微機原理課設(shè)_交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計

1、成績 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院課程設(shè)計說明書(論文)題 目 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計 課 程 名 稱 微機原理及接口技術(shù) 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 設(shè) 計 地 點 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計起止時間：2013年12月23日至2013年12月27日 目 錄1.概述31,1背景31.2設(shè)計目標3. 設(shè)計分析42.1電路接線方案42.2模塊分析42.3設(shè)計流程說明53設(shè)計實現(xiàn)53.1硬件設(shè)計53.2軟件設(shè)計84.調(diào)試結(jié)果135.心得體會156參考文獻151. 概述1,1背景在實際生活中，交通信號燈控制著交通的秩序安全。本次微機原理課程設(shè)計就是利用STAR ES598PCI實驗儀的硬件資源設(shè)

2、計一個“帶時間顯示的交通燈模擬控制系統(tǒng)”。所有輸入該裝置的信號采用STAR ES598PCI實驗儀上的狀態(tài)輸入開關(guān)輸入，東西、南北方向的紅綠黃燈采用實驗儀上的LED發(fā)光二極管模擬，東西、南北方向的信號燈變化，通行倒計時時間用數(shù)碼管顯示。1.2設(shè)計目標本次設(shè)計主要是實現(xiàn)對十字路口交通信號燈的控制而進行的編程，用8255A的A口控制東西方向的交通燈，用8255A的B口控制南北方向的交通燈。當(dāng)程序正常運行時，依次為東西方向的綠燈亮25s和南北方向的紅燈亮30s，東西方向的綠燈亮25s后東西方向的黃燈閃爍5s，隨后東西方向的紅燈亮20s和南北方向的綠燈亮15s，南北方向的綠燈亮15s后南北方向的黃燈閃

3、爍5s，之后同理往復(fù)循環(huán)。用8255A的C口控制緊急情況時東西、南北方向的紅、黃、綠燈的亮滅，緊急情況下，東西、南北方向均為紅燈，同時另有一紅燈閃爍。通過讀C口輸入的數(shù)據(jù)并進行測試查詢，從而對緊急情況進行及時處理。用LED（發(fā)光二極管）模擬信號燈，8255A實現(xiàn)對信號燈的控制（PC0PC6分別接D0D6），8253的計數(shù)器2實現(xiàn)基本單位定時（如10ms）信號的輸出；再用8255A的PA口查詢定時信號的變化，并統(tǒng)計脈沖數(shù)，以實現(xiàn)30s、20s和5s的定時。交通信號燈設(shè)計充分利用了可編程的并行接口芯片8255A各引腳的功能，選定工作方式5，通過改變控制字來實現(xiàn)交通信號燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。另外，通過調(diào)用延

4、時子程序來實現(xiàn)交通信號燈某一狀態(tài)的持續(xù)，調(diào)用循環(huán)子程序來實現(xiàn)對交通信號燈狀態(tài)循環(huán)的控制，通過控制開關(guān)來實現(xiàn)緊急情況下各路口紅燈全亮的功能。綜合各部分功能來實現(xiàn)較為完善的程序，運行程序來模擬交通信號燈的控制。. 設(shè)計分析根據(jù)設(shè)計目標用A道代表東西方向，B道代表南北方向。交通燈可自己循環(huán)，也可通過控制開關(guān)來固定控制其放行狀態(tài)。2.1電路接線方案 交通信號燈由實驗儀的LED發(fā)光二極管模擬，由8255-PA輸出控制：見下表。帶時間顯示的交通信號燈模擬控制系統(tǒng) 8255A輸入/輸出信號一覽表8255-PB輸出方式PCH輸入方式8255-PA輸出方式PCL輸出方式引腳輸出信號引腳輸入信號引腳輸出信號引腳輸

5、出信號PB7驅(qū)動數(shù)碼管字型PC7K7PA7緊急車輛閃光PB6PC6K6PA6東西紅燈PB5PC5K5PA5東西黃燈PB4PC48253-OUT2PA4東西綠燈PB3PA3PC3PB2PA2南北紅燈PC2PB1PA1南北黃燈PC1PB0PA0南北綠燈PC0數(shù)碼管的位碼選擇注： 8255-PA輸出方式可根據(jù)實驗設(shè)備紅綠黃燈具體位置改變。 采用軟件延時，則8255的PC4不用接8253-OUT2。數(shù)碼管的位碼選擇 。 2.2模塊分析2.2.1 定時模塊用8253#2工作方式0進行500ms定時，CLK2接125kHz時鐘信號，GATE2接高電平，OUT2接8255-PC4。主程序通過查詢8255-P

6、C4的狀態(tài)，獲知準確的定時信息。2.2.2工作狀態(tài)根據(jù)設(shè)計任務(wù)功能要求，依K5、K6、K7的狀態(tài)分為四種工作狀態(tài)：狀態(tài)0：K5、K6、K7均斷開（1電平）或K5、K6均閉合K7斷開，A、B道交替通行；狀態(tài)1：僅K5閉合，A道有車、B道無車；狀態(tài)2：僅K6閉合，A道無車，B道有車；K5和K6均閉合，A、B道都有車，A、B道交替通行；狀態(tài)3：K7閉合，有緊急車輛通行。2.3設(shè)計流程說明（1）主程序每0.5秒循環(huán)一次，每次查詢?nèi)齻€開關(guān)狀態(tài)，及時響應(yīng)開關(guān)狀態(tài)的變化。其中CNT0和CNT3分別用于記錄狀態(tài)0和狀態(tài)3工作進程的進程計數(shù)器，可以用寄存器或內(nèi)存變量實現(xiàn)。（2）常用的工作狀態(tài)0是A、B道交替通行

7、，一個周期用時50秒。用CNT0以0.5秒為單位進行加1計數(shù)，從0到100循環(huán)計數(shù)，CNT0/2就可知本周期進行到第幾秒了。根據(jù)設(shè)計任務(wù)功能要求，第0秒，A道紅燈、B道黃燈；第125秒，A道綠燈、B道紅燈；第2530秒，A道黃燈閃爍、B道紅燈；第3045秒，A道紅燈、B道綠燈；第4550秒，B道黃燈閃爍、A道紅燈。（3）工作狀態(tài)3中，CNT3只有2種狀態(tài)（0和0FFH），用于控制緊急車輛的燈光閃爍。（4）時間顯示采用實驗儀的數(shù)碼管顯示。只用一個數(shù)碼顯示器顯示綠燈通行倒計時，A道顯示數(shù)=30-CNT0/2，B道顯示數(shù)=50-CNT0/2。參考流程圖2。（5）如果用2個數(shù)碼顯示器分別顯示A道、B道

8、的倒計時，則需要用到動態(tài)顯示掃描技術(shù)，難度較大，定為加分項目。在500ms延時子程序中循環(huán)調(diào)用動態(tài)顯示掃描子程序，定時器的定時周期應(yīng)縮短到5ms。2個數(shù)碼管的位碼選擇（低電平有效）有8255的PC3、PC0來確定，接線到數(shù)碼管選擇腳接口JP41（注意JP41的接插方法：JP41只接插一半，用PCL接JP41的1-4引腳。如果PCL與JP41完全連接，PC4對應(yīng)位會顯示倒計時數(shù)碼）。顯示內(nèi)容由8255的B口接線到數(shù)碼管段碼接口JP42來確定。3設(shè)計實現(xiàn)3.1硬件設(shè)計相關(guān)外設(shè)原理及接線圖：3.1.1 B2區(qū)：邏輯筆邏輯筆：測試接口，輸入測量信號綠燈(DS13)：高電平點亮紅燈(DS14)：低電平點

9、亮兩燈同時亮：頻率信號3.1.2 B2區(qū)：頻率發(fā)生器頻率發(fā)生器電路原理圖4M：輸出4MHZ頻率信號，其他端口輸出的信號頻率與端口下標識的數(shù)值一致。3.1.3 8255A電路S：片選信號，低電平有效；A0、A1：地址信號；JP52： PC口；JP53： PB口；JP56： PA口。CA3.1.4 8253電路CS：片選信號，低電平有效；A0、A1：地址信號；3.2軟件設(shè)計3.2.1 程序流程圖3.2.1源程序清單.MODEL TINYCOM_ADDR EQU 0B003HT0_ADDR EQU 0B000HT1_ADDR EQU 0B001HT2_ADDR EQU 0B002HCOM_ADD E

10、QU 0F003HPA_ADD EQU 0F000HPB_ADD EQU 0F001HPC_ADD EQU 0F002H.STACK 300.DATALED_DATA DB 10111101B；東西紅燈，南北黃亮 DB 11101011B；東西綠燈，南北紅燈 DB 11011011B；東西黃亮，南北紅燈 DB 10111110B；東西紅燈，南北綠燈 DB 00111011B；東西紅燈，南北紅燈，緊急車輛閃光亮 DB 10111011B；東西紅燈，南北紅燈，緊急車輛閃光滅 DB 11111011B；東西紅燈，南北黃滅 DB 10111111B；東西黃滅，南北紅燈SHUMA DB 00111111

11、B；數(shù)字0 DB 00000110B；數(shù)字1 DB 01011011B；數(shù)字2 DB 01001111B；數(shù)字3 DB 01100110B；數(shù)字4 DB 01101101B；數(shù)字5 DB 01111101B；數(shù)字6 DB 00000111B；數(shù)字7 DB 01111111B；數(shù)字8 DB 01101111B；數(shù)字9CNT0 DB ?CNT3 DB ?.CODESTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,COM_ADD；8255A初始化 MOV AL,88H ；寫入控制字 OUT DX,AL MOV DX,COM_ADDR；8253初始化 MOV AL,0B0H ；寫

12、入控制字 OUT DX,AL MOV DX,PC_ADD ；位碼選擇 IN AL,DX AND AL,0FEH OR AL,01H OUT DX,AL MOV CNT0,0 MOV CNT3,0LP: CALL DL500ms MOV DX,PC_ADD IN AL,DX TEST AL,80H JZ K7 JMP JMP1K7: MOV CH,CNT3 CMP CH,0 JZ RRSRRM: MOV AL,5 ； 紅紅滅 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL JMP LAST0RRS: MOV AL,4 ；紅紅亮 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL

13、CALL DL500ms MOV AL,5 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,ALLAST0: MOV DX,PB_ADD；關(guān)數(shù)碼管 MOV AL,00H OUT DX,AL XOR CH,0FFH MOV CNT3,CH MOV CNT0,0 JMP LPJMP1: MOV DX,PC_ADD；0010 0000 PC5 IN AL,DX TEST AL,20H JNZ JMP2 MOV DX,PC_ADD;0100 0000 PC6 IN AL,DX TEST AL,40H JNZ K5 JMP JMP3K5: MOV AL,1 ；綠紅固定 XLAT MOV DX,PA_

14、ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL MOV CNT0,0 MOV CNT3,0 JMP LPJMP2: MOV DX,PC_ADD IN AL,DX TEST AL,40H ；0100 0000 PC6 JZ K6 JMP JMP3K6: MOV AL,3；紅綠固定 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL MOV CNT0,0 MOV CNT3,0 JMP LPLP1: JMP LPJMP3: MOV CNT3,0 MOV CH,CNT0 SHR

15、 CH,1 LEA BX,LED_Data CMP CH,25 JB GR CMP CH,30 JB YR CMP CH,45 JB RG CMP CH,50 JB RY JMP RG RG: MOV AL,3 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL PUSH BX LEA BX,SHUMA MOV AL,50 SUB AL,CH XLAT MOV DX,PB_ADD OUT DX,AL POP BXLAST: INC CNT0 CMP CNT0,100 JNZ LP1 MOV CNT0,0 JMP LP1RY: MOV AL,0 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT

16、 DX,AL CALL DL500MS MOV AL,7 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL JMP LASTGR: MOV AL,1 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL PUSH BX LEA BX,SHUMA MOV DX,PB_ADD MOV AL,8 SUB AL,CH XLAT MOV DX,PB_ADD OUT DX,AL POP BX JMP LASTYR: MOV AL,2 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL CALL DL500MS MOV

17、AL,6 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL JMP LASTDL500ms PROC NEAR MOV DX,T2_ADDR MOV AL,24H OUT DX,AL MOV AL,0F4H OUT DX,ALDELAY: MOV DX,PC_ADD IN AL,DX TEST AL,10H JZ DELAY RETDL500ms ENDP END START4.調(diào)試結(jié)果1.全速運行顯示2.只有A道放行3.只有B道放行4緊急情況5.心得體會一周的微機原理課程設(shè)計已經(jīng)過去，雖說時間短暫，但在此課設(shè)中我學(xué)

18、到了很多東西。通過課程設(shè)計，我對于所學(xué)的知識有了更多的認識與更深刻的理解，同時體會到了態(tài)度的重要性以及實際動手的重要作用。在課程設(shè)計以前，對微機原理的認識僅限于課堂上老師所講的內(nèi)容的聽懂以及對于實驗的似懂非懂，對于一個完整的程序只能大體理解。課設(shè)后，我對于以前老師所講的芯片的主要功能和使用方法有了進一步的理解與掌握，并能夠根據(jù)自己的思路在已有程序上進行修改和設(shè)計。此次課設(shè)讓我在此課程上有了極大的進步。俗語說：“一分耕耘一分收獲。”沒有用心的學(xué)習(xí)，怎么會掌握知識；沒有認真了解芯片的功能，又怎么會對其進行靈活應(yīng)用。在課堂上，對于8253與8255A，只有大致的了解。而在此次課程設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計目標，必須對8253與8255A有全面的認識與理解，因此通過看書和請教他人，我對于這兩個芯片有了較為全面的理解，對其操作應(yīng)用有了基本的掌握。通過已做實驗的程序的再次理解與深入思考，我對于該程序有了基本的編程思路，于是便開始在已有的基礎(chǔ)上完成老師所加任務(wù)。經(jīng)過兩天半的修改與調(diào)試，由于時間和知識的局限，完成了時間和閃爍的功能，對于數(shù)碼管的倒計時顯示不夠完善。當(dāng)然，