微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告交通燈控制

1、 課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)報報告告 課程 微機(jī)原理與接口技術(shù) 題目 交通燈控制 系 別 物理與電子工程學(xué)院 年 級 08 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級 電科（2）學(xué) 號 0502082（01 02 04 17） 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職 稱 講師 設(shè)計(jì)時間 2011.4.24.8 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 1 目錄 前前 言言.2 第一章第一章 題目要求題目要求 .3 第二章第二章 方案設(shè)計(jì)與論證方案設(shè)計(jì)與論證.4 第三章第三章 結(jié)構(gòu)框圖與設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)框圖與設(shè)計(jì)步驟.5 3.1 電路原理.5 3.2 系統(tǒng)原理.6 3.3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).7 3.3.1 紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮功能設(shè)計(jì).7 3.3.2 數(shù)碼管實(shí)

2、現(xiàn)計(jì)數(shù)功能.7 第四章第四章 結(jié)果與分析結(jié)果與分析.10 4.2 硬件圖.10 課程設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)小結(jié).11 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).12 附錄附錄.13 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 2 前 言 交通燈是采用計(jì)算機(jī)通過編寫匯編語言程序控制的。紅燈停，綠燈行的交通規(guī)則。 廣泛用于十字路口,車站, 碼頭等公共場所,成為人們出行生活中不可少的必需品,由于計(jì) 算機(jī)技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用,使得交通燈的功能多樣化,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式交通燈, 交通燈的 數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴(kuò)展了交通燈的功能。諸如閃爍 警示、鳴笛警示，時間程序自動控制、倒計(jì)時顯示，所有這些，都是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的。 還可以根據(jù)主

3、、次干道的交通狀況的不同任意設(shè)置各自的不同的通行時間?；蛘呓o紅綠 色盲聲音警示的人性化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在的交通燈系統(tǒng)很多都增加了智能控制環(huán)節(jié)，比如對闖 紅燈的車輛進(jìn)行拍照。當(dāng)某方向紅燈亮?xí)r，此時相應(yīng)的傳感器開始工作，當(dāng)有車輛通過 時，照相機(jī)就把車輛拍下。 程序主要是由定時子程序、發(fā)光二極管顯示子程序組成。包括對 8255 可編程器件的 編程。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 3 第一章 題目要求 內(nèi)容：用微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱，通過 8255 實(shí)現(xiàn)十字路口交通紅綠燈控制，讓 6 個 led 分 別表示南北方向和東西方向紅黃綠燈。（要求用 led 顯示倒計(jì)時，或者利用 8253 實(shí)現(xiàn)定 時可調(diào)） 綠色 6 秒，黃色

4、2 秒 紅色 8 秒 南北方向南北方向 東西方向東西方向 紅色 8 秒 綠色 6 秒，黃色 2 秒 南北方向南北方向 東西方向東西方向 北北 西西 東東 南南 1.1 實(shí)際交通燈分布圖 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 4 第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 設(shè)計(jì)中使用了 8255a 可編程并行接口實(shí)現(xiàn)了，對南北、東西方向交通的分別計(jì)時、 分別控制,對兩個方向車輛的通行時間分別計(jì)時。 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)鍵是各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r間延時,正是基于以上考慮,按 照設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)如下: 1南北方向車輛放行 6 秒鐘。即南北方向綠燈和東西方向

5、的紅燈同時點(diǎn)亮 6 秒鐘； 26 秒鐘后，南北方向的黃燈亮 2 秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時東西方向 仍維持紅燈點(diǎn)亮。 3南北方向黃燈亮 2 秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向放行 6 秒鐘。即南北方向的紅燈和東西 方向的綠燈同時點(diǎn)亮 6 秒鐘； 4東西方向放行 6 秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向的黃燈亮 2 秒鐘，以警示將切換紅綠燈。 此時南北方向仍維持紅燈點(diǎn)亮。 5東西方向的黃燈亮 2 秒鐘后轉(zhuǎn)為南北方向放行 6 秒鐘。如此循環(huán)重復(fù)。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 5 第三章 結(jié)構(gòu)框圖與設(shè)計(jì)步驟 3.13.1 電路電路原理原理 本課題的設(shè)計(jì)可通過實(shí)驗(yàn)平臺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

6、戶在使用時只要設(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)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖 1 所示。硬件電路由發(fā)光二 極管模塊、8255 可編程并行接口模塊組成。 實(shí)驗(yàn)的對應(yīng)接線關(guān)圖系圖如下所示： d0 34 d1 33 d2 32 d3 31 d4 30 d5 29 d6 28 d7 27 rd 5 wr 36 a0 9 a1 8 reset 35 cs 6 pa0 4 pa1 3 pa2 2 pa3 1 pa4 40 pa5 39 pa6 38 pa7 37 pb0 18 pb1 19 pb2 20 pb3 21 pb4 22 pb5 23 pb6 24 pb7 25 pc0 14

7、 pc1 15 pc2 16 pc3 17 pc4 13 pc5 12 pc6 11 pc7 10 u1 8255a d? led-red d? led-green d? led-yellow r1 200r r3 200r +5v d? led-red r2 200r d? led-green d? led-yellow r4 200r r5 200r r6 200r 3.1 實(shí)驗(yàn)原理圖 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 6 3.23.2 系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理 3.2.1 8255 的工作原理 1.8255a 的內(nèi)部結(jié)構(gòu): 3.2.1 8255a 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1)數(shù)據(jù)總線緩沖器:這是一個雙向三態(tài)的 8

8、位數(shù)據(jù)緩沖器，它是 8255a 與微 機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。 2)三個端口 a，b 和 c:a 端口包含一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。b 端口包含一個 8 位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一 個 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。c 端口包含一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(輸入沒有鎖存器)。 3) a 組和 b 組控制電路:這是兩組根據(jù) cpu 輸出的控制字控制 8255 工作方 式的電路，它們對于 cpu 而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收 cpu 輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)?c 口按位復(fù)位字命令。 4)讀寫控制邏輯:用來控制

9、把 cpu 輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由 它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到 cpu。 2.8255a 的 工作方式: 方式 0-基本輸入輸出方式； 方式 1-選通輸入輸出方式； 方式 2-雙向選通輸入輸出方式。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 7 3.33.3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 3.3.13.3.1 紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮功能設(shè)計(jì)紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮功能設(shè)計(jì) 8255 的三個端口都可以作為基本的輸入和輸出端口，要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮 led，只 要把 8255 的某一個端口作為 led 的一端，通過控制端口值來實(shí)現(xiàn)控制 led 的亮 和滅。因?yàn)榧t綠燈在工作時總是南北紅燈東西綠燈先亮一段時間，

10、然后黃燈過 度到點(diǎn)亮南北綠燈，東西紅燈，由此，我們知道程序運(yùn)行時在不斷重復(fù)著相同 的工作。 本次課程設(shè)計(jì)，我們通過 8255 的 c 口來控制紅綠燈，由圖 3.1 所示。通過 程序： mov al,0f9h mov dx,0ff2ah out dx,al 實(shí)現(xiàn)先點(diǎn)亮南北綠燈和東西紅燈；通過延時程序： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 dec bx jnz delay1 實(shí)現(xiàn)讓南北綠燈和東西紅燈點(diǎn)亮的狀態(tài)維持一段時間。根據(jù)這個思路，我們可 以依次實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮其它各種燈，當(dāng)南北和東西方向的等都點(diǎn)亮一次后，我們要讓 程序返回到循環(huán)的

11、開始狀態(tài)，只需要一個無條件跳轉(zhuǎn)語句 jmp 就可實(shí)現(xiàn)。 3.3.23.3.2 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能 如圖 3.3.2 數(shù)碼管顯示電路，要實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示，要給數(shù)碼管兩個數(shù)據(jù)： 段碼和位碼。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 8 3.3.2 數(shù)碼管顯示電路 本課程設(shè)計(jì)把 a 口輸出作為數(shù)碼管的段碼，把 b 口的輸出作為數(shù)碼管的位 碼，由于顯示的時間比較短，所以我們只需要采用一個數(shù)碼管，通過語句： mov al,0feh mov dx,0ff29h out dx,al 實(shí)現(xiàn)只讓最右面的一個數(shù)碼管工作，節(jié)省了資源。 為了減小實(shí)驗(yàn)的難度，本次課程設(shè)計(jì)延時并沒有采用 8253 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時， 只

12、是采用了如下的一種延時程序，延時時間只能粗略估計(jì)： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 dec bx jnz delay1 由此延時程序我們大約課實(shí)現(xiàn) 6s 的延時時間，所以在顯示的時候，我們可以讓 bx 在 3 的倍數(shù)的數(shù)值時實(shí)現(xiàn)數(shù)值的變化，即 bx=18 的時候數(shù)碼管顯示 6，bx=15 的時候數(shù)碼管顯示的值變?yōu)?5，以此類推，最終實(shí)現(xiàn)延時結(jié)束，數(shù)碼管顯示的 值也變?yōu)樽钚　?具體的顯示程序如下所示： 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 9 disp proc near push ax push bx push dx mov dx,

13、0ff28h cmp bx,18 jz disp6 cmp bx,15 jz disp5 cmp bx,12 jz disp4 cmp bx,9 jz disp3 cmp bx,6 jz disp2 cmp bx,3 jz disp1 jmp lend disp6:mov al,82h out dx,al jmp lend disp5:mov al,92h out dx,al jmp lend disp4:mov al,99h out dx,al jmp lend disp3:mov al,0b0h out dx,al jmp lend disp2:mov al,0a4h out dx,al

14、jmp lend disp1:mov al,0f9h out dx,al jmp lend lend:pop dx pop bx pop ax ret disp endp 這是一個延時的過程，在上述程序點(diǎn)亮各種交通燈的同時，在延時的子程 序中加入調(diào)用顯示過程的程序，最終課實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示功能。調(diào)用的程序如 下： mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 call disp dec bx 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 10 jnz delay1 第四章 結(jié)果與分析 4.24.2 硬件圖硬件圖 硬件連接圖如圖 4.2 所示。 4.2 實(shí)驗(yàn)

15、硬件圖 程序正常運(yùn)行后，數(shù)碼顯示管會由 6 逐次減 1，同時南北綠燈和東西紅燈 點(diǎn)亮，直到數(shù)碼管顯示的數(shù)字減到 1，此時，南北綠燈熄滅，南北黃燈點(diǎn)亮， 數(shù)碼顯示管顯示由 2 開始的數(shù)計(jì)時，2s 后，東西綠燈和南北紅燈點(diǎn)亮，其它的 等都熄滅，數(shù)碼管會再次由 6 進(jìn)行減 1 計(jì)數(shù)，6s 后，數(shù)碼管由 2 開始的數(shù)計(jì)時， 同時東西黃燈點(diǎn)亮，計(jì)時 2s 后，南北綠燈和東西紅燈會再次點(diǎn)亮，之后會一直 重復(fù)上述現(xiàn)象，達(dá)到了題目的要求，實(shí)現(xiàn)交通燈得目的。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 11 課程設(shè)計(jì)小結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我在課本的基礎(chǔ)上，更深入的了解了各種芯片的用 法和程序的完成過程，調(diào)試方法及技巧。在這一

16、星期微機(jī)接口的課程設(shè)計(jì)，我 對微機(jī)接口芯片有了更進(jìn)一步的了解。這次實(shí)驗(yàn)通過使用 8255 可編程并行接口 實(shí)現(xiàn)了對南北、東西方向交通的分別控制。 在本次的實(shí)驗(yàn)中我們還學(xué)到了不少動手實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對以后的學(xué)校、工作， 都是有很大的幫助的。比如：如何從設(shè)計(jì)好的電路圖中合理的在電路板上安排 電路、如何提高電路的可靠性都不是在課本中所能學(xué)到的。 這次課程設(shè)計(jì)，再次告訴了我們，做實(shí)驗(yàn)或其他任何事情的時候都需要有 足夠的細(xì)心與耐心。在實(shí)驗(yàn)過程中，總會碰到許多的叫扎實(shí)的實(shí)際問題，因此 我們不僅需要比較扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，還要有較強(qiáng)的心理素質(zhì)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與 預(yù)想的不一致且多次的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)都達(dá)不到正確的要求時，不應(yīng)

17、該心浮氣躁、 氣餒甚至放棄，而是應(yīng)該和自己的搭檔交流，理清思路，分析導(dǎo)致出錯的原因。 必要時，可以把自己的想法與老師交流，請老師給予提示、指導(dǎo)。 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 12 參考文獻(xiàn) 1 朱金鈞 麻新旗等 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.7 2 湯書森主編 微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程 清華大學(xué)出版社 2008.2 3 彭虎 周佩玲 傅忠謙 微機(jī)原理里與接口技術(shù)(第 2 版) 電子工業(yè)出版 社 2008.4.1 4 馮博琴 吳寧主編 微機(jī)原理里與接口技術(shù)(第 2 版) 清華大學(xué)出版社 2007.8 5 陳小竹主編 微機(jī)接口實(shí)踐指導(dǎo)書 中國計(jì)量信息工程院 2005.3

18、 6 汪汝 主編 微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院 計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室 2010.9 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 13 附錄附錄 code segment assume cs:code org 11b0h start: ;8255 初始化 mov al,80h mov dx,0ff2bh out dx,al xor al,al mov dx,0ff28h out dx,al mov dx,0ff2ah out dx,al mov al,0feh mov dx,0ff29h out dx,al ;主程序 lopsn: ;南北綠燈，東西紅燈亮 mov al,0f9h mov dx,0

19、ff2ah out dx,al mov bx,18 delay1: mov cx,0ffffh delay11:loop delay11 call disp ;顯示程序調(diào)用 dec bx jnz delay1 ;南北黃燈亮 mov al,0edh mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,7 delay2: mov cx,0ffffh delay22:loop delay22 call disp dec bx jnz delay2 ;南北紅燈，東西 紅綠燈亮 mov al,0f6h mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,19 delay3: mov cx,0ffffh delay33:loop delay33 call disp dec bx jnz delay3 常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告 14 mov al,0deh;東西黃燈亮 mov dx,0ff2ah out dx,al mov bx,7 delay4: mov cx,0ffffh delay44: loop delay44 call disp dec bx jnz delay4 jmp lopsn ;顯示過程 disp proc near pu