微型計算機技術課程設計---交通信號燈控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　《微型計算機技術》</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目： 交通信號燈控制系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)名稱： 電子信息工程 </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　2011年 12月</p><p><b>　　交通信號燈控制系統(tǒng)</b></p><p&

3、gt;<b>　　電子信息工程系</b></p><p>　　摘要：隨著現(xiàn)代科學技術的進步，自動化控制技術越來越多地被運用到生產(chǎn)生活當中。現(xiàn)代交通的發(fā)展，對自動化控制技術也提出了較高的要求，如何科學有效對交通流量進行管理，已成為一項社會課題。在課程設計的背景下，本系統(tǒng)運用了8255實現(xiàn)了通過A口控制南北東西方向的紅綠黃燈的循環(huán)點亮，實現(xiàn)了對交通流量的模擬協(xié)調調度。</p>&l

4、t;p>　　關鍵詞：交通燈；8255；LED；</p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　微機原理和接口技術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。本課程設計任務和目的是：幫助學生鞏固和加深理解所學的理論知

5、識，訓練學生的實驗技能，使其樹立工程觀點和嚴謹?shù)目茖W作風，初步具有運用理論知識分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學生運用所學的理論解決實際問題的能力，使學生初步掌握分析簡單電路，調試簡單匯編程序以及撰寫實驗報告的能力。</p><p>　　十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機和行人的行為準則。十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關鍵。當前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“

6、紅燈—綠燈”轉換間隔，并自動切換。本次關于交通燈的課程設計通過8255A控制交通燈在東西、南北方向紅燈—綠燈—黃燈轉換的的狀態(tài), 實現(xiàn)了對交通流量的模擬協(xié)調調度。</p><p>　　第一章 系統(tǒng)設計任務及要求</p><p><b>　　1.1基本功能</b></p><p>　　模擬一個十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，要求四個路口方向都有紅黃綠三

7、種指示信號燈，根據(jù)實際交通情況設定一種交通燈規(guī)則，并按照自己所設定的規(guī)則通過微機控制交通燈各信號的亮滅，達到合理控制交通運行的功能。</p><p><b>　　1.2交通規(guī)則</b></p><p>　　東西亮紅燈，南北亮綠燈；東西亮紅燈，南北亮黃燈；東西亮綠燈，南北亮紅燈；東西亮黃燈，南北亮黃燈；東西亮紅燈，南北亮綠燈；以此循環(huán)亮燈。</p><

8、;p><b>　　1.3設計要求</b></p><p>　　設有一個十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個路口的紅燈全亮。之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車。延遲后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開始閃爍閃爍幾次后，1、3路口的紅燈亮，同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車。延遲后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始

9、閃爍。閃爍幾次后，再切換到1、3路口方向。之后，重復上述過程。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設計方案</p><p>　　2.1十字路口信號燈</p><p><b>　　圖2- 十字路口</b></p><p><b>　　圖2- 設計圖</b></p><p><

10、;b>　　2.2設計方案</b></p><p>　　利用“微機實驗系統(tǒng)”的8255可編程接口的A口(PA7-PA0)控制發(fā)光二級管（紅、綠、黃燈）的L1-L8使發(fā)光二級管按照十字路口交通燈的規(guī)律交替發(fā)光，模擬交通信號燈的工作。</p><p>　　2.3設計使用的元器件和設備</p><p>　　實驗室提供PC機及微機原理及接口技術實驗箱、825

11、5芯片。</p><p><b>　　第三章系統(tǒng)硬件介紹</b></p><p>　　3.1微機原理及接口技術實驗箱介紹</p><p><b>　　3.1.1概述</b></p><p>　　微機原理與接口技術實驗箱是一種面向各高等院校的教學實驗設備，實驗平臺可作為大專院校微機與接口課程和多個實踐

12、環(huán)節(jié)的教學實驗設備，也可用做技術培訓的教學系統(tǒng)，還可做科研、工程技術人員強有力的開發(fā)應用工具。系統(tǒng)既可獨立使用，又可與PC微機聯(lián)機使用的完整微機系統(tǒng)，可高效支持“微機原理及接口技術”、“微機控制應用”、“匯編程序設計”課程的開放式實驗教學。經(jīng)過擴展，還可支持“計算機控制技術”、“微型機控制系統(tǒng)”等課程的教學實驗。 </p><p>　　(1)自帶集成調試環(huán)境，WINDOWS平臺，支持各種操作系統(tǒng)； </p&

13、gt;<p>　　(2)采用液晶顯示作系統(tǒng)顯示； </p><p>　　(3)系統(tǒng)鍵盤輸入采用標準鍵盤作為系統(tǒng)控制鍵盤，單機時的輸入均是由標準鍵盤輸入； </p><p>　　(4)實驗還包含8279的擴展的鍵盤，兩種鍵盤分開處理，比較可靠； </p><p>　　(5)聯(lián)機操作就相當于用仿真器調試程序，上位機軟件已經(jīng)告訴用戶怎么做實驗，用戶連實驗指導

14、書都無需翻看； </p><p>　　(6)單機操作就相當于在操作一臺簡裝板的電腦，很方便、很直觀； </p><p>　　(7)可以直接輸入DEBUG匯編，無需用戶再多記一種代碼指令，幾乎支持匯編的所有指令； </p><p>　　(8)穩(wěn)定性好，實驗成功率是99.9％； </p><p>　　(9)實驗功能齊全，共有43個硬件實驗項目，2

15、1個軟件實驗，共可以完成64個實驗； </p><p>　　(10) 接口電路：接口電路種類齊全，包含所有的接口芯片； </p><p>　　(11) 實驗連線方便，采用排線和連接線相結合的連線方式，既能滿足學生動手能力愿望，又能充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力，提高教學實驗的質量和效率； </p><p>　　(12) 12、包含單機、雙機、多機，以及實驗箱和PC機通信等各

16、種通信項目，通信接口芯片包括8250、8251，通信協(xié)議包含直接通信、RS232通信和RS485通信等； </p><p>　　(13) DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以由發(fā)光二極管直接顯示，輸入數(shù)據(jù)則由撥碼開關產(chǎn)生，很直觀； </p><p>　　(14) 可擴展性強，每個模塊均留出了相應的接口電路，用戶可以用這些開放的電路隨意組合成自己需要的硬件電路；另外，系統(tǒng)也留出了所有的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控

17、制總線的接口電路，用戶也可以根據(jù)自己的需要做任何控制系統(tǒng)； </p><p>　　(15) 系統(tǒng)自帶機電控制平臺，含步進電機、直流電機等，所以還可以作為計算機控制技術課程的教學實驗； </p><p>　　(16) 有示波器的功能，可以測量外加的音頻信號的波形； </p><p>　　(17) 內(nèi)置電源，雙重保護； </p><p>　　(1

18、8) 所有芯片都是本實驗箱自帶，不是用計算機上的，這樣即使出現(xiàn)錯誤操作，計算機仍能正常工作。 </p><p><b>　　3.1.2性能參數(shù)</b></p><p>　　(1)實驗箱內(nèi)提供15.625KHz，500KHz，1MHz和2MHz的方波信號供實驗用。 </p><p>　　(2)頻率輸出誤差：≤±0.5%，在0~70℃ &

19、lt;/p><p>　　(3)方波輸出穩(wěn)定度：±0.3%+3mV (電壓紋波)  ±0.3%+0.5V（電壓過沖） </p><p>　　(4)高電平輸出:不低于3.0V </p><p>　　(5)低電平輸出:不高于0.7V </p><p>　　(6)系統(tǒng)晶振產(chǎn)生的信號時鐘頻率為14.318MHz; </p

20、><p>　　(7)ZY12101B微機原理及接口技術實驗箱：450mm×310mm×110mm </p><p>　　3.2 8255芯片介紹</p><p>　　3.2.1 8255內(nèi)部結構：</p><p>　　圖3-28255結構框圖</p><p>　　8255A是一個40引腳的雙列直插式集成

21、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。</p><p><b>　?。?）口電路</b></p><p>　　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，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（PC7～PC4）

22、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（PC3～PC0）合在一起稱之為B組。</p><p><b>　?。?）總線接口電路</b></p><p>　　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：1.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操作有關的數(shù)據(jù)、控

23、制字和狀態(tài)信息都是通過該緩沖器進行傳送。2.讀/寫控制邏輯。與讀寫有關的控制信號有</p><p>　　CS—片選信號（低電平有效）</p><p>　　RD—讀信號（低電平有效）</p><p>　　WR—寫信號（低電平有效）</p><p>　　A0、A1—端口選擇信號。8255共有四個可尋址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用

24、二位地址編碼即可實現(xiàn)選擇。參見下表。</p><p>　　表3-2-18255四個端口</p><p>　　RESET—復位信號（高電平有效）。復位之后，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。</p><p>　　3.2.2控制邏輯電路</p>&

25、lt;p>　　控制邏輯電路包括A組控制和B組控制，合在一起構成8位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字</p><p>　　3.2.3 8255工作方式及數(shù)據(jù)I/O操作</p><p>　　1.8255的工作方式</p><p>　　8255共有三種工作方式，即方式0、方式1、方式2.</p><p>　?。╝）方式0 基本輸入/

26、輸出方式</p><p>　　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。</p><p>　?。╞）方式1 選通輸入/輸出方式</p><p>　　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)

27、傳送的聯(lián)絡信號。具體定義見表3–2-2。可見A口和B口的聯(lián)絡信號都是三個，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。 </p><p>　?。╟）方式2 雙向數(shù)據(jù)傳送方式</p><p>　　只有A口才能選擇這種工作方式，這時A

28、口既能輸入數(shù)據(jù)又能輸出數(shù)據(jù)。在這種方式下需使用C口的五位線作控制線，信號定義如表7–2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.</p><p>　　2.數(shù)據(jù)輸入操作用于輸入操作的聯(lián)絡信號有：</p><p>　　STB(StroBe)—選通脈沖，輸入，低電平有效。 當外設送來STB信號時，輸入數(shù)據(jù)裝入8255A的鎖存器。</p&

29、gt;<p>　　IBF(Input Buffer Full) —輸入緩沖器滿信號，輸出，高電平有效。</p><p>　　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。</p><p>　　INTR(INTerrupt Request)—中斷請求信號，高電平有效，當IBF數(shù)據(jù)輸入過程：當外設準備好數(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信號有效。

30、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。單片微機在響應中斷后執(zhí)行中斷服務程序時讀入數(shù)據(jù)，并使INTR信號變低，同時也使IBF信號同時變低。以通知外設準備下一次數(shù)據(jù)輸入。</p><p>　　3.數(shù)據(jù)輸出操作用于數(shù)據(jù)輸出操作的聯(lián)絡信號有：</p><p>　　ACK(ACKnowledge)—外設響應信號輸入，

31、低電平有效。</p><p>　　當外設取走輸出數(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。</p><p>　　OBF（Output Buffer Full）——輸出緩沖器滿信號，輸出，低電平有效。</p><p>　　當單片微機把輸出數(shù)據(jù)寫入8255A鎖存器后，該信號有效，并送去啟動外設以接收

32、數(shù)據(jù)。</p><p>　　INTR—中斷請求信號，輸出，高電平有效。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸出過程：外設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ACK信號結束時，INTR有效，向單片微機發(fā)出中斷請求。在中斷服務過程中，把下一個輸出數(shù)據(jù)寫入8255A的輸出緩沖器。寫入后OBF有

33、效，表明輸出數(shù)據(jù)已到，并以此信號啟動外設工作，取走并處理8255A中的輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　表3-2-2 8255 C口聯(lián)絡信號定義</p><p>　　3.3 設計硬件實物圖：</p><p>　　圖3-3 硬件實物圖</p><p>　　第四章 調試結果與必要的調試說明</p><p>　　交通燈信息系統(tǒng)

34、設計主要是由微機原理及接口技術實驗箱與湖北眾友軟件結合設計的。該設計具有調試和觀察實物的功能。在編寫完程序和連接完實物圖的基礎上，通過湖北眾友對編寫的交通燈程序進行編譯、連接、裝載當軟件仿真成功是再加載可執(zhí)行文件觀察指示模塊led燈的亮滅情況，剛開始時出現(xiàn)同時亮兩個黃燈證明所寫程序錯誤或是連線有問題，經(jīng)過對程序的再調試后改進了該問題運行結果如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1運行結果圖

35、</b></p><p><b>　　總結：</b></p><p>　　經(jīng)過這兩周的課程設計, 做關于交通燈系統(tǒng)設計,我認真查閱資料,學習關于這方面的知識,比如說怎么樣去使用8255這個可編程并行接口芯片，怎么樣用湖北眾友軟件以及交通有哪些規(guī)則.在理論學習的基礎上,又下了一次苦工夫,算是明白了設計一個系統(tǒng)的過程;也讓我體會到要想成功地設計某個東西,光學好

36、專業(yè)知識是不夠的,必須要系統(tǒng)的知識,無論在哪方面都要有個明白的概念,只有這樣才不至于在設計過程中摸不著頭腦,知道去哪些是需要查的資料,還有一點,我覺得我在芯片編程方面,特別是在初始化方面是我最大的困難,或許是我的匯編語言學得不夠好,我只能借助參考資料,查每一條指令的作用與功能,這樣一來又鞏固了我的對匯編語言的了解.</p><p>　　如此,我體會到學習理論知識固然重要,但在你學完了之后,你不在實踐中運用你所學的

37、知識,我想學是白學了,過一段時間后,你可能什么都記不起來了,或許在學的時候心里有一個概念,認為這個知識我曾經(jīng)學得不錯,我現(xiàn)在怎么想不起來了,一心想依賴課本;如果我們用實踐來學習知識,你會努力地去搜索你想要需要的東西,即使是過了一段時間后,你也會記得你曾經(jīng)對這點不明白認真地查閱過,所以你不容易忘記!</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[

38、1]李伯成.微型計算機原理與接口技術[M].清華大學出版社,2004.</p><p>　　[2]錢嘵捷.新版匯編語言程序設計[M].電子工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[3]譚浩強.微型計算機原理及運用[M].清華大學出版社,2004.</p><p>　　[4]徐維祥,劉旭敏.單片微型機原理及應用[M].大連理工大學出版社,2003.</p&g

39、t;<p>　　[5]李朝青.單片機學習指導[M]. 北京航空航天大學出版社,2001.</p><p>　　[6]朱家建.單片機與可編程控制器[M].高等教育出版社,2005</p><p>　　[7]付曉光.單片機原理與使用技術[M].清華大學出版社, 1999.</p><p><b>　　附錄：</b></p>

40、<p><b>　　1交通燈實物圖</b></p><p>　　圖1-1 交通燈實物圖</p><p><b>　　2源程序：</b></p><p>　　PORT_A EQU 2A0H ;8255 PORT A ADDRESS</p><p>

41、　　PORT_B EQU 2A1H ;8255 PORT B ADDRESS</p><p>　　PORT_C EQU 2A2H ;8255 PORT C ADDRESS</p><p>　　CMD_PORT EQU 2A3H</p><p>　　PORT_CS EQU 2

42、A3H</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE</p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOV AL,10000011B </p><p>　　MOV DX,2A3H</p><

43、;p>　　OUT DX,AL </p><p><b>　　SHOW: </b></p><p>　　MOV DX,PORT_A</p><p>　　MOV AL,00100001B</p><p>　　OUT DX,AL </p><p><b>　　M

44、OV BL,0</b></p><p>　　l1: CALL DELAY</p><p><b>　　INC BL</b></p><p><b>　　CMP BL,25</b></p><p>　　JNG l1 </p><p&g

45、t;　　HUANG: MOV DX,PORT_A</p><p>　　MOV AL,00010001B</p><p>　　OUT DX,AL;</p><p><b>　　MOV BL,0</b></p><p>　　l2: CALL DELAY</p><p><b>　

46、　INC BL</b></p><p><b>　　CMP BL,10</b></p><p>　　JNG l2 </p><p><b>　　HONG:</b></p><p>　　MOV DX,PORT_A</p><p>　　MOV AL,

47、00001100B</p><p>　　OUT DX,AL </p><p><b>　　MOV BL,0</b></p><p>　　l3: CALL DELAY</p><p><b>　　INC BL</b></p><p><b>　　

48、CMP BL,25</b></p><p><b>　　JNG l3 </b></p><p>　　lue: </p><p>　　MOV DX,PORT_A</p><p>　　MOV AL,00001010B</p><p>　　OUT DX,AL &

49、lt;/p><p><b>　　MOV BL,0</b></p><p>　　l4: CALL DELAY</p><p><b>　　INC BL</b></p><p><b>　　CMP BL,10</b></p><p>　　JNG l4

50、 </p><p><b>　　JMP SHOW</b></p><p>　　DELAY PROC</p><p><b>　　PUSH BX</b></p><p><b>　　PUSH CX</b></p><p><b>　　

51、MOV BL,10</b></p><p>　　NEXT: MOV CX,2801</p><p>　　W10MS: LOOP W10MS</p><p><b>　　DEC BL</b></p><p><b>　　JNZ NEXT</b></p><p>&l

52、t;b>　　POP CX</b></p><p><b>　　POP BX </b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY ENDP</p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p