微机原理课程设计-交通信号灯模拟控制系统的设计.doc

1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7秒钟，b道再放行5秒钟，依次轮流。绿灯转换红灯时黄灯亮1秒钟。2） 一道有车，另一道无车时（实验时用开关k5和k6控制），交通控制系统能立即让有车道放行。3） 有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通过，a、b道均为红灯，紧急车由k7开关模拟，有紧急车时另有一红灯闪烁。2、 难度要求：1） 基本要求：采用8255输出控制信号灯，8255输入k5、k6、k7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输出控制信号灯，8255输入k5、k6、k7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输出驱动led数码显示器显示绿灯倒计时秒数，黄灯时不显示时间。（100分）附录1 : 设计提示设计任务中的a道代表东西方向，b道代表南北方向。1、 电路接线方案： 交通信号灯由实验仪的led发光二极管模拟，由8255-pa输出控制：见下表。带时间显示的交通信号灯模拟控制系统 8255a输入/输出信号一览表（供参考）8255-pb输出方式pch输入方式8255-pa输出方式pcl输出方式引脚输出信号引脚输入信号引脚输出信号引脚输出信号pb7驱动数码管字型pc7k7pa7紧急车辆闪光pb6pc6k6pa6东西红灯pb5pc5k5pa5东西黄灯pb4pc48253-out2pa4东西绿灯pb3pa3pc3pb2pa2南北红灯pc2pb1pa1南北黄灯pc1pb0pa0南北绿灯pc0数码管的位码选择注：1）、8255-pa输出方式可根据实验设备红绿黄灯具体位置改变 2）、采用软件延时，则8255的pc4不用接8253-out2。数码管的位码选择 2、 定时问题：用8253#2工作方式0进行500ms定时，clk2接125khz时钟信号，gate2接高电平，out2接8255-pc4。主程序通过查询8255-pc4的状态，获知准确的定时信息。也可以采用软件延时，500ms延时子程序参见实验一。3、 根据设计任务功能要求，依k5、k6、k7的状态分为四种工作状态：状态0：k5、k6、k7均断开（1电平）或k5、k6均闭合k7断开，a、b道交替通行；状态1：仅k5闭合，a道有车、b道无车；状态2：仅k6闭合，a道无车，b道有车；k5和k6均闭合，a、b道都有车，a、b道交替通行；状态3：k7闭合，有紧急车辆通行。参考流程图说明：流程图1设计思想：4、 主程序每0.5秒循环一次，每次查询三个开关状态，及时响应开关状态的变化。其中cnt0和cnt3分别用于记录状态0和状态3工作进程的进程计数器，可以用寄存器或内存变量实现。5、 常用的工作状态0是a、b道交替通行，一个周期用时14秒。用cnt0以0.5秒为单位进行加1计数，从0到27循环计数，cnt0/2就可知本周期进行到第几秒了。根据设计任务功能要求，第0秒，a道红灯、b道黄灯；第17秒，a道绿灯、b道红灯；第8秒，a道黄灯、b道红灯；第913秒，a道红灯、b道绿灯。6、 工作状态3中，cnt3只有2种状态（0和0ffh），用于控制紧急车辆的灯光闪烁。7、 时间显示采用实验仪的数码管显示。只用一个数码显示器显示绿灯通行倒计时，a道显示数=8-cnt0/2，b道显示数=14-cnt0/2。参考流程图2。8、 如果用2个数码显示器分别显示a道、b道的倒计时，则需要用到动态显示扫描技术，难度较大，定为加分项目。在500ms延时子程序中循环调用动态显示扫描子程序，定时器的定时周期应缩短到5ms。参考流程图3。此功能难度较大，定为加分项目。2个数码管的位码选择（低电平有效）有8255的pc3、pc0来确定，接线到数码管选择脚接口jp41（注意jp41的接插方法：jp41只接插一半，用pcl接jp41的1-4引脚。如果pcl与jp41完全连接，pc4对应位会显示倒计时数码）。显示内容由8255的b口接线到数码管段码接口jp42。基本和中级要求的参考流程图：高级要求的参考流程图课程设计体会：1、 星研实验系统的接线连接器有许多限制，因此本课程设计的接线操作比较费神。实践下来的接线方案是：8255的pc电缆排线接到数码显示器位驱动jp41的低4位1-4，即jp41只接插一半，用pcl接jp41的1-4引脚。如果pcl与jp41完全连接，pc4对应位也会显示倒计时数码，因为此线接的是8253out2引脚，而8253工作在方式0，out2引脚绝大部分时间是低电平。2、 k5k6k7三个开关应该低电平有效，如果高电平有效，在pcl与jp41完全连接，则k5k6k7对应的三位会显示倒计时数字，而且很亮。反而使应该显示的位亮度却很低。附录2：相关外设原理及接线图27 b2区：逻辑笔、频率发生器逻辑笔电路原理图逻辑笔： 测试接口，输入测量信号绿灯(ds13)：高电平点亮红灯(ds14)：低电平点亮两灯同时亮：频率信号频率发生器电路原理图4m：输出4mhz频率信号其他端口输出的信号频率与端口下标识的数值一致b4区：8255电路cs：片选信号，低电平有效；a0、a1：地址信号。jp52： pc口；jp53： pb口；jp56： pa口。c5区：8253电路cs：片选信号，低电平有效；a0、a1：地址信号；g5区：键盘&led数码显示器a：按键的列线b：数码管段码c：数码管选择脚d：按键的行线g6区：发光管、按键、开关开关电路原理图jp80：开关控制接口；闭合0信号，断开1信号发光管电路原理图jp65：发光管控制接口，0灯亮，1灯灭按键电路原理图jp74：按键控制接口；按下0信号，松开1信号附录3： 实验一 8255控制交通灯实验一、实验目的与要求1、了解8255芯片的工作原理，熟悉其初始化编程方法以及输入、输出程序设计技巧。学会使用8255并行接口芯片实现各种控制功能，如本实验（控制交通灯）等。2、熟悉8255内部结构和与8088的接口逻辑，熟悉8255芯片的3种工作方式以及控制字格式。3、认真预习本节实验内容，尝试自行编写程序，填写实验报告。二、实验设备star系列实验仪一套、pc机一台三、实验内容1、编写程序：使用8255的pa0.2、pa4.6控制led指示灯，实现交通灯功能。2、连接线路验证8255的功能，熟悉它的使用方法。四、实验原理图五、实验步骤1、连线说明：b4区：cs、a0、a1a3区：cs1、a0、a1b4区：jp56（pa口）g6区：jp652、观察实验结果，是否能看到模拟的交通灯控制过程。六、演示程序.modeltinycom_addequ0f003hpa_addequ0f000hpb_addequ0f001hpc_addequ0f002h.stack100.dataled_datadb01111101b;东西绿灯，南北红灯db11111101b;东西绿灯闪烁，南北红灯db10111101b;东西黄灯亮，南北红灯db11010111b;东西红灯，南北绿灯db11011111b;东西红灯，南北绿灯闪烁db11011011b;东西红灯，南北黄灯亮.codestart:movax,datamovds,axnopmovdx,com_addmoval,80h;pa、pb、pc为基本输出模式outdx,almovdx,pa_add;灯全熄灭moval,0ffhoutdx,alleabx,led_datastart1:moval,0xlatoutdx,al;东西绿灯，南北红灯calldl5smovcx,6start2:moval,1xlatoutdx,al;东西绿灯闪烁，南北红灯calldl500msmoval,0xlatoutdx,alcalldl500msloopstart2moval,2;东西黄灯亮，南北红灯xlatoutdx,alcalldl3smoval,3;东西红灯，南北绿灯xlatoutdx,alcalldl5smovcx,6start3:moval,4;东西红灯，南北绿灯闪烁xlatoutdx,alcalldl500msmoval,3xlatoutdx,alcalldl500msloopstart3moval,5;东西红灯，南北黄灯亮xlatoutdx,alcalldl3sjmpstart1dl500msprocnearpushcxmovcx,60000dl500ms1:loopdl500ms1popcxretdl500msendpdl3sprocnearpushcxmovcx,6dl3s1:calldl500msloopdl3s1popcxretendpdl5sprocnearpushcxmovcx,10dl5s1:calldl500msloopdl5s1popcxretendpendstart七、实验扩展及思考1、如何对8255的pc口进行位操作？实验二 8253方波实验一、实验目的与要求了解8253的内部结构、工作原理；了解8253与8088的接口逻辑；熟悉8253的控制寄存器和初始化编程方法，熟悉8253的6种工作模式。 二、实验设备 star系列实验仪一套、pc机一台 三、实验内容1、编写程序：使用8253的计数器0和计数器1实现对输入时钟频率的两级分频，得到一个周期为1秒的方波，用此方波控制蜂鸣器，发出报警信号，也可以将输入脚接到逻辑笔上来检验程序是否正确。2、连接线路，验证8253的功能，熟悉它的使用方法。四、实验原理图五、实验步骤1、连线说明：c5区：cs、a0、a1a3区：cs5、a0、a1c5区：clk0b2区：2mc5区：out0c5区：clk1c5区：out1d1区：ctrl(蜂鸣器)c5区：gate0、gate1c1区的vcc2、测试实验结果：蜂鸣器发出时有时无的声音；用逻辑笔测试蜂鸣器的输入端口，红绿灯交替点亮。 六、演示程序.modeltinycom_addrequ0b003ht0_addrequ0b000ht1_addrequ0b001h.stack100.codestart:movdx,com_addrmoval,35houtdx,al ;计数器t0设置在模式2状态,bcd码计数movdx,t0_addrmoval,00hout