交通灯总电路设计说明书

0 交通灯总电路设计说明书 第一章 系统概述 计步骤与思路 框图设计构思 在通过对题目以及要求的分析和思考，明确了设计任务的功能后，我们将设计过程分为五大模块，并分析各个模块之间的工作关系，最后将各模块组合在一起画出总体功能模块图，并完成实现整体的电路图，最终使用 终完成设计书 。 单元的构思 对于不通的实验要求对各模块进行分析，这个题目是一个硬件与软件相结合的系统，通过研究，我们根据总电路的功能的划 分，结合我们所学习过的知识对该系统进行具体的构思设计各单元模块，在实现各模块构思设计时，从要实现的功能及如何实现等方面着手，从熟悉的芯片与原件入手，选择相应的元器件及芯片，再进行细节设计，最后使用 电路图的构思 （ 1） 在以上步骤中设计好单元模块后，再从各个单元功能模块间的控制关系着手，选择最优方案，分别对各单元功能模块进行检验论证，在保证各个模块间无冲突，均能正常运行。 (2)在仿真无误后，对整体电路进行误差分析，确定符合要求后，对模块间进行连接时电路图完整。 而本设计的应重点分析部分。 (3)根据整体的电路的分布进行分划，设计好各个元件之间的连接以及位置，最后完成总的电路图。 1 第二章 单元电路设计与分析 一、硬件设计 通过分析 8259、 8253、 8255各端口地址，设计合理的地址译码电路。 8259的地址为 00H、01H、 8253的地址为 30H、 31H、 33H， 8255的端口地址为 70H、 71H、 72H、 73H。采用独立编址的部分译码电路，具体见下图所示： 8253 级联方式 本 设计中采用计数器 0 的输出做计数器 1 的输入做级联，计数器 0 中计数器 0和 1都采用方式 2工作 2 259 与 8253 连接 3 4 计时器 /定时器 8253 (1)内部结构 8253 是 司生产的三通道 16 位的可编程定时 /计时器， 24 引脚双列直插封装。 8253 的内部结构由数据总线缓冲器，读、写控制逻辑， 3个独立的计数器三部分组成。 1)数据总线缓冲 器 这是一个三态 8 位双向缓冲器， 系统数据总线相连。 过执行输入 /输出指令来实现对缓冲器发送或接受数据。 8253的控制字也是通过该缓冲器传送的。 2)读、写控制逻辑 读、写控制逻辑用来管理数据信息和控制字的传送，它接收来自 3个独立的计数器的控制部件发送命令。对 8253进行控制的信号有： 0:片内寄存器选择信号 ; 选信号，低电平有效 ; 信号，低电平有效 ; 信号，低电平有效。 控制信号 D,1,对三个计数器和控制寄存器的读写操作。 5 3）计数器 三个计数器中每一个都有三条信号线： 数输入，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲； 出信号，以相应的电平指示计数的完成或输出脉冲波形； 通输入，用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计数器输入信号同步。 每个计数器中有四个寄存器： 始化时，将控制字写入该寄存器 ; 始化时写入该计数器的初始值，其最大初始值为 0000H; 的减计数器，计数初值由计数初值寄存器送入减计数寄 存器，当计数输入端输入一个计数脉冲时，减计数寄存器内容减一 ; 而使 （ 2） 工作方式 8253有六种工作方式： （ 1）方式 0：计数结束中断 （ 2）方式 1：复触发的单稳态触发器 （ 3）方式 2：频率发生器 （ 4）方式 3：方波发生器 （ 5）方式 4：软件触发选通信号 （ 6）方式 5：硬件触发选通信号 计数启动方式： 置入计数初值后的第 2个 对应 计数过程中，可用门控脉冲 新启动计数。当 低时，现行计数暂停，变高后，下一个 入脉冲使减一计数器恢复计数初值重新开始计数，所以可用一个外部控制逻辑来控制 而达到同步计数的作用 (3) 控制字 8253只有一个控制字，其格式和含义如图 3 6 图 3 8253控制字 8253的控制寄存器和 3个计数器分别具有独立的编程地址，并且控制字本身的内容又确定了所控制的寄存器序号，所以对 8253的编程没有太多严格的顺序规定，使用非常灵活。但是，编程有 3条原 则必须严格遵守： 1)在选择任何一种工作方式下，都必须先向 8253写入控制字，控制字还起复位作用，它使 2)对计数器设置初值前必须先写控制字 ,在设置计数初值时，要符合控制字中的格式规定，控制字中一旦规定，具体初始值设定时就要与之一致。 3）读取当前计数值时，必须设置锁存操作控制字。由于 8253对外的数据线只有 8根，对 16位计数器进行写入或读取当前计数值时，需要分两次进行；由于两次读 /写之间存在时间间隔，这期间可能恰好有计数脉冲，所以读出的值带有随机性， 为了使 253设置了锁存操作。当控制字的 4位为 00时，表示锁存。当锁存命令到来时，减一计数器记到某一个值，因为锁存器是跟随减一计数器工作的，所以，锁存器中为同一个值，此时，这一数值被锁住，当 存器自动失锁，于是又跟随计数器变化。 中段控制器 8259A 8259可以使用于各种不同环境，具有很强的中断管理功能。 8259 259 级优先权中断源，在基于不增加其他电 路的情况下，通过 8259多可管理 64级优先级的中断源 ; 7 该级中断请求暂时被禁止，直到取消屏蔽时为止 ; 于 8086 全嵌套方式、特殊全嵌套方式、自动循环方式、特殊循环方式、特殊屏蔽方式、中断查询方式，这些管理方式均可通过程序动态的进行变化 ; 自动中断结束方式，一般的中断结束方式和特殊的中断结束方式 ; 需要一组 +5 255 (1)内部结构 8255 为可编程的并行接口芯片，具有 40 个引脚，双列直插 装， +5V 供电，全部信号与 8255的特点有： 种工作方式； 种工作方式； 种工作方式； 有锁存功能； 位端口， 8位端口， 12位端口， 16位端口， 20 位端口或 24 位端口 ； 8255由四部分组成 ,如下图 3图 3255A 结构图 (2)工作方式 8255 有三种工作方式（方式 0，方式 1，方式 2）可供选择使用，而且三个端口可以同时按照 8 各自选择的工作方式工作，当然 8255各端口在正常工作开始前，必须进行初始化设计，确定每个端口按哪种工作方式工作。 方式 0：基本输入或输出方式，为单向 8 位端口。多用于同步数据传输场合，无需握手线进行传输，也可用于查询方式，此时往往用 8255的三个端口都可工作于方式 0。 方式 1：选通输 入或输出方式，为单向的 8 位端口。只有 A 口和 B 口可以工作在方式 1 状态，而此时 口或 他非联络线仍可以工作在方式 0 输入或输出状态。 方式 2：双向传输方式，既可以输入又可输出。只有 A 口可以采用方式 2 工作，此时 口的联络线，而其余的 3根信号线可以做 时的联络线，或者与 状态。 (3)控制字 8255 在正常工作之前必须进行初始化设置，对所用到的每个端口都要设置具体的工作方式。8255具有 2个控制字：方式控制字和 2 个控制字均需要送入控制寄存器口地址中，其区别在于：方式控制字中的 ， 7=0。 1）方式控制字 其中 方式控制字标志位，用来区别 口的工作方式， 置A 口处于方式 0 或者方式 1 时的传输方向，当处于方式 2 时此位无效， 置 C 口的高 4 位传输方向，由于 C 口只有一种工作方式，因此不需要设置方式， 口的工作方式， 口的传输方向， 置 位传输方向。当 C 口的信号线作为 置无效。 2） 制字用于将 或置 1。 其中 来区别方式控制字， 0表示清 0，为 1表示置 1。 二、软件设计 主程序流程图如下所示： 9 初始化 8255,8253 和 8259 芯片； 程序开始 判断是否有紧急情况 是否在 6： 0000 东西南北黄灯闪烁 判断东西有车南北无车 判断东西无车南北有车 东西绿南北红 东西红南北绿 倒计时剩是否不足 5 秒 停止报警 报警 分是否为奇数 东西绿南北红 东西红南北绿 是否剩 2秒 是 否 剩2 秒 黄灯闪 开始 否 否否 东西南北红 是 否 否否 否 否否 否 否否 是 是 是 是 是 是 否 否否 否 否否 否 否否 10 0定时中断流程图如下： 1 号外部中断如图： 显示标志位翻转 显示标志位是否为 0 调用显示函数 否 否否 是 是 进入中断 秒标志位是否为 60 退出中断 分加 1 秒归 0 分 是 否 为1440 天标志位置位 进入中断 紧急标志位翻转 退出中 断 否 否否 是 否 否否 11 第 三章 交通灯控制系统电路图 12 第四章 源程序 ;*数据段初始化 * _ 00H 01H 01H 00H 13H ;升沿，单片，写 _ 08H ;断向量码为 08H 01H ;非自动 式 30H 31H 33H 2000 ; 2000,主频 2定时为 1_ 500 ; 500,主频 1定时为 _ 34H ; 16 位数据，工作方式 2，二进制 74H ; 16 位数据，工作方式 2，二进制 70H 71H 72H 73H 88H ;A 口方式 0 输出， B 口方式 0 输出， C 口低 4 位输出 00H ;数 0000H ;1数 00H ;特殊情况标志位 00H 00H ;*堆栈段初始化 * W 64 ) 13 ;*代码段 * S: ;段寄存器初始化 X ;当前用户 入栈保存 000H X ;修改 000H,指向中断矢量表所在段 ;取出中断处理子程序的入口偏移地址 (以 0 为基准 ) 000H ;修正 ,实际地址 =装入地址的偏移量 +相对于 0 起始的偏移量 020H ;断矢量号为 08H, 处于矢量表的20H23H ;将偏移地址装入矢量表 000H 022H ;将段地址 (0000H)装入矢量表 ;取出中断处理子程序的入口偏移地址 (以 0 为基准 ) 000H ;修正 ,实际地址 =装入地址的偏移量 +相对于 0 起始的偏移量 024H ;断矢量号为 09H, 处于矢量表的24H27H ;将偏移地址装入矢量表 000H 026H ;将段地址 (0000H)装入矢量表 ;恢复用户数据段 259 _ ;写入 升沿触发，写 _ _ ;写入 置 中断向量码为 08H， 断向量码为 014 _ _ ;写入 自动 _ L ;253 _ _ L _ L _ _ L H L _ _ L H L ;开中断 ;255 _ ;写入 8255 方式控制字， A 口方式 0 输出 ,C 口高 4 位输入 ,B 口方式 0 输出 ,C 口低 4 位输出 _ L ;*主函数体死循环 * ;/ K ;判断 否为 1，为 1 为特殊情况，为 0为普通情况 15 0001000B ;东西红，南北红 _ L 60 ;判断 否 =6:00 ;是则继续判断 ;否则进入 22_0_6 执行 320 ;判断 否 =55s，即剩余不足 5s 时报警 ;55s 则停止报警 1H ;C 口按位操作， 置 1 _ L 0H ;C 口按位操作， 置 0 _ L ;*数码管显示子函数 * 19 ;展成 0 ;位清零 ;L 传到 即秒值 0 L ;60到 L 0 0 ;存放商， 存放余数 H 6 ;的数乘以 16 即左移 4 位放入 H H ;将 的余数与 移位后的整数相或 _ L ;显示转换为 的整数 ;*断服务子程序（定时） * X ; 转一次 20 L L ;两次翻转即 1s 则调用一次数码管显示函数 L 20 ;判断 否为 1Z , ; 1转一次 L L 0H ;零 L X 21 440 ;判断 否为 1Z ,0 ;零 X 0H ;一般 令，全嵌套方式， 位 _ L *断服务子程序（特殊情况） * K ;判断 0 还是 1 ;如果 0 则将 1 L ;如果 1 则将 0 L 0H ;一般 令，全嵌套方式， 位 _ L 22 心得及体会 通过此次课程设计让我能够亲身参与电子产品的设计使我更加深深地体会到：现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产 品都是电子产品。要熟练地掌握单片机的基本知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。通过这次对交通灯系统的设计，我们掌握了设计一个实用装置电路的基本方法和基本步骤，掌握了实用装置工作的基本原理，实际解决了设计中出现的问题，增强了寻找问题，解决问题的能力。此次电子设计的成功不仅帮助我们更好地掌握书本知识，尤其重要的是增强了我们的自信，培养了我们独立思考的能力！ 通过这周紧张而充实的课程设计，我学到了很多东西，让我重新认识自己，收益匪浅，并对我以后所要做的毕业设计有了一个初步的了解。做好一个课程设计或毕业设计 不仅要具备扎实的书本知识并会善于应用，还要学会查