微機原理實驗交通燈控制實驗

1、課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 交通燈控制實驗 專 業(yè) 班 級 ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計時間： 2014.12.22-2015.1.2 微機原理 專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號題 目交通燈控制實驗課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬課題指導(dǎo)教師同組姓名主要內(nèi)容L7、L6、L5作為南北路口的交通燈與PC7、PC6、PC5相連，L2、L1、L0作為東西路口的交通燈與PC2、PC1、PC0相連。編程使六個燈按交通燈變化規(guī)律亮滅。任務(wù)要求1：掌握并理解芯片8255和8253計時器工作原理2：掌握并理解源程序和程序中的函數(shù)3：熟悉8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與單片機的接口邏輯

2、,掌握8255芯片的3種工作方式。4：了解單片機外圍芯片8255的工作原理、初始化編程以及輸入、輸出程序設(shè)計方法參考文獻微型計算機原理及運用 譚浩強 清華大學(xué)出版社16/32位微機原理、匯編語言及接口技術(shù) 陳濤 機械工業(yè)出版社微機接口技術(shù)應(yīng)用審查意見指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字： 年 月 日 一：設(shè)計的目的和內(nèi)容1 目的：通過并行接口8255實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制,進一步掌握對并行口的使用。2 內(nèi)容：如圖1，L7、L6、L5作為南北路口的交通燈與PC7、PC6、PC5相連，L2、L1、L0作為東西路口的交通燈與PC2、PC1、PC0相連。編程使六個燈按交通燈變化規(guī)律亮滅。 圖1二：設(shè)計思

3、想：在選擇循環(huán)的時間上，老師上課時說過，長延時可以采用雙層嵌套，外層嵌套為0FFFFH，內(nèi)層嵌套為4000H，我在編程時外層送進了0，相當(dāng)于初值為65536，內(nèi)層送進了4000H。為了達到閃爍和延時的區(qū)別，我在編閃爍的程序時，給外層嵌套送入初值3000H，內(nèi)層0100H（這是我通過實驗的結(jié)果）。人眼感覺閃爍的效果只是短延時的結(jié)果此方案是通過并行接口芯片8255A和8086計算機的硬件連接，以及通過8253延時的方法，來實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制。如上圖所示，紅燈（RLED），黃燈（YLEDD）和綠燈（GLED）分別接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分別接南

4、，東，北，西路口的紅燈，B，C口類推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0AD7接到8255和8253的D0D7，AD8AD15通過地址鎖存器8282，接到三八譯碼器，譯碼后分別連到8255和8253的CS片選端。8253的三個門控端接+5V，CLOCK0接由分頻器產(chǎn)生的1MHZ的時鐘脈沖，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通過檢測此端口是否有高電平來判斷是否30S定時到。OUT2產(chǎn)生1MHZ方波通過或門和8255的B口共同控制黃燈的閃爍。8255三個口全部工作在方式0既基本輸入輸出方式，紅綠燈的轉(zhuǎn)換由軟件編程實現(xiàn)。三：設(shè)計方案與硬件連接 設(shè)8

5、253各口地址分別為：設(shè)8253基地址即通道0地址為04A0H；通道1為04A2H；通道2為04A4H；命令控制口為04A6H。黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產(chǎn)生一個1HZ的方波， 8255控制或門打開的時間，在或門打開的時間內(nèi)，8253將方波信號輸入或門使黃燈閃爍。由于計數(shù)值最大為65535,1MHZ/65536的值遠大于2HZ,所以采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產(chǎn)生的1MHZ時鐘脈沖，工作在方式 3即方波發(fā)生器方式，理論設(shè)計輸出 周期為0.01s的方波。1MHZ的時鐘脈沖其重復(fù)周期為T=1/1MHZ=1s，因此通道0的計數(shù)初值為10000=2

6、710H。由此方波分別作為clock1和clock2的輸入時鐘脈沖，所以通道1和通道2的輸入時鐘頻率為100HZ，通道1作計數(shù)器工作在方式1，計數(shù)初值3000=BB8H既30s，計數(shù)到則輸出一個高電平到8255的PA7口，8255將A口數(shù)據(jù)輸入到8086，8086檢測到高電平既完成30s定時。通道2工作在方式3需輸出一個1HZ的方波，通過一個或門和8086共同控制黃燈的閃爍，因此也是工作在方波發(fā)生器方式，其計數(shù)初值為100=64H，將黃燈的狀態(tài)反饋到8055的端口PB7和PC7，同樣輸入到8086，8086通過兩次檢測端口狀態(tài)可知黃燈的狀態(tài)變化，計9次狀態(tài)變化可完成5次閃爍。三個通道的門控信號

7、都未用，均接5V即可。 四：程序流程圖 開始 設(shè)置8255A口輸出C口輸出 南北路口綠燈亮，東西路口紅燈亮 長延時 南北路口黃燈亮，東西路口紅燈亮 南北路口紅燈亮，東西路口綠燈亮 長延時 南北路口綠燈亮，東西路口紅燈亮是否有鍵按下？返回DOS五：程序分析1：源程序data segmentio8255a equ 28ahio8255b equ 28bhportc1 db 24h,44h,04h,44h,04h,44h,04h ;六個燈可能 db 81h,82h,80h,82h,80h,82h,80h ;的狀態(tài)數(shù)據(jù) db 0ffh ;結(jié)束標志data endscode segment assume

8、 cs:code,ds:datastart: mov ax,data mov ds,ax mov dx,io8255b mov al,90h out dx,al ;設(shè)置8255為C口輸出 mov dx,io8255are_on: mov bx,0on: mov al,portc1bx cmp al,0ffh jz re_on out dx,al ;點亮相應(yīng)的燈 inc bx mov cx,200 ;參數(shù)賦初值 test al,21h ;是否有綠燈亮 jz de1 ;沒有,短延時 mov cx,2000 ;有,長延時de1: mov di,9000 ;di賦初值9000de0: dec di ;

9、減1計數(shù) jnz de0 ;di不為0 loop de1 push dx mov ah,06h mov dl,0ffh int 21h pop dx jz on ;沒有,轉(zhuǎn)到onexit: mov ah,4ch ;返回 int 21hcode endsend start可通過對cx的初始值設(shè)定來改變黃色燈亮的時間間隔來改變紅燈亮的時間長度。2：調(diào)用函數(shù)分析中斷-中斷函數(shù)簡介1、EnableIntr;語法:BOOL EnableIntr();功能描述:將微機實驗裝置的中斷輸入設(shè)為有效，執(zhí)行此函數(shù)后，PLX9054將接受微機實驗裝置上的中斷請求，然后根據(jù)該請求申請一個PCI中斷。參數(shù):無返回值:如

10、果成功，則返回True，否則返回False備注:應(yīng)用程序在調(diào)用該函數(shù)之前，必須先調(diào)用Startup函數(shù)。2、DisableIntr;語法:BOOL DisableIntr();功能描述:將微機實驗裝置的中斷輸入設(shè)為無效，執(zhí)行此函數(shù)后，PLX9054將不相應(yīng)微機實驗裝置上的中斷請求參數(shù):無返回值:如果成功，則返回True，否則返回False備注:應(yīng)用程序在調(diào)用該函數(shù)之前，必須先調(diào)用Startup函數(shù)。3、RegisterISR;語法:BOOL RegisterISR(ISR_ROUTINE pfuncISR);功能描述:注冊中斷服務(wù)程序，當(dāng)微機實驗箱上的中斷輸入有效時，且實驗箱上的中斷輸入使能，

11、程序?qū)?zhí)行該中斷服務(wù)程序。參數(shù):pfuncISR:該參數(shù)即為中斷服務(wù)函數(shù)名返回值:如果成功，則返回True，否則返回False備注:應(yīng)用程序在調(diào)用該函數(shù)之前，必須先調(diào)用Startup函數(shù)六：調(diào)試記錄及結(jié)果分析1：本電路沒有設(shè)置顯示倒計時的七段LED數(shù)碼管，如果應(yīng)用到街道上，不利于司機、行人把握2：在上機調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，由于此軟件延時的時間均為估算時間，不是特別準確，對于交通要求特別高的地方不宜采用。如果是放到一個大的交通燈系統(tǒng)中，會影響到各個交通燈的運行時間，可能整個系統(tǒng)對交通的指揮調(diào)度會大大偏離理論計算，不能有效地防止和消除交通堵塞現(xiàn)象；3：當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，在特種車（如消防車、救護車）正要通過

12、時，這種編程方式就不能完成； 但是，可以看到以上方案的一般性，只要將程序里的數(shù)據(jù)排列或規(guī)律稍加修改就可應(yīng)用到任何一個路口的某一個方向上的交通燈上了，可移植性很強。 七：參考資料微型計算機原理及運用 譚浩強 清華大學(xué)出版社16/32位微機原理、匯編語言及接口技術(shù) 陳濤 機械工業(yè)出版社微機接口技術(shù)應(yīng)用八：芯片資料18255 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A是一個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8位口，其中A口和B口是單純的數(shù)據(jù)口，供數(shù)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

13、，用于實現(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現(xiàn)8255A和單片微機的信號連接。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)信息都是通過該緩沖器進行傳送。（b）讀/寫控制邏輯與讀寫有關(guān)的控制信號有CS片選信號（低電平有效）RD讀信號（低電平有效）WR寫信號（低電平有效）A0、A1端口選擇信號。8255A共有四個可

14、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現(xiàn)選擇。參見下表。RESET復(fù)位信號（高電平有效）。復(fù)位之后，控制寄存器清除，各端口被置為輸入方式。讀寫控制邏輯用于實現(xiàn)8255A的硬件管理：芯片的選擇，口的尋址以及規(guī)定各端口和單片微機之間的數(shù)據(jù)傳送方向。（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（1）8255A的工作方式 8255A共有三種工作方式，即方式0、方式1、方式2.（a）方式0 基本輸入/輸出方式 方式0下，可供使用的是兩個8位口（A口和B口）及兩個4位口（C口高4

15、位部分和低4位部分）。四個口可以是輸入和輸出的任何組合。方式0適用于無條件數(shù)據(jù)傳送，也可以把C口的某一位作為狀態(tài)位，實現(xiàn)查詢方式的數(shù)據(jù)傳送。（b）方式1 選通輸入/輸出方式 A口和B口分別用于數(shù)據(jù)的輸入/輸出。而C口則作為數(shù)據(jù)傳送的聯(lián)絡(luò)信號。具體定義見表72。可見A口和B口的聯(lián)絡(luò)信號都是三個，如果A或B只有一個口按方式1使用，則剩下的另外13位口線仍然可按方式0使用。如果兩個口都按方式1使用，則還剩下2位口線，這兩位口線仍然可以進行位狀態(tài)的輸入輸出。方式1適用于查詢或中斷方式的數(shù)據(jù)輸入/輸出。 （c）方式2 雙向數(shù)據(jù)傳送方式只有A口才能選擇這種工作方式，這時A口既能輸入數(shù)據(jù)又能輸出數(shù)據(jù)。在這種

16、方式下需使用C口的五位線作控制線，信號定義如表72所示。方式2適用于查詢或中斷方式的雙向數(shù)據(jù)傳送。如果把A口置于方式2下，則B口只能工作于方式0.（2）數(shù)據(jù)輸入操作用于輸入操作的聯(lián)絡(luò)信號有：STB(StroBe)選通脈沖，輸入，低電平有效。 當(dāng)外設(shè)送來STB信號時，輸入數(shù)據(jù)裝入8255A的鎖存器。IBF(Input Buffer Full) 輸入緩沖器滿信號，輸出，高電平有效。IBF信號有效，表明數(shù)據(jù)已裝入鎖存器，因此它是一個狀態(tài)信號。INTR(INTerrupt Request)中斷請求信號，高電平有效，當(dāng)IBF數(shù)據(jù)輸入過程：當(dāng)外設(shè)準備好數(shù)據(jù)輸入后，發(fā)出信號，輸入的數(shù)據(jù)送入緩沖器。然后IBF

17、信號有效。如使用查詢方式，則IBF即作為狀態(tài)信號供查詢使用；如使用中斷方式，當(dāng)信號由低變高時，產(chǎn)生INTR信號，向單片微機發(fā)出中斷。單片微機在響應(yīng)中斷后執(zhí)行中斷服務(wù)程序時讀入數(shù)據(jù)，并使INTR信號變低，同時也使IBF信號同時變低。以通知外設(shè)準備下一次數(shù)據(jù)輸入。（3）數(shù)據(jù)輸出操作用于數(shù)據(jù)輸出操作的聯(lián)絡(luò)信號有：ACK(ACKnowledge)外設(shè)響應(yīng)信號輸入，低電平有效。當(dāng)外設(shè)取走輸出數(shù)據(jù)，并處理完畢后向單片微機發(fā)回的響應(yīng)信號為高，信號由低變高(后沿)時，中斷請求信號有效。向單片微機發(fā)出中斷請求。OBF（Output Buffer Full）輸出緩沖器滿信號，輸出，低電平有效。當(dāng)單片微機把輸出數(shù)據(jù)

18、寫入8255A鎖存器后，該信號有效，并送去啟動外設(shè)以接收數(shù)據(jù)。INTR中斷請求信號，輸出，高電平有效。數(shù)據(jù)輸出過程：外設(shè)接收并處理完一組數(shù)據(jù)后，發(fā)回ACK信號。該信號使OBF變高，表明輸出緩沖器已空。如使用查詢方式，則OBF可作為狀態(tài)信號供查詢使用；如使用中斷方式，則當(dāng)ACK信號結(jié)束時，INTR有效，向單片微機發(fā)出中斷請求。在中斷服務(wù)過程中，把下一個輸出數(shù)據(jù)寫入8255A的輸出緩沖器。寫入后OBF有效，表明輸出數(shù)據(jù)已到，并以此信號啟動外設(shè)工作，取走并處理8255A中的輸出數(shù)據(jù)。28253定時計數(shù)器8253內(nèi)部可分為6個模塊，每個模塊的功能如下： 1. 數(shù)據(jù)總線緩沖器及數(shù)據(jù)總線D0D72. 讀/

19、寫控制邏輯及控制引腳CS* A1 A0I/O地址讀操作RD*寫操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H讀計數(shù)器0讀計數(shù)器1讀計數(shù)器2無操作寫計數(shù)器0寫計數(shù)器1寫計數(shù)器2寫控制字3. 控制字寄存器在初始化編程時，CPU寫入方式控制字到控制字寄存器中，用以選擇計數(shù)通道及其相應(yīng)的工作方式。8253的控制字：8253的工作方式也是有控制字來決定，其控制字意義如下4. 計數(shù)通道0、計數(shù)通道1、計數(shù)通道23個計數(shù)通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同。每個計數(shù)通道都由一個16位計數(shù)初值寄存器、一個16位減法計數(shù)器和一個16位計數(shù)值鎖存器組成計數(shù)初值存于預(yù)置寄存器，在計數(shù)過程中，減法計數(shù)器的

20、值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時，鎖定當(dāng)前計數(shù)值。計數(shù)器的3個引腳說明：（1）CLK時鐘輸入信號在計數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個時鐘信號（下降沿），計數(shù)器的計數(shù)值減1（2） GATE門控輸入信號控制計數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型（3） OUT計數(shù)器輸出信號當(dāng)一次計數(shù)過程結(jié)束（計數(shù)值減為0），OUT引腳上將產(chǎn)生一個輸出信號8253有6種工作方式，由方式控制字確定區(qū)分這6種工作方式的主要標志由3點：一是輸出波形不同；二是啟動計數(shù)器的觸發(fā)方式不同；三是計數(shù)過程中門控信號GATE對計數(shù)器操作的控制不同。1.方式0-低電平輸出（GATE信號上升沿繼續(xù)計數(shù)）2方