接口課程設(shè)計——2交通燈(共18頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上序 言隨著科學技術(shù)迅速發(fā)展，理工科大學生不僅需要掌握計算機方面的基本理論知識，而且還需要掌握基本的實驗技能及一定的科學研究能力。微機原理和接口技術(shù)是一門實踐性強的學科，不但要求有較高的理論水平，而且還要求有實際的動手能力，其中很多的原量、規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學習教科書是無法完全掌握的，必須通過實踐才能比較直觀和深刻的理解。本課程設(shè)計的主要目的是提高實踐能力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設(shè)計接口電路的能力，在進行課程設(shè)計的過程中，可以讓學生體驗分析問題、提出解決方案、通過編程等手段實現(xiàn)解決方案、不斷調(diào)試最終達到設(shè)計要求的全過程，從而幫助學生系

2、統(tǒng)地掌握微機原理的接口技術(shù)的相關(guān)知識，達到將知識融會貫通的目的。本次課程設(shè)計是培養(yǎng)和鍛煉在校學生綜合應(yīng)用所學理論知識解決實際問題能力、進行實際鍛煉能力的重要環(huán)節(jié)，它具有動手、動腦，理論聯(lián)系實際的特點，是培養(yǎng)在大學生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設(shè)計實踐中遇到的各種問題能力的一種較好方法。通過課程設(shè)計，使學生鞏固和加深微型計算機原理理論知識，通過實踐進一步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時注意培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學作風和良好的實驗習慣，為今后工作打下良好的基礎(chǔ)。通過設(shè)計實踐，培養(yǎng)我們查閱專業(yè)資料、工具書或參考書，掌握現(xiàn)代設(shè)計手段和軟件工

3、具，并能以圖紙和說明書表達設(shè)計思想和結(jié)果的能力。通過設(shè)計，不但要培養(yǎng)和提高我們分析解決具體問題、動腦動手的技術(shù)工作能力，培養(yǎng)良好的設(shè)計習慣。在此次課程設(shè)計之前老師大概就講了一下課程設(shè)計一些內(nèi)容和基本要求，要求我們可以做軟件實驗也可做硬件實驗。在課程的第一節(jié)課我們先練習做了一些里的硬件實驗。之后我們就開始自己選擇計的內(nèi)容，在綜合考慮之下我選擇了交通燈設(shè)計。本次交通燈課程設(shè)計采用定時查詢控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時,可隨意進行更改雙向的通行時間。一、 設(shè)計目的1、了解交通燈管理的基本工作原理2、熟悉8255A并行接口的各種工作方式和應(yīng)用3、學習單板方式下擴展簡單I/O接口的方法

4、以雙色燈的使用。4、進一步學習微處理器的編程技術(shù)。 5、學習和掌握計算機中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，充分認識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導性作用，進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。6、通過這次設(shè)計實踐能夠進一步加深對專業(yè)知識和理論知識學習的認識和理解，使自己的設(shè)計水平和對所學的知識的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。2、 設(shè)計任務(wù)及要求1、設(shè)計任務(wù)： 這次課程設(shè)計的題目是交通燈控制的設(shè)計與實現(xiàn)，主要是模擬十字路口的紅綠燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設(shè)計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準備時間3秒，在準備時間里黃燈閃

5、爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始?？衫?255、8253、8259等接口電路。 2、設(shè)計內(nèi)容：城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負責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)換和進行適當?shù)臅r間延時,正是基于以上考慮,采用如下設(shè)計，通過設(shè)計實現(xiàn)以下功能： 1東西方向車輛放行30秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮30秒鐘；230秒鐘后，南北方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。3南北方向的黃燈閃爍3秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向放行30秒鐘。即南北方向的紅燈和東西方向的綠燈同時點亮30秒鐘； 4東西方向放行30秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西

6、方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。5東西方向的黃燈閃爍3秒鐘后，再轉(zhuǎn)為南北方向車輛放行30秒鐘。如此循環(huán)重復(fù)。3、 設(shè)計器材：超想HK3000TC綜合實驗/仿真系統(tǒng) 導線若干 微機原理及接口技術(shù)試驗箱三、 設(shè)計原理1 設(shè)計方案：本次課程設(shè)計要求設(shè)計實現(xiàn)交通燈的功能，剛開始選擇這個課題的時候曾認真思考研究過，要實現(xiàn)交通的功能首先要用芯片控制燈的亮滅、顏色控制；其次由于交通燈有計時，就必須要有計時或定時控制，還要有時間的倒計時時顯示，這樣才能符合交通燈的基本功能，經(jīng)過認真的思考設(shè)計，根據(jù)自己所學到的知識制定了以下方案。將8255A控制字設(shè)置為全輸出，利用端口A輸

7、出控制交通燈東西、南北方向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示的時間。 2 系統(tǒng)原理本次課程設(shè)計使用到得芯片有8255，8253和8279，使用這些芯片首先應(yīng)該明白了解這些芯片的功能、工作方式以及初始化方式等。2.1、8255的工作原理2.1.1、8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳1) 數(shù)據(jù)總線緩沖器：這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。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

8、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)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定A組的工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C口按位復(fù)位命令字可對C口的每一位實現(xiàn)置位或復(fù)位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組控制電路控制B口和C口下半部。4) 讀寫控制邏輯:用來控制把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

9、入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到CPU。2.1.2、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。 8255工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式2.1.3、引腳信號8255A的引腳如圖1所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。D7D0（data bus）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與CPU數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。CS（chip select）：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。A1, A0（port address）：地址線，用來選擇內(nèi)部端口。RD（read）：讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。WR（w

10、rite）：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。RESET（reset)：復(fù)位信號線，高電平有效時，將所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）清0。PA7PA0（port A）：A口輸入/輸出信號線。PB7PB0（port B）：B口輸入/輸出信號線。PC7PC0（port C）：C口輸入/輸出信號線。VCC：5V電源。 GND：電源地線。 2.2 發(fā)光二極管顯示原理：發(fā)光二極管顯示模塊由8255的A口輸?shù)某鰜砜刂瓢l(fā)光二極管的亮滅。在實驗設(shè)計中A口已經(jīng)與發(fā)光二級管連接好了，根據(jù)雙色燈實的結(jié)果可以知道,在A口中PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0與發(fā)光二極管鏈接，各口控制的

11、二極管以及各二極管的亮滅及顏色控制如下表所示：東南西北PA7 PA3狀態(tài)PA6 PA2狀態(tài)PA5 PA1狀態(tài)PA4 PA0狀態(tài)00黃00黃00黃00黃01綠01綠01綠01綠10紅10紅10紅10紅11滅11滅11滅11滅設(shè)計時在向PA口輸出時一定要根據(jù)上表所示的狀態(tài)來寫入各端口的值，如要想PA口輸出燈的狀態(tài)為東西紅南北綠，則應(yīng)向PA口寫入則可。四、總體設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，要實現(xiàn)交通燈的功能。1、初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。2、然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。3、過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒，東西仍然紅燈。4、再轉(zhuǎn)狀態(tài)，東西綠燈通車，南北燈燈。5、過一段時間

12、轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒，南北仍然紅燈。6、最后循環(huán)至狀態(tài)1。在設(shè)計過程中，交通燈會有一閃一滅的情況，亮滅的狀態(tài)之間有一定時間的延時，調(diào)用延時程序，可以體現(xiàn)出交通燈的亮滅的效果。整體實驗設(shè)計思想如下圖所示： 開始清LED芯片8255初始化交通燈狀態(tài)：全紅計數(shù)初值為30東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮30秒東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮3秒東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮30秒東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍3秒結(jié)束五、詳細設(shè)計1、電路設(shè)計本課題的設(shè)計可通過實驗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，因此在使用時只要設(shè)計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計及實

13、現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如下圖所示。硬件電路由定時模塊、發(fā)光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成。 發(fā)光二極管雙色燈 總的實驗連線圖2、延時模塊設(shè)計在設(shè)計任務(wù)時，由于期間交通燈閃爍的情況，設(shè)計時先讓交通燈亮，在采用軟件延時的方法來讓其亮一段時間，在設(shè)置讓其滅，再延時后讓其亮，這樣交通燈就會出現(xiàn)一閃一閃的情況了。在設(shè)計軟件延時，利用執(zhí)行一條指令所需要的指令周期來達到延長時間的目的。其程序設(shè)計如下：DLY PROC NEAR ;延時 PUSH CXDDD: MOV CX,2FFFHCCC: LOOP CCC DEC BX CMP BX,0 JNE DDD POP CX RET DLY ENDP3、

14、交通燈主程序設(shè)計 8255的初始化設(shè)置：A口輸出，C口輸入，為工作方式0，8255的地址引腳為：200H208H。接著向PA口寫入初值將發(fā)光二極管全部變?yōu)榧t色，軟件延時一段時間，向BX寫入時間數(shù)值。判斷BX是否為0。將8255A控制字設(shè)置為全輸出，利用端口A輸出控制交通燈東西、南北方向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示的時間。D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT；數(shù)據(jù)段PB DB ?DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK；堆棧段STA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENT

15、；代碼段ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:PUSH CSPOP DS；8255初始化MOV DX,203H ;設(shè)置為全輸出MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,200HMOV AL,00;清LEDOUT DX,AL MOV DX,200HMOV AL,0F0H;全紅OUT DX,ALMOV BX,7FHCALL DLYBG:MOV AL,B；南北綠，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D2CALL DLYMOV CX,03HXH1:AND AL,0F5H；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,0AH；綠亮OUT DX,ALMO

16、V BX,D1CALL DLYLOOP XH1OR AL,0A0H；南北黃，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYMOV BX,D1CALL DLYMOV AL,B；南北紅，東西綠OUT DX,ALMOV BX ,D2CALL DLYMOV CX,03XH2:AND AL,0FAH；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,05H；綠亮OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYLOOP XH2OR AL,50H；南北紅，東西黃OUT DX,ALMOV BX, D1CALL DLYMOV BX ,D1CALL DLYJMP BGDLY PR

17、OC NEAR；延時程序PUSH CXDDD:MOV CX,2FFFHCCC:LOOP CCCDEC BXCMP BX ,0JNE DDDPOP CXRETDLY ENDPCODE ENDSEND START D1 EQU 2H程序的設(shè)計流程圖與總體設(shè)計基本一樣，這里將不再畫出。六、調(diào)試記錄與分析在調(diào)試中，剛開始由于對一些芯片不是很了解以及匯編語言用的不是很熟練，所以起初錯誤比較多，要么燈都不顯示，要么燈顯示不全，再要么紅燈綠燈時間分配不合理。剛開始都一頭霧水，通過從網(wǎng)上找資料以及通過老師的指導，總算調(diào)試成功。像燈不顯示或顯示不全，一方面可能由于電路連接出錯或者可能程序沒寫正確都會導致這些錯誤

18、。而黃燈閃爍頻率不合理，比方說黃燈時間很久而綠燈時間很短，這都是時間設(shè)置問題，這些都要通過代碼更改才能實現(xiàn)。七、運行結(jié)果及說明 初始狀態(tài)為東西紅燈，南北紅燈。過一段時間后，南北方向交通燈變綠，東西仍然紅燈。一段時間后，南北綠燈閃，閃三次后變成黃燈，東西仍為紅燈。一段時間，南北紅燈亮，同時東西方向變成綠燈。同樣，一段時間后，東西綠燈閃，閃三次后變黃燈，南北為紅燈。一段時間又回到南北綠燈，東西紅燈，如此往復(fù)循環(huán)。 八、課程設(shè)計總結(jié)及改進本次課程設(shè)計，要求自制交通信號燈自動控制系統(tǒng)，首先對于設(shè)計任務(wù)進行了比較完整全面的分析，設(shè)計出了兩設(shè)計方案，將兩種方案進行全方位比較與取舍，比如軟件定時與硬件定時，

19、查詢方式與中斷方式。選擇了簡便且容易實現(xiàn)的方案，對其進行了模塊化的編程設(shè)計。在設(shè)計過程中，由于延時是通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)的，而程序里面是通過執(zhí)行指令的次數(shù)以達到延時，切執(zhí)行一條指令的時間有很難計算，所以本次設(shè)計只是大概地估計了一下延時的時間，這是一點不足之處，若采用硬件延時（比如用8253定時器）的話，也許會使延時的時間相對的準確些。比如在設(shè)計交通燈黃燈閃爍的時候，其使用了軟件延時來控制燈亮滅的時間實現(xiàn)閃爍的效果，這樣的話就會使軟件延時和硬件計時同時存在調(diào)用，這樣就會產(chǎn)生時間差，比實際的時間稍有延遲，雖在在不影響閃爍效果前提下計過程中延時次說已經(jīng)很短，但偏差還是存在。之后我又重新設(shè)計了以下程序，采

20、用硬件延時的方法來實現(xiàn)閃爍的效果：此程序是在老師檢查之后自己改寫的，還沒有進行調(diào)試運行，不知道結(jié)果是否正確，以后有機會的話會將改寫后的程序完整的調(diào)整運行一遍。由于時間的關(guān)系，原本打算在程序設(shè)計時添加緊急處理情況，使設(shè)計更加接近現(xiàn)實中交通燈的情況，但時間短，設(shè)計較為復(fù)雜，因此就沒有設(shè)計此功能，比較遺憾，今后設(shè)計一定會注意的，力求讓程序完美。九、設(shè)計體會兩個星期的課程設(shè)計結(jié)束了，從中我學到了很多東西且感悟良多，體會到了課本聯(lián)系實際，學以至用，設(shè)計思想，實際動手能力都有所提高。初學接口時覺得它深奧難懂，枯燥無味，通過課程設(shè)計我體會到了編程的靈活性并對它產(chǎn)生了濃厚的興趣。我做的是交通燈控制，雖然是在功

21、能實現(xiàn)上比較簡單，但對我一個初學者來說卻是一個很大的困難。剛開始設(shè)計的時候真是一頭霧水不知從何開始，在機房弄了一個下午都沒弄出什么結(jié)果，后來想想課程設(shè)計第一節(jié)課時所做的硬件實驗，就仔細的研究了一下，參考了一下他們的變成思想并運用以前所學過的知識，這樣準備工作就做的差不多了。所以一下一步就是開始正式的編程序了。從課程設(shè)計從設(shè)計電路到調(diào)試結(jié)束，我失敗很多次也修改很多次，可謂是屢敗屢戰(zhàn)，可我并未氣餒，我堅持到了最后，總算看到我的成果了，總算可以激動，高興一番了。此次實習可以說是獲益匪淺。通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴展了自己的視野，不再僅僅局限于書本中幾條簡短的程序，而且更重要的是

22、明白寫程序的態(tài)度：仔細謹慎，精益求精。在程序中添加了黃燈閃爍，更加醒目。另外加入能夠?qū)崿F(xiàn)各路口綠燈顯示時間不同，適應(yīng)在主干道和支線路口中使用。在系統(tǒng)加電調(diào)試中，針對一些問題，熟練掌握了根據(jù)原理分步測試，將錯誤之處縮小的最小范圍內(nèi)。通過該課程設(shè)計，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識是機械的、表面的。通過把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計算機上實現(xiàn)，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。而且在設(shè)計中，把死板的課本知識變得生動有

23、趣，激發(fā)了學習的積極性。把學過的計算機編譯原理的知識強化，能夠把課堂上學的知識通過自己設(shè)計的程序表示出來，加深了對理論知識的理解。以前對與計算機操作系統(tǒng)的認識是模糊的，概念上的，現(xiàn)在通過自己動手做實驗，從實踐上認識了操作系統(tǒng)是如何處理命令的，如何協(xié)調(diào)計算機內(nèi)部各個部件運行，對計算機編譯原理的認識更加深刻。課程設(shè)計中程序比較復(fù)雜，在調(diào)試時應(yīng)該仔細，在程序調(diào)試時，注意轉(zhuǎn)移指令，將不必要的命令去除。通過本次課程設(shè)計我學到了很多新的東西，極大地拓寬了我的知識面,鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高，我感到收獲不小。通過這次課程設(shè)計也使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學

24、的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。有些在設(shè)計過程中已經(jīng)解決，有些還要待今后慢慢學習，只要學習就會有更多的問題，有更多的難點，但也會有更多的收獲。在課程設(shè)計過程中，收獲知識，提高能力的同時，我也學到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現(xiàn)這個計劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。因此在以后的生活和學習的過程中，我一定會把課程設(shè)計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！10、 程序原代碼D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT；數(shù)據(jù)段PB DB ?DA