微机接口课程设计--交通灯及其转向灯设计.doc

微 机 接 口 技 术 课 程 设 计 -交通灯设计与实现2013/2014 学年1学期系 别： 三系 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 11计本2班 学 号： 姓 名： 指导教师： 成 绩： 目录一、课程设计主要内容1二、课程设计技术资料1三、课程设计原理4四、课程设计电路图4五、课程详细设计6六、课程设计流程图8七、课程设计代码10八、调试过程及结果14九、总结16十、参考资料17 课程设计题目：交通灯及其转向灯设计一、课程设计主要内容使用 8255A的A口和C口模拟十字路口交通灯的闪烁情况。1、设计实验电路（要求利用实验仪的硬件资源）2、分析实验原理3、画出实验电路图4、写出详细的设计思路5、画出程序流程图6、采用汇编语言编写实验程序7、通过实验验证功能的实现8、编写课程设计报告二、课程设计技术资料A、8255A功能简介1、8255A的内部结构8255A内部由PA、PB、PC三个8位可编程双向I/O口，A组控制器和B组控制器，数据缓冲器及读写控制逻辑四部分电路组成。 2、 8255A的引脚功能 A、面向系统总线的信号线D0D7：双向数据线;CPU通过它向8255A发送命令、数据；8255A通过它向CPU回送状态、数据；/CS：选片信号线，该信号线低电平有效，由系统总线经I/O地址译码器产生；A1、A0：芯片内部端口地址信号线，与系统地址总线地位相连；/RD：读信号线，该信号低电平有效，CPU通过执行IN指令，发读信号将数据或状态信号从8255A读至CPU；/WR：写信号线，该信号低电平有效，CPU通过执行OUT指令，发写信号，将命令或数据写入8255A；RESET：复位信号线，该信号高电平有效。B、面向I/O设备的信号线PA0PA1:端口A的输入/输出线；PBOPB7:端口B的输入/输出线；PC0PC7:端口C的输入/输出线。3、8255A控制字和状态字8255A有两个控制字：方式控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程序可以把这两个控制字送到8255A的控制寄存器，以设定8255A的工作方式和C口各位状态。方式控制字用于设定8255A三个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式。 方式控制字方式控制字用于设定8255A三个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式。图1 方式控制字8255A状态字图2 状态字B、8086计算机的硬件连接及原理由于8255A与8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A的、线分别与8086CPU的、线相连，而将8086的线作为选通信号。如果是按8255A内部地址来看，则在图中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC口地址为(CS+002H)，命令控制口地址为(CS+003H)，其中，CS为8255片选信号的首地址；若是按8086CPU地址来看，则8255A的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+002H)，PC口地址为(CS+004H)，命令控制口地址为(CS+006H)。当CS0288H，则PA口地址为0288H，PB口地址为028AH，PC口地址为028CH，命令控制口地址为028EH。下面，分析8086各个引脚的连接方法。（1）引脚：通常用此引线产生片选信号，当为1，0编码时，在数据总线低8位和偶地址之间进行字节传送（）。（2）CLK（Clock）时钟信号（输入）：CLK为CPU和总线控制器提供基本的定时脉冲。时钟周期是非对称的，当它为有效高电平的时间和时钟周期的比为33时，提供最佳的内部定时。由8284时钟发生器产生，8086CPU使用的时钟频率，因芯片型号不同，时钟频率不同。这里采用5MHz。（3）(+5V),GND(地)：CPU所需电源5V。GND为地线。（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址锁存允许信号，输出高电平有效，作地址锁存器8282/8283的片选信号，在地址周期状态，ALE有效，表示AB、DB上传送的是地址信息，将它锁存。这是由于AB、DB分时复用所需要的，ALE信号线不能悬空。如图所示，加入2片地址锁存器8282。（5）RESET:复位信号，输入，高电平有效。8086接到复位信号后，停止现行操作，并初始化段寄存器DS,SS,ES，标志寄存器PSW，指令指针IP和指令队列，而使CS=FFFFH。RESET信号至少保持四个周期以上的高电平，当它变为低电平时(一个下降沿)，CPU执行重启过程，8086将从地址FFF0H开始执行指令。通常FFFF0H单元开始的几个单元中存放一条JMP指令，将入口转到引导和装配程序中，从而实现对系统的初始化,引导监控程序或操作系统程序。由于出现突然断电或其它情况时，8086可能正在执行交通灯程序，现有的地址丢失，应按下RESET键重新开始。另外，应将8255A与8086的RESET线相连，保持同步。（6）MN/(Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式选择信号，输入。此时MN/接5V，构成单处理器系统，系统控制信号由CPU提供。接下来，对8282芯片作一下说明： :8位数据输入；:8位数据输出；STB:选通信号；：输出允许信号，在不带DMA控制器的8086单处理器系统中，它接地。其实，这就是8个D触发器。由于只用，所以用两片即可。三、课程设计原理在交通灯设计中，8255A工作于工作方式 0 ：这是 8255A 中各端口的基本输入 / 输出方式。它只完成简单的并行输入 / 输出操作， CPU 可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。先把一个芯片的A口C口还有控制口的地址给Y0，再将另一个芯片的A口C口还有控制口的地址给Y1,分别用来控制转向灯和交通灯。然后，把12个红绿灯的状态字写出，然后用C口输出状态字的低八位，A口输出状态字的高八位，再进行延时程序。交通灯的工作过程如下：设十字路口的东西南北四个方向初始态为红灯。之后，经过一段时间后转为状态2转向灯东西红灯，南北绿灯，交通灯东西绿灯，南北红灯。过一段时间转为状态3，转向灯东西红灯，南北绿灯，交通灯东西绿灯转为黄灯，东西仍然红灯。再转状态4，转向灯东西绿灯，南北红灯，交通灯东西红灯，南北绿灯。过一段时间转状态5，转向灯东西绿灯，南北红，交通灯东西红灯，南北绿灯转为黄灯。最后返回至状态2继续循环。四、课程设计电路图 /RD /WR RST8255CSA0A1JDJ0PA0PA1PA2PA3IORIOWRSTYIA0A1JD1J8L8L9L10L11图1：芯片引脚结构 图2：交通灯连线图 /RD /WR RST8255CSA0A1JDJ0PA0PA1PA2PA3IORIOWRSTY0A0A1JD2J10L8L9L10L11 图3：转向灯连线图五、课程详细设计1、 如上图，L8、 L9、L10、L11作为东西路口的交通灯与PA0、PA1、PA2、PA3相连，C口与L0-L7相连，控制交通灯L0、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7。2、交通灯：L0对应南北路口绿灯，L1对应南北路口黄灯，L2对应南北路口红灯，L3对应南北路口绿灯，L4对应南北路口黄灯，L5对应南北路口红灯，L6对应东西路口绿灯，L7对应东西路口黄灯，L8对应东西路口红灯，L9对应东西路口绿灯，L10对应东西路口黄灯，L11对应东西路口红灯。转向灯：L0对应南北路口绿灯， L2对应南北路口红灯，L3对应南北路口绿灯，L5对应南北路口红灯，L6对应东西路口绿灯，L8对应东西路口红灯，L9对应东西路口绿灯，对应L11对应东西路口红灯。3、编写汇编程序通过8255A控制四个方向交通灯的状态，具体假设设计状态如下：（1）首先初始状态1转向灯和交通灯东西南北都为红灯。（2）然后经过一段时间后转为状态2转向灯东西红灯，南北绿灯，交通灯东西绿灯，南北红灯。（3）过一段时间转为状态3，转向灯东西红灯，南北绿灯，交通灯东西绿灯转为黄灯，东西仍然红灯。（4）再转状态4，转向灯东西绿灯，南北红灯，交通灯东西红灯，南北绿灯。（5）过一段时间转状态5，转向灯东西绿灯，南北红，交通灯东西红灯，南北绿灯转为黄灯。（6）最后返回至状态2继续循环。4、端口状态表： 表1 交通灯状态表状态L11L10L9L8L7L6L5L4L3L2L1L0全红100100100100东西绿灯南北红灯001001100100东西黄灯南北红灯010010100100东西红灯南北绿灯100100001001东西红灯南北黄灯100100010010表2 转向灯状态表状态L11L10L9L8L7L6L5L4L3L2L1L0东西绿灯南北红灯001001100100东西红灯南北绿灯100100001001六、课程设计流程图开始设置8255a的A口、C口为输出端口状态1转向灯、交通灯各方向都为红灯时延状态2转向灯东西红，南北绿 交通灯东西绿，南北红时延状态3转向灯东西红，南北绿 交通灯东西黄，东西红时延状态4转向灯东西绿，南北红 交通灯东西红，南北绿时延状态5转向灯东西绿，南北红 交通灯东西红，南北黄时延流程图：交通灯七、课程设计代码inport equ 0ff00h-280hinporta equ inport+280hinportc equ inport+282hinportct equ inport+283hinport1 equ 0ff00h-280hinport1a equ inport1+288hinport1c equ inport1+28ahinport1ct equ inport1+28bhcode segmentassume cs:codestart:xor ax,axxor dx,dxmov al,80hmov dx,inportctout dx,almov al,24h;全红mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,80hmov dx,inport1ctout dx,almov al,24h;全红mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delaylop:mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inport1cout dx,almov al,02hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,0a4h;东西黄，南北红mov dx,inport1cout dx,almov al,04hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inportcout dx,almov al,09hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,09h;东西红，南北绿mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inportcout dx,almov al,02hmov dx,inportaout dx,alcall delaymov al,12h;东西红，南北黄mov dx,inport1cout dx,almov al,09hmov dx,inport1aout dx,alcall delay2mov al,64h;东西绿，南北红mov dx,inportcout dx,almov al,02hmov dx,inportaout dx,alcall delayjmp lopdelay proc near;延时程序mov bp,0aaaahs2:mov bx,0ffffhs1:dec bxjnz s1dec bpjnz s2retdelay endpdelay2 proc nearmov bp,1000ha2:mov bx,0ffffha1:dec bxjnz a1dec bpjnz a2retdelay2 endpcode endsend start八、调试过程及结果 图1 全红 图2 转向灯东西红南北绿 交通灯东西绿南北红图3 转向灯东西红南北绿 交通灯东西黄南北红 图4 转向灯东西绿南北红 交通灯东西红南北绿 图5 转向灯东西绿南北红 交通灯东西红南北黄九、总结经过这一周半的课程设计, 做关于交通灯设计,我先认真把课本上关于8255a知识巩固了一遍，然后查阅资料,进一步了解这方面的知识,比如怎么样将8255芯片与8086CPU连接起来。在理论学习的基础上,动手做了做,总算明白了交通灯设计的过程;也让我体会到要想成功地设计某个东西,光学好专业知识是不够的,必须要系统的知识和动手能力,无论在哪方面都要有个明白的概念,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑,知道去哪些是需要查的资料。通过这么多天的努力，终于实现了交通灯课程设计，现在回想起来，其实也不是很难，图看懂了，知道怎么连线了，知道他的工作原理，再写出代码，也就有了。 而且在设计中，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与计算机操作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了操作