硬件課程設(shè)計(jì)---交通燈指揮系統(tǒng)

1、<p><b>　　硬件課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)報(bào)告</b></p><p>　　課題名稱 交通燈指揮系統(tǒng) </p><p>　　學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 </p><p><b>　　交通燈指揮系統(tǒng)&l

2、t;/b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　編寫(xiě)一個(gè)交通燈控制程序，實(shí)現(xiàn)東西路口與南北路口狀態(tài)燈的轉(zhuǎn)換和緊急處理。采用8253芯片計(jì)數(shù)，輸出1S的時(shí)鐘脈沖，并使用8255接口芯片控制LED亮滅，同時(shí)讓8279芯片顯示倒計(jì)時(shí)，鍵盤(pán)控制緊急處理按鍵，以此實(shí)現(xiàn)交通燈指揮控制系統(tǒng)。</p><p>&l

3、t;b>　　2、總體方案與說(shuō)明</b></p><p>　?、倌媳奔t燈，東西綠燈，亮6秒，且數(shù)碼管9秒倒計(jì)時(shí)顯示。</p><p>　?、谀媳奔t燈，東西黃燈，亮3秒。</p><p>　?、勰媳本G燈，東西紅燈，亮6秒，且數(shù)碼管6秒倒計(jì)時(shí)顯示。</p><p>　?、苣媳秉S燈，東西紅燈，亮3秒，且數(shù)碼管3秒倒計(jì)時(shí)顯示。<

4、/p><p><b>　?、蒉D(zhuǎn)①重復(fù)</b></p><p>　　按鍵盤(pán)1鍵，則南北紅燈，東西綠燈；按鍵盤(pán)0鍵，恢復(fù)原狀態(tài)。</p><p>　　按鍵盤(pán)2鍵，則南北綠燈，東西紅燈；按鍵盤(pán)0鍵，恢復(fù)原狀態(tài)。</p><p>　　按鍵盤(pán)4鍵，則東西南北方向全亮紅燈，按鍵盤(pán)0鍵，恢復(fù)原狀態(tài)。</p><p>

5、;　　按鍵盤(pán)5鍵，則東西南北方向全亮綠燈，按鍵盤(pán)0鍵，恢復(fù)原狀態(tài)。</p><p>　　按鍵盤(pán)6鍵，則東西南北方向全亮黃燈，按鍵盤(pán)0鍵，恢復(fù)原狀態(tài)。</p><p><b>　　3、硬件框圖與說(shuō)明</b></p><p><b>　　芯片8253原理</b></p><p>　　簡(jiǎn)介：8253內(nèi)部有

6、三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門(mén)控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。</p><p>　　工作原理：8253

7、具有3個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)通道，采用減1計(jì)數(shù)方式。在門(mén)控信號(hào)有效時(shí)，每輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，通道作1次計(jì)數(shù)操作。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖是已知周期的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)就成為定時(shí)。</p><p>　　工作方式：8253中各通道可有6種可供選擇的工作方式， 以完成定時(shí)、計(jì)數(shù)或脈沖發(fā)生器等多種功能。本次實(shí)驗(yàn)中，采用了工作方式3（方波發(fā)生器）。</p><p>　　?方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷 一次定時(shí)或計(jì)數(shù),重寫(xiě)初值,啟

8、動(dòng)新一輪的計(jì)數(shù) </p><p>　　?方式1——可編程的單脈沖(單穩(wěn))觸發(fā)器 GATE邊沿觸發(fā),啟動(dòng)新一輪計(jì)數(shù)</p><p>　　?方式2——分頻器(速度波發(fā)生器) 具有計(jì)數(shù)初值重裝能力</p><p>　　?方式3——方波發(fā)生器 具有計(jì)數(shù)初值重裝能力 </p><p>　　?方式4——軟件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器一次定時(shí),重寫(xiě)初值,啟動(dòng)新一

9、輪的計(jì)數(shù) </p><p>　　?方式5——硬件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器GATE邊沿觸發(fā)新一輪計(jì)數(shù)</p><p>　　8253具體的控制字格式如下：</p><p><b>　　芯片原理8255</b></p><p>　　簡(jiǎn)介：一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作為CPU總線與外圍的接口。具有24個(gè)可

10、編程設(shè)置的I/O口，即使3組8位的I/O口為PA口，PB口和PC口。它們又可分為兩組12位的I/O口，A組包括A口及C口(高4位，PC4~PC7)，B組包括B口及C口(低4位，PC0~PC3)。A組可設(shè)置為基本的I/O口，閃控(STROBE)的I/O閃控式，雙向I/O3種模式；B組只能設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式，而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定。</p><p><b>　　芯片原

11、理8279</b></p><p>　　簡(jiǎn)介：8279是可編程的鍵盤(pán)、顯示接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。8279內(nèi)部有鍵盤(pán)FIFO（先進(jìn)先出堆棧）/傳感器，雙重功能的8*8=64B RAM，鍵盤(pán)控制部分可控制8*8=64個(gè)按鍵或8*8陣列方式的傳感器。該芯片能自動(dòng)消抖并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示RAM容量為16*8，即顯示器最大配置可達(dá)16位LED數(shù)碼顯

12、示。</p><p>　　工作方式：（1）鍵盤(pán)工作方式。8279在鍵盤(pán)工作方式時(shí)，可設(shè)置為雙鍵互鎖方式和N鍵循回方式。雙鍵互鎖方式：若有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，不管按鍵先后順序如何，只能識(shí)別最后一個(gè)被釋放的鍵，并把該鍵值送入FIFO RAM中。N鍵循回方式：一次按下任意個(gè)鍵均可被識(shí)別，按鍵值按掃描次序被送入FIFO RAM中。（2）顯示方式。8279的顯示方式又可分為左端入口和右端入口方式。顯示數(shù)據(jù)只要寫(xiě)入顯示R

13、AM，則可由顯示器顯示出來(lái)，因此顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示RAM的順序，決定了顯示的次序。左端入口方式即顯示位置從顯示器最左端1位（最高位）開(kāi)始，以后顯示的字符逐個(gè)向右順序排列；右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端1位（最低位）開(kāi)始，已顯示的字符逐個(gè)向左移位。但無(wú)論左右入口，后輸入的總是顯示在最右邊。</p><p><b>　　硬件連線圖</b></p><p><b&

14、gt;　　硬件連線實(shí)物圖</b></p><p>　　4、軟件主要模塊流程圖</p><p><b>　　8255模塊流程圖</b></p><p><b>　　8253模塊流程圖</b></p><p>　　8279顯示模塊流程圖</p><p>　　8279鍵

15、盤(pán)輸入及判斷模塊流程圖</p><p><b>　　總流程圖</b></p><p>　　5、源程序清單與注釋</p><p>　　Z8279 EQU 212H</p><p>　　D8279 EQU 210H</p><p>　　CODE SEGMENT </p><p>

16、;　　ASSUME CS:CODE DS:DATA</p><p>　　DATA SEGMENT</p><p>　　A DB 1 DUP(?)</p><p>　　B DB 1 DUP(?)</p><p>　　C DB 1 DUP(?)</p><p><b>　　DATA ENDS</b>&

17、lt;/p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOV DX,20BH</p><p>　　MOV AL,00110111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,208H</p><

18、;p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,50H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,20BH</p><p>　　MOV AL,011

19、10111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,209H</p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,02H</p>

20、<p>　　OUT DX,AL ;8253初始化</p><p>　　MOV DX,203H</p><p>　　MOV AL,10010000B</p><p>　　OUT DX,AL ;8255初始化</p><p>　　L0: MOV A,09H ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值9s</p><p>

21、　　MOV B,06H ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值6s</p><p>　　MOV C,03H ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值3s</p><p>　　L1: MOV DX,201H</p><p>　　MOV AL,01111011B ;南北紅，東西綠</p><p>　　OUT DX,AL </p><p><b>　

22、　MOV CL,A</b></p><p>　　CALL SHOW ；調(diào)用顯示模塊</p><p>　　CALL LOK ；調(diào)用檢測(cè)上升沿子程序</p><p>　　CALL KZ ；調(diào)用鍵盤(pán)檢測(cè)及特殊鍵判斷子程序</p><p><b>　　DEC A</b></p&

23、gt;<p><b>　　CMP A,03H</b></p><p><b>　　JNZ L1</b></p><p>　　PP: MOV DX,201H</p><p>　　MOV AL,01110111B;南北紅，東西黃</p><p><b>　　OUT DX,AL&

24、lt;/b></p><p><b>　　MOV CL,A</b></p><p>　　CALL SHOW ；調(diào)用顯示模塊</p><p>　　CALL LOK ；調(diào)用檢測(cè)上升沿子程序</p><p>　　CALL KZ ；調(diào)用鍵盤(pán)檢測(cè)及特殊鍵判斷子程序</p><p

25、><b>　　DEC A</b></p><p><b>　　CMP A,00H</b></p><p><b>　　JNZ PP</b></p><p>　　L4: MOV DX,201H</p><p>　　MOV AL,11001111B ;南北綠，東西紅<

26、;/p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　MOV CL,B</b></p><p>　　CALL SHOW ；調(diào)用顯示模塊</p><p>　　CALL LOK ；調(diào)用檢測(cè)上升沿子程序</p><p>　　CALL K

27、Z ；調(diào)用鍵盤(pán)檢測(cè)及特殊鍵判斷子程序</p><p><b>　　DEC B</b></p><p><b>　　CMP B,00H</b></p><p><b>　　JNZ L4</b></p><p>　　L5: MOV DX,201H</p>

28、<p>　　MOV AL,10101111B ;南北黃，東西紅</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　MOV CL,C</b></p><p>　　CALL SHOW ；調(diào)用顯示模塊</p><p>　　CALL LOK

29、 ；調(diào)用檢測(cè)上升沿子程序</p><p>　　CALL KZ ；調(diào)用鍵盤(pán)檢測(cè)及特殊鍵判斷子程序</p><p><b>　　DEC C</b></p><p><b>　　CMP C,00H</b></p><p><b>　　JNZ L5</b></p&g

30、t;<p><b>　　JMP L0</b></p><p>　　LOK PROC NEAR ；檢測(cè)上升沿子程序</p><p>　　L2:MOV DX,200H</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　CMP AL,00H</p>

31、<p><b>　　JNZ L2</b></p><p>　　L3:IN AL,DX</p><p>　　CMP AL,01H</p><p><b>　　JNZ L3</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>&l

32、t;b>　　LOK ENDP</b></p><p>　　SHOW PROC NEAR ；顯示模塊</p><p>　　MOV DX,Z8279</p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV A

33、L,38H</p><p>　　OUT DX,AL;初始化 8279</p><p>　　MOV DX,D8279</p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b><

34、/p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>

35、;<b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　OUT DX,AL ; 熄滅8279數(shù)碼管</p><p><b>　　MOV AL,CL</b></p><p><b>　　MOV AH,0</b></p><p><b>　　MOV DL,10

36、</b></p><p>　　DIV DL ;AX/DL=BL...BH</p><p>　　MOV BL,AH ; 將余數(shù)（即秒的個(gè)位）放在BL中</p><p>　　MOV BH,AL ; 將商（即秒的十位）放在BH中</p><p>　　CALL TRANS ; 調(diào)用8279顯示秒的個(gè)位</p>

37、<p><b>　　MOV BL,BH</b></p><p>　　CALL TRANS ; 調(diào)用8279顯示秒的十位</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　SHOW ENDP</b></p><p>　　TRANS PROC NE

38、AR ;數(shù)碼管顯示數(shù)值程序</p><p><b>　　ONE:</b></p><p><b>　　CMP BL,1</b></p><p><b>　　JNZ TWO</b></p><p>　　MOV AL,00000110B</p><p>&l

39、t;b>　　TWO:</b></p><p><b>　　CMP BL,2</b></p><p><b>　　JNZ TRI</b></p><p>　　MOV AL,01011011B</p><p><b>　　TRI:</b></p>&

40、lt;p><b>　　CMP BL,3</b></p><p><b>　　JNZ FOR</b></p><p>　　MOV AL,01001111B</p><p><b>　　FOR:</b></p><p><b>　　CMP BL,4</b>

41、;</p><p><b>　　JNZ FIV</b></p><p>　　MOV AL,01100110B</p><p><b>　　FIV:</b></p><p><b>　　CMP BL,5</b></p><p><b>　　JNZ

42、 SIX</b></p><p>　　MOV AL,01101101B</p><p><b>　　SIX:</b></p><p><b>　　CMP BL,6</b></p><p><b>　　JNZ SEV</b></p><p>　

43、　MOV AL,01111101B</p><p><b>　　SEV:</b></p><p><b>　　CMP BL,7</b></p><p><b>　　JNZ EIT</b></p><p>　　MOV AL,00000111B</p><p&g

44、t;<b>　　EIT:</b></p><p><b>　　CMP BL,8</b></p><p><b>　　JNZ NIN</b></p><p>　　MOV AL,01111111B</p><p><b>　　NIN:</b></p>

45、;<p><b>　　CMP BL,9</b></p><p><b>　　JNZ ZRO</b></p><p>　　MOV AL,01101111B</p><p><b>　　ZRO:</b></p><p><b>　　CMP BL,0</

46、b></p><p><b>　　JNZ SHW</b></p><p>　　MOV AL,00111111B</p><p><b>　　SHW:</b></p><p>　　MOV DX,D8279</p><p><b>　　OUT DX,AL</

47、b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TRANS ENDP </p><p>　　KZ PROC NEAR ；鍵盤(pán)檢測(cè)及判斷模塊</p><p>　　MOV DX,Z8279</p><p><b>　　IN AL,DX</b>&l

48、t;/p><p>　　AND AL,0FH</p><p>　　CMP AL,00H</p><p><b>　　JE JIESHU</b></p><p>　　MOV AL,40H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>

49、　　MOV DX,D8279</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　NHDL: </p><p>　　CMP AL,02D</p><p><b>　　JNZ NLDH</b></p><p>　　MOV DX,201H;82

50、55B</p><p>　　MOV AL,01111011B;南北紅東西綠</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL HUIFU</p><p><b>　　NLDH:</b></p><p>　　CMP AL,10D</p&

51、gt;<p><b>　　JNZ HH</b></p><p>　　MOV DX,201H;8255B</p><p>　　MOV AL,11001111B;南北綠東西紅</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL HUIFU</p>

52、;<p><b>　　HH:</b></p><p>　　CMP AL,01D</p><p><b>　　JNZ LL</b></p><p>　　MOV DX,201H;8255B</p><p>　　MOV AL,01101111B;東西南北全紅</p><p

53、><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL HUIFU</p><p><b>　　LL:</b></p><p>　　CMP AL,09D</p><p><b>　　JNZ YY</b></p><p>　　MOV

54、DX,201H;8255B</p><p>　　MOV AL,11011011B;東西南北全綠</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL HUIFU</p><p><b>　　YY:</b></p><p>　　CMP AL,33

55、D</p><p>　　JNZ JIESHU</p><p>　　MOV DX,201H;8255B</p><p>　　MOV AL,10110111B;東西南北全黃</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL HUIFU</p><

56、p><b>　　JIESHU:</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　KZ ENDP</b></p><p>　　HUIFU PROC NEAR ；恢復(fù)鍵0判斷</p><p><b>　　WAITS:</b

57、></p><p>　　MOV DX,Z8279</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　AND AL,0FH</p><p>　　CMP AL,00H</p><p><b>　　JE WAITS</b></p><

58、;p>　　MOV AL,40H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,D8279</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　CMP AL,03D</p><p><b>　　J

59、NZ WAITS</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　HUIFU ENDP</p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p><b>　　END START</b></p><p>　

60、　6、問(wèn)題分析與解決方案</p><p><b>　　8279數(shù)碼管顯示</b></p><p><b>　　問(wèn)題分析：</b></p><p>　　通過(guò)查閱大量8279資料初步對(duì)8279有了一定的了解，在8279數(shù)碼管顯示數(shù)字的過(guò)程中遇到了諸多問(wèn)題，如：數(shù)碼管控制字、顯示出錯(cuò)、RAM清零等重要操作無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)。</

61、p><p><b>　　解決方案:</b></p><p>　?、俨捎面I盤(pán)/顯示控制字00000000B，時(shí)鐘編程控制字00111000B，各數(shù)字對(duì)應(yīng)的LED八段顯示數(shù)據(jù)；</p><p>　?、?279數(shù)據(jù)口和控制口混淆，數(shù)據(jù)輸出至控制口中而出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤；</p><p>　　③清楚顯示RAM和FIFO后無(wú)法正常顯示數(shù)據(jù)，

62、采用輸出“00H”逐個(gè)LED熄滅的方式熄滅LED，達(dá)到清零目的。</p><p>　　8279鍵盤(pán)輸入及判斷</p><p><b>　　問(wèn)題分析：</b></p><p>　　①判斷鍵盤(pán)是否有按鍵按下；</p><p>　?、谠鯓优袛喟聪碌陌存I對(duì)應(yīng)的鍵碼值；</p><p><b>　

63、　③代碼冗余復(fù)雜</b></p><p>　?、芴厥怄I按下后恢復(fù)問(wèn)題</p><p><b>　　解決方案：</b></p><p>　　①讀8279控制口，讓得到的狀態(tài)字和0FH相與，其結(jié)果再用CMP和00H比較，以此判斷是否有鍵按下；</p><p>　　②通過(guò)測(cè)試每一個(gè)按鍵，確定各個(gè)鍵碼值；</p

64、><p>　　③采用子程序并調(diào)用子程序的方式，重復(fù)利用了相同的代碼，減少了代碼的行數(shù)；</p><p>　?、茉谶M(jìn)入特殊狀態(tài)下不斷地循環(huán)檢測(cè)是否有恢復(fù)鍵“0鍵”按下。</p><p><b>　　各芯片之間的組合</b></p><p>　　問(wèn)題分析：調(diào)用子程序和循環(huán)的順序混亂</p><p>　　解

65、決方案：首先實(shí)現(xiàn)單個(gè)芯片的各項(xiàng)功能，再將每個(gè)芯片加入到總程序中，使總程序過(guò)程清晰明了。</p><p><b>　　7、結(jié)論與體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這次硬件課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)匯編語(yǔ)言和各個(gè)接口芯片8253、8255、8279有了更深入的了解。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)和同學(xué)交流，開(kāi)闊了自己的思路，改進(jìn)了程序的方法，使程序明晰易懂、更加高效。在這次實(shí)驗(yàn)中，我們自主學(xué)習(xí)

66、了8279芯片，并遇到了諸多問(wèn)題和困難。發(fā)現(xiàn)將書(shū)本中的理論性知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際中還是有一定困難的，需要通過(guò)大量的閱讀資料、實(shí)踐、學(xué)習(xí)代碼實(shí)例，才能不斷地更正以前的錯(cuò)誤思想、改進(jìn)代碼，完成所選擇的課題。</p><p>　　在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我們得到了許多老師和同學(xué)的熱心幫助、鼓勵(lì)，這讓我們更加相信團(tuán)隊(duì)的力量不可忽視，只有同心協(xié)力、分工明確才能高效地完成任務(wù)。 </p><p><b>

67、;　　8、設(shè)備與環(huán)境</b></p><p>　　硬件：微機(jī)原理與接口技術(shù)試驗(yàn)箱</p><p>　　軟件：Windows XP及以上的操作系統(tǒng)</p><p>　　Microsoft Office Visio 2007</p><p>　　Microsoft Word 2007</p><p><b

68、>　　HK88TE</b></p><p><b>　　9、參考資料</b></p><p>　　1.《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》第4版 周荷琴 吳秀清著 </p><p>　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社</p><p>　　2.《匯編語(yǔ)言》第2版 王爽著 清華大學(xué)出版社</p>