ;開(kāi)機(jī)初始化完成 DELAY3S PROC ;延時(shí)3S子程序 MOV AL,51H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AL,59H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL ;計(jì)數(shù)器1工作方式0 ,計(jì)數(shù)初值為59 L1: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L1 RET DELAY3S ENDP DELAY45S PROC ;延時(shí)45S子程序 MOV AL,71H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AX,0899H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計(jì)數(shù)器1工作方式0 ,計(jì)數(shù)初值為899 L5: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L5 RET DELAY45S ENDP DELAYHALFS PROC ;延時(shí)0.5S子程序 MOV AL,51H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AL,09H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL ;計(jì)數(shù)器1工作方式0 ,計(jì)數(shù)初值為9 L6: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L6 RET DELAYHALFS ENDP DELAY40S PROC ;延時(shí)40S子程序 MOV AL,71H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AX,0799H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計(jì)數(shù)器1工作方式0 ,計(jì)數(shù)初值為799 L7: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L7 RET DELAY40S ENDP CODE ENDS END START四、 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)心得：通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)針對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，我利用8086、8259、8253、8255、8282、8286以及38譯碼器和門(mén)電路設(shè)計(jì)了交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)。通過(guò)利用匯編，編寫(xiě)了軟件控制程序。同時(shí)查閱資料，用PROTEL軟件設(shè)計(jì)出了硬件系統(tǒng)。在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我無(wú)論是在關(guān)于X86系列的相關(guān)知識(shí)或在接口芯片的初始化及應(yīng)用方面還是在利用所學(xué)到知識(shí)全面設(shè)計(jì)系統(tǒng)方面收獲都很大。剛拿到設(shè)計(jì)題目覺(jué)得無(wú)從下手，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析問(wèn)題之后找到了行之有效的解決問(wèn)方法。雖然六盞燈一共有七種不同的亮滅狀態(tài)，其實(shí)只需用8255的A口的低六位不同狀態(tài)即可控制。針對(duì)不同的延時(shí)時(shí)間，采用8253的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1的級(jí)聯(lián)可以準(zhǔn)確定時(shí)。考慮到綠燈閃爍頻率為1HZ，故讓8253的計(jì)數(shù)器0的輸出OUT0為20HZ的方波作為計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘頻率。這樣對(duì)8253計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)初值寫(xiě)不同的值即可實(shí)現(xiàn)不同的定時(shí)。本系統(tǒng)的核心計(jì)時(shí)方法是：8253計(jì)數(shù)器1的輸出OUT1送給8255的C口的PC0，然后8086讀8255的C口的值來(lái)判斷是否改變燈的狀態(tài)。8255的C口相當(dāng)于控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)，是本系統(tǒng)的能夠準(zhǔn)確及時(shí)的原因所在。對(duì)于硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)查閱相關(guān)資料，從而引入了8284、8282、8286芯片使硬件系統(tǒng)更加完善。硬件設(shè)計(jì)最大的問(wèn)題是地址譯碼電路的設(shè)計(jì)，針對(duì)這一問(wèn)題我先找出8259、8253、