微机原理课设带数码管显示的交通灯模拟控制系统设计

1南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 带数码管显示的交通灯模拟控制系统设计 课 程 名 称 微机原理及应用 院 系 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2013 年 12 月 23 日至 2017 年 12 月 27 日成绩2目 录一、方案说明 21、硬件设计 21.1、硬件接线图 21.2、主机接线说明32、软件设计 32.1、程序流程图 4二.源程序清单 5三、调试现象 10四、心得体会 1231课程设计应达到的目的通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握微机原理的基本应用方法。通过实验熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构，掌握汇编语言程序设计和微机基本接口电路的设计、应用方法，做到理论联系实际。2课程设计题目及要求题目：交通信号灯模拟控制系统的设计利用 STAR ES598PCI 实验仪的硬件资源设计一个“带时间显示的交通信号灯模拟控制系统” 。所有输入该装置信号采用 STAR ES598PCI 实验仪上的状态输入开关，东西、南北方向的红绿黄灯采用实验仪上的 LED 发光二极管模拟，东西、南北方向的信号灯变化，通行倒计时时间用数码管显示。1、 功能要求：1） 假设在一个 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号灯。当 A 道和 B 道均有车辆要求通过时，A 道和 B 道轮流放行。A 道放行 10 秒钟，B 道再放行 10 秒钟，依次轮流。绿灯转换红灯前黄灯亮 4 秒钟。2） 夜间工作时 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)的黄灯闪烁，绿灯和红灯不亮（实验时用开关 K8 控制） 。3） 开关 K8=0，则工作在以上功能（1） ；开关 K8=1，则工作在以上功能（2） 。2、 难度要求：1） 基本要求：采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号，用循环程序软件定时实现功能要求；（60 分）2） 中级要求：采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号，用 8253 硬件定时，软件查询方式实现功能要求；（80 分）3） 高级要求：在中级要求的基础上，增加用 8255 PB 口动 LED 数码显示器显示绿灯倒计时秒数，从 9 倒计数到 0，倒计数到 4 时黄灯亮。 （100 分）4一、设计说明硬件方面：8253 产生 1HZ 的方波，脉冲到 8259 的 IR1 端，产生中断，调中断服务子程序。在加入紧急车道后，单脉冲（）连到 8259 的 IRO 端，产生一个高级的中断请求信号。软件方面：主程序先对各个硬件初始化，在开 CPU 中断，然后空操作，等待中断。执行低级中断（IR1）时，8255 的 PA 口负责选数码管，PB 口负责显示数字，用查表法可查到 09 的数码管编码。采用循环扫描方法，人眼即可看到连续的二位数。当倒计时减到零时，对红绿灯取反。若手动上下拨动单脉冲（）一次，则产生一个高级中断（IR0） ，程序转而执行此中断处理程序，处理完后返回继续执行低级中断（IR1） 。1、硬件设计1.1、硬件接线图51.2 连线说明：C5 区：CS、A0、A1 A3 区：CS3、A0、A1C5 区：OUT0 C5 区：CLK1C5 区：GATE0、GATE1 C1 区：VCCC5 区：CLK0 B2 区：2MC5 区：OUT1 B3 区：IR1B3 区：CS、A0 A3 区：CS2 、 A0B3 区：INT、INTA ES8688：INTR、INTAB3 区：IR0 B2 区：单脉冲（ ）B4 区：CS、A0、A1 A3 区：CS1、A0、A1B4 区：PA 口、PB 口 G5 区：C 口、B 口B4 区：PC 口 G6 区：JP65（LED 灯）1.3 实物连线图 2、软件设计61、程序流程图8 2 5 5 初始化红灯亮延时 1 秒红灯灭C X = 0 ?8 2 5 3 初始化给 8 2 5 3 赋初值调 8 2 5 9 初始化程序调写中断向量表子程序红绿灯初始化 （ 东西方向通行 ）写入计数值 （ 十六进制 ）C P U 开中断是否有中断 ？（ I R 1 , 低级中断 ）计数值减 1调整循环值入栈保护选高位数码管查表并显示高位数值调 1 m s 延时高位管熄灭选低位数码管查表并显示低位数值调 1 m s 延时低位管熄灭S C A N = 0 ?计数值是否到零 ？红绿灯取反并输出中断服务子程序循环值出栈返回YYYYNNNN循环4次循环 3 8 5 次72.设计思路8255交通信号灯的灯光变化和数码显示通过 8255 实现控制。8255 是一种具有多种功能的可编程并行通信接口电路芯片。芯片包括 A、B、C 三个数据端口、A组控制部件、B 组控制部件、读写逻辑控制电路、数据总线缓冲器。8255 有三种工作方式，其中方式0 是基本输入/输出方式，适用于无条件传送和查询方式的接口电路。本设计中，PA 口用于输出信号控制灯光的变化（D6D5=00，D4=0） ，PB 口用于输出信号控制数码管的显示（D2=0，D1=0） ，PC0 用于输入 K8 的控制开关信号，PC1 用于输入用于硬件延时的方波信号（D0=1） 。PC7 用于输出控制数码管工作/不工作的信号（D3=0） 。故写入方式控制字为10000001B=81H。8255A 输入/输出信号接线方案如下表所示：8255-PB 输出方式 PCH 输出方式 8255-PA 输出方式 PCL 输入方式引脚 输出信号 引脚 输出信号 引脚 输出信号 引脚 输入信号PB7 PA7 不用（灭）PB6 PA6 南北红灯PB5 PA5 南北黄灯PB4PC7数码管的位码选择PC7=0，则该位选中 PA4 南北绿灯PB3 PA3 不用（灭） PC3PB2 PA2 东西红灯 PC2PB1 PA1 东西黄灯 PC1 8253-OUT0PB0PB7DP 段PB6G 段PB5F 段PB4E 段PB3D 段PB2C 段PB1B 段PB0A 段 PA0 东西绿灯 PC0 开关 K8 输入a.灯光显示：送低电平则灯亮，送高电平则灯灭。东西绿灯，南北红灯：PA0PA7 应输出 01111101B=7DH东西闪灯，南北红灯：黄灯亮，红灯亮 PA0PA7 应输出 10111101B=0BDH黄灯灭，红灯亮 PA0PA7 应输出 11111101B=0FDH东西红灯，南北绿灯：PA0PA7 应输出 11010111B=0D7H东西红灯，南北黄闪：红灯亮，黄灯亮 PA0PA7 应输出 11011011B=0DBH红灯亮，黄灯灭 PA0PA7 应输出 11011111B=0DFH8253交通信号灯亮、灭的时间及数码管的倒计时间隔都通过 8253 控制。8253 可编程定时/计数器是 Intel 公司生产的通用外围接口芯片，它有三个独立的 16 位计数器，计数范围为 02MHz。8253 有 6 种工作方式，其中方式三是方波发生器方式。本设计中选用通道 0，CLK0 接 1953HZ 的时钟信号，GATE0 接高电平 VCC，OUT0 接 8255 的 PC1。因为需要产生周期为 0.5s 的方波，即产生 2Hz 的方波而固有频率为 1953Hz，故分频系数N=1953/2=976。由于选用了通道 0（SC1 SC0=00） ，工作在方式 3（M2 M1 M0=011） ，对计数器进行读写/操作时，先送低 8 位，再送高 8 位（RW1 RW0=11） ，计数器的数值采用 10 进制（BCD=1） ，故初始化时命令字为 00110111B=37H。84、运行情况和结论（1）实际情况运行时的图片9（2）结论本设计基本完成了任务书中所要求的功能。a.白天模式：东西方向和南北方向各放行 10 秒。绿灯转红灯前黄灯闪烁 4 秒。LED 数码显示器显示倒数计时，从 9 倒数到 0；倒数到 4 时黄灯亮。10有待改进之处：a.夜间模式能在 1s 内切换到白天模式。但在白天模式必须等一个循环结束后才能切换。b.1s 延时程序不精确，最大存在 0.5s 的误差。C.东西南北放行时间不准确，数码管显示时间存在误差5、系统调试中的问题和解决办法遇到的问题：不能立刻从白天模式切换到夜晚模式解决的方法：修改了代码，在白天每次灯闪烁的后面判断是否切换，如果切换就跳到黄灯循环模式，由于程序长度限制，需要每隔一段设置一个中间点 jmp.2.源程序清单.MODEL TINYCOM_ADDR EQU 0B003HT0_ADDR EQU 0B000HT1_ADDR EQU 0B001HT2_ADDR EQU 0B002HCOM_ADD EQU 0F003H