微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)-城市交通燈的設(shè)計(jì)

微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)城市交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：電氣信息工程學(xué)院班級(jí)：通信工程07-1班 姓名： 學(xué)號(hào)： 目錄交通燈設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)介- 2 -1.1交通的控制系統(tǒng)概述- 2 -1.2設(shè)計(jì)要求及其目的- 3 -1.3設(shè)計(jì)思想- 3 -2硬件電路元件介紹- 4 -2.1核心芯片8088/8086微型計(jì)算機(jī)- 4 -2.2可編程并行接口8255- 6 -3硬件電路設(shè)計(jì)- 7-3.1設(shè)計(jì)的總方案- 8 -3.2 LED顯示電路設(shè)計(jì)- 10 -3.3發(fā)光二極管組成的燈控電路設(shè)計(jì)- 10 -3.4鍵盤電路設(shè)計(jì)- 10 -4軟件設(shè)計(jì).- 13 -4.1軟件設(shè)計(jì)思路- 11 -4.2流程圖- 11 -4.3程序清單- 13 -5課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)- 14 -6參考文獻(xiàn)- 15 -交通燈設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)介1.1交通的控制系統(tǒng)概述十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動(dòng)”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動(dòng)切換。它們一般由“通行與禁止時(shí)間控制顯示、紅黃綠三色信號(hào)燈和方向指示燈”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時(shí)間控制顯示中，通常要么南北兩方向綠燈各40秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向45秒，時(shí)間控制都是固定的。交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。本系統(tǒng)是由鍵盤、LED 顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括基本的交通燈的功能。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)、時(shí)間設(shè)置以及根據(jù)具體情況手動(dòng)控制等功能。1.2設(shè)計(jì)要求及其目的目的：通過(guò)實(shí)習(xí)進(jìn)一步了解微型計(jì)算機(jī)的工作原理，熟悉微機(jī)基本輸入、輸出接口的組成及地址分析方法，了解各種接口芯片，熟悉試驗(yàn)機(jī)的軟件與硬件系統(tǒng)的組成，掌握簡(jiǎn)單接口電路的設(shè)計(jì)原則，并完成有關(guān)接口程序的編制、運(yùn)行和調(diào)試工作。要求：1）按照實(shí)習(xí)內(nèi)容完成實(shí)習(xí)任務(wù)；2）認(rèn)真編寫程序，并進(jìn)行程序調(diào)試，在試驗(yàn)機(jī)上運(yùn)行，完成接口程序的設(shè)計(jì)；3）完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。1.3設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)中使用了8088/8086和8255A可編程并行接口實(shí)現(xiàn)了，對(duì)南北、東西方向交通的分別計(jì)時(shí)、分別控制，設(shè)計(jì)采用定時(shí)加中斷控制的方式進(jìn)行,對(duì)兩個(gè)方向車輛的通行時(shí)間分別計(jì)時(shí),可隨意進(jìn)行更改雙向的通行時(shí)間。1交通燈采用紅、黃、綠三色發(fā)光二極管構(gòu)成交通燈亮滅規(guī)律；四個(gè)方向紅燈亮（延時(shí)）南、北方向綠燈亮45秒；南、北方向綠燈滅，黃燈閃爍8次；南、北方向紅燈滅，東、西方向的綠燈亮40秒，黃燈閃爍8次（延時(shí)），南、北方向綠燈亮45秒重復(fù)；2用數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間；3繪制電路原理圖；4根據(jù)要求編程。2硬件電路元件介紹2.1核心芯片8088/8086微型計(jì)算機(jī)由于8255A與8086CPU是以低八位數(shù)據(jù)線相連接的，所以應(yīng)該是8255A的A1、A0線分別與8086CPU的A2、A1線相連，而將8086的A0線作為選通信號(hào)。如果是按8255A內(nèi)部地址來(lái)看，則在圖中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+001H)，PC口地址為(CS+002H)，命令控制口地址為(CS+003H)，其中，CS為8255片選信號(hào)的首地址；若是按8086CPU地址來(lái)看，則8255A的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+002H)，PC口地址為(CS+004H)，命令控制口地址為(CS+006H)。當(dāng)CS0288H，則PA口地址為0288H，PB口地址為028AH，PC口地址為028CH，命令控制口地址為028EH。下面，分析8086各個(gè)引腳的連接方法。（1）引腳：通常用此引線產(chǎn)生片選信號(hào)，當(dāng)為1，0編碼時(shí)，在數(shù)據(jù)總線低8位和偶地址之間進(jìn)行字節(jié)傳送（）。（2）CLK（Clock）時(shí)鐘信號(hào)（輸入）：CLK為CPU和總線控制器提供基本的定時(shí)脈沖。時(shí)鐘周期是非對(duì)稱的，當(dāng)它為有效高電平的時(shí)間和時(shí)鐘周期的比為33時(shí)，提供最佳的內(nèi)部定時(shí)。由8284時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生，8086CPU使用的時(shí)鐘頻率，因芯片型號(hào)不同，時(shí)鐘頻率不同。這里采用5MHz。（3）(+5V)，GND(地)：CPU所需電源5V。GND為地線。（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址鎖存允許信號(hào)，輸出高電平有效，作地址鎖存器8282/8283的片選信號(hào)，在地址周期狀態(tài)，ALE有效，表示AB、DB上傳送的是地址信息，將它鎖存。這是由于AB、DB分時(shí)復(fù)用所需要的，ALE信號(hào)線不能懸空。如圖所示，加入2片地址鎖存器8282。（5）RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。8086接到復(fù)位信號(hào)后，停止現(xiàn)行操作，并初始化段寄存器DS，SS，ES，標(biāo)志寄存器PSW，指令指針I(yè)P和指令隊(duì)列，而使CS=FFFFH。RESET信號(hào)至少保持四個(gè)周期以上的高電平，當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r(shí)(一個(gè)下降沿)，CPU執(zhí)行重啟過(guò)程，8086將從地址FFF0H開始執(zhí)行指令。通常FFFF0H單元開始的幾個(gè)單元中存放一條JMP指令，將入口轉(zhuǎn)到引導(dǎo)和裝配程序中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的初始化，引導(dǎo)監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)程序。由于出現(xiàn)突然斷電或其它情況時(shí)，8086可能正在執(zhí)行交通燈程序，現(xiàn)有的地址丟失，應(yīng)按下RESET鍵重新開始。另外，應(yīng)將8255A與8086的RESET線相連，保持同步。（6）MN/(Minimun/Maximun)： 最小、最大工作模式選擇信號(hào)，輸入。此時(shí)MN/接5V，構(gòu)成單處理器系統(tǒng)，系統(tǒng)控制信號(hào)由CPU提供。2.2可編程并行接口82558255A是一個(gè)40引腳的雙列直插式集成電路芯片按功能可把8255A分為三個(gè)邏輯電路部分，即：口電路、總線接口電路和控制邏輯電路。（1）口電路 8255A共有三個(gè)8位口，其中A口和B口是單純的數(shù)據(jù)口，供數(shù)與讀寫有關(guān)的控制信號(hào)有：CS片選信號(hào)（低電平有效）、RD讀信號(hào)（低電平據(jù)I/O使用。而C口則既可以作數(shù)據(jù)口，又可以作控制口使用，用于實(shí)現(xiàn)A口和B口的控制功能。數(shù)據(jù)傳送中A口所需的控制信號(hào)由C口高位部分（PC7PC4）提供，因此把A口和C口高位部分合在一起稱之為A組；同樣理由把B口和C口低位部分（PC3PC0）合在一起稱之為B組。（2）總線接口電路總線接口電路用于實(shí)現(xiàn)8255A和單片微機(jī)的信號(hào)連接。其中包括：（a）數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器為8位雙向三態(tài)緩沖器，可直接和80C51的數(shù)據(jù)線相連，與I/O操作有關(guān)的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)信息都是通過(guò)該緩沖器進(jìn)行傳送。（b）讀/寫控制邏輯WR寫信號(hào)（低電平有效）、A0、A1端口選擇信號(hào)。8255A共有四個(gè)可尋址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用二位地址編碼即可實(shí)現(xiàn)選擇。（c）控制邏輯電路控制邏輯電路包括A組控制和B組控制，合在一起構(gòu)成8位控制寄存器，用于存放各口的工作方式控制字，8255A工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作。（3）8255A的工作方式1、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu):1.1.2 8255的端口介紹A口：是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，它的內(nèi)部有對(duì)數(shù)據(jù)輸入/輸出的鎖存功能。B口：也是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，僅對(duì)輸出數(shù)據(jù)的鎖存功能。C口：可以看作是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口；也可看作是兩個(gè)獨(dú)立的4位I/O口。也是僅對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。這三個(gè)端口均可看作是I/O口，但它們的結(jié)構(gòu)和功能也稍有不同。A組和B組的控制電路這是兩組根據(jù)CPU命令控制8255A工作方式的電路，這些控制電路內(nèi)部設(shè)有控制寄存器，可以根據(jù)CPU送來(lái)的編程命令來(lái)控制8255A的工作方式，也可以根據(jù)編程命令來(lái)對(duì)C口的指定位進(jìn)行置/復(fù)位的操作。A組控制電路用來(lái)控制A口及C口的高4位；B組控制電路用來(lái)控制B口及C口的低4位。數(shù)據(jù)總線緩沖器8位的雙向的三態(tài)緩沖器。作為8255A與系統(tǒng)總線連接的界面，輸入/輸出的數(shù)據(jù)，CPU的編程命令以及外設(shè)通過(guò)8255A傳送的工作狀態(tài)等信息，都是通過(guò)它來(lái)傳輸?shù)摹Ｗx/寫控制邏輯讀/寫控制邏輯電路負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。它接收片選信號(hào)及系統(tǒng)讀信號(hào)、寫信號(hào)、復(fù)位信號(hào)RESET，還有來(lái)自系統(tǒng)地址總線的口地址選擇信號(hào)A0和A1。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)的總方案本課題的設(shè)計(jì)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，用戶在使用時(shí)只要設(shè)計(jì)模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖1所示。硬件電路由R-S觸發(fā)器電路、發(fā)光二極管模塊、8255可編程并行接口模塊和緊急中斷模塊8259組成。實(shí)驗(yàn)的對(duì)應(yīng)接線方框圖如下所示：3.2 LED顯示電路設(shè)計(jì)3.3發(fā)光二極管組成的燈控電路設(shè)計(jì)3.4鍵盤電路設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)思路運(yùn)用8088與8255相連，然后通過(guò)LED進(jìn)行交通燈倒計(jì)時(shí)的顯示，8255可編程并行接口實(shí)現(xiàn)了，采用C端口控制，對(duì)南北、東西方向交通的分別計(jì)時(shí)、分別控制，城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序,關(guān)鍵是各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延時(shí),正是基于以上考慮，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用共陽(yáng)極74HC164驅(qū)動(dòng)的LED顯示電路設(shè)計(jì)，燈亮滅的情況剛好與芯片8255A的C端口輸出情況相反，即若輸出為1時(shí)，相應(yīng)燈時(shí)滅的，即若輸出為0時(shí)，相應(yīng)的燈是亮的，在實(shí)驗(yàn)中，用高三位控制南北方向的綠、黃、紅，而用低三位控制東西方向的綠、黃、紅。例如：MOV AL，B，D7,D6，D5分別控制南北的綠，黃，紅燈，而D2，D1，D0分別控制東西方向的綠，黃，紅燈，因此就是南北綠燈亮，東西黃燈亮。4.2流程圖開始8255初始化四個(gè)路口紅燈亮南北綠燈亮，延時(shí)45S綠燈滅，黃燈閃東西綠燈亮，延時(shí)40S南北紅燈亮，4.3程序清單一、燈控和延時(shí)程序CODE SEGMENTASSUME CS:CODEC8255 EQU 0202H ;8255的C端口地址K8255 EQU 0203H ;8255的控制口地址org 1000HSTART: MOV AL,80HMOV DX,K8255OUT DX,ALMOV DX,C8255LOOP1: MOV AL,66H ;東西綠，南北紅燈OUT DX,ALCALL DELAY1 ;調(diào)用長(zhǎng)延時(shí)MOV CX,8 ;東西黃燈閃爍，南北紅燈LOOP2: MOV AL,0A6H ;黃燈亮OUT DX,ALCALL SDELAY ;調(diào)用短延時(shí)MOV AL,0E6H ;黃燈滅OUT DX,ALCALL SDELAY ;短延時(shí)LOOP LOOP2MOV AL,0C3H ;東西紅，南北綠OUT DX,ALCALL DELAY2 ;長(zhǎng)延時(shí)MOV CX,8 ;東西紅燈，南北黃燈閃爍LOOP3: MOV AL,0C5H ;黃燈亮OUT DX,ALCALL SDELAY ;短延時(shí)MOV AL,0C7HOUT DX,ALCALL SDELAYLOOP LOOP3JMP LOOP1 ;循環(huán)DELAY1 PROC ;40延時(shí)子程序PUSH CXMOV CX,40DEL1: CALL SDELAYLOOP DEL1POP CXRETDELAY1 ENDPDELAY2 PROC ;45延時(shí)子程序PUSH CXMOV CX,45DEL1: CALL SDELAYLOOP DEL1POP CXRETDELAY2 ENDP ;1S延時(shí)程序SDELAY PROC ;定義一個(gè)近過(guò)程PUSH BX ;保護(hù)BX原內(nèi)容PUSH CX ;保護(hù)cx內(nèi)容MOV BL,100 ;外循環(huán)次數(shù)NEXT: MOV CX,8334 ;內(nèi)循環(huán)次數(shù)10ms計(jì)時(shí)W10MS: LOOP W10MS ;判斷cx是否為0則循環(huán)DEC BL ;減循環(huán)次數(shù)JNZ NEXT ;判斷bx是否為0，進(jìn)行下次循環(huán)POP CX ;恢復(fù)cx內(nèi)容POP BX ;恢復(fù)bx內(nèi)容RET ;過(guò)程返回DELAY ENDP ;結(jié)束CODE ENDSEND START二、鍵盤掃描程序KEY_SCAN:;識(shí)別鍵盤按鍵有無(wú)的子程序MOV P1,#0F0H;置列線掃描為0，行掃描為1MOV A,P1;讀出P1口ANL A,#0F0H;取出高四位MOV B,A;高四位存到BMOV P1,#0FH;置列線掃描為1，行掃描為0MOV A,P1;讀出P1口ANL A,#OFH;取出低四位ORL A,B;高四位與低四位邏輯或運(yùn)算CJNE A,#0FFH,KEY_IN1;如果為0FF為沒(méi)有按下RET;KEY_IN1:;識(shí)別具體按鍵子程序MOV B,A;按鍵特征碼暫存在BMOV DPTR,#KEYTABLE;MOV R3,#0FFH;KEY_IN2:;INC R3;順序碼+1MOV A,R3;MOVC A,A+DPTR;查表CJNE A,B,KEY_IN3;比較，如果相同則找到按鍵特征碼MOV A.R3;找到特征碼后，取出順序碼MOV 30H,A;存入30HRET;KEY_IN3:;CJNE A,#00H,KEY_IN2;沒(méi)結(jié)束，繼續(xù)查詢RET;00H為結(jié)束碼KEY_TABLE:DB 0EEH,0EDH,0EBH,0E7H,0DEH;0，1，2，3，4順序碼DB 0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDH;5，6，7，8，9順序碼DB 0BBH,0B7H,07EH,O7BH,077H;A,B,C,D,E,F 順序碼DB 00H; 結(jié)束碼5課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 微機(jī)的應(yīng)用已滲透到生活中的方方面面，利用微機(jī)，以前難以實(shí)現(xiàn)的東西輕而易舉地成為現(xiàn)實(shí)。然而，作為工科學(xué)生，要了解微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)構(gòu)成、指令系統(tǒng)、輸入輸出接口、存儲(chǔ)器和接口的擴(kuò)展等等，這些對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。微機(jī)原理是一門很有趣的課程，任何一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是一個(gè)復(fù)雜的整體，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理是要涉及到整體的每一部分。討論某一部分原理時(shí)有要涉及到其它部分的工作原理。這樣一來(lái)，不僅不能在短時(shí)間內(nèi)較深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理，而且也很難孤立地理解某一部分的工作原理。所以，在循序漸進(jìn)的課堂教學(xué)過(guò)程中，我總是處于“學(xué)習(xí)了一些新知識(shí)，弄清楚一些原來(lái)保留的問(wèn)題，又出現(xiàn)了一些新問(wèn)題”的循環(huán)中，知道課程結(jié)束時(shí)，才把保留的問(wèn)題基本搞