大学生微型计算机原理课程设计交通灯控制设计

1、课 程 设 计 任 务 书专 业自动化班 级11自动化2姓 名设 计 起 止 日 期2013.12.162013.12.20设计题目：交通灯控制设计设计任务：1.利用8253定时器、8255等接口，设计一电路，模拟十字路口交通灯控制。2.实现自动控制和手动应急控制。指导教师评语： 成绩： 签字：年 月 日课程设计说明书 no.11 引言交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。广泛用于十字路口,车站, 码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯, 交通灯的数字化给人们生产生活带来了极

2、大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。2.课程设计的目的为了巩固微型计算

3、机技术课程学到的相关知识，通过对本课程所学知识的综合运用，使学生融会贯通课程中所学的理论知识，加深对计算机系统各个部分的工作原理及相互联系的认识，加深对接口的理解，清晰地建立计算机系统的概念，培养学生进行微机应用系统硬件和软件开发的实践工作能力。3.设计方案论证比较复杂的程序设计一般采用模块化程序设计的思想，设计过程一般如下：3.1分析与确定程序总体设计目标。3.2将总体目标划分为若干任务（模块），画去模块层次图。3.3定义每个模块的具体任务，明确它和其它模块间的通信方式，写出模块说明。3.4编写汇编语言源程序，并进行调试。3.5实现模块的连接，形成完整的程序。 沈 阳 大 学课程设计说明书

4、no.23.6编写程序文档，形成软件产品。4.系统硬件设计4.1 8253简介intel8253是nmos工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异。 图1 8253内部结构及引脚图8253内部可分为6个模块，每个模块的功能如下：（1） 数据总线缓冲器及数据总线d0d7（如上图所示）（2） 读/写控制逻辑及控制引脚（3） 控制字寄存器在初始化编程时，cpu写入方式控制字到控制字寄存器中，用以选择计数通道及其相应的工作方式。8253的工作方式也是有控制字来决定。（4） 计数通道0、计数通道1、计数通道2 3个计数通道内部结构完全相同。

5、每个计数通道都由一个16位计数初值寄存器、一个16位减法计数器和一个16位计数值锁存器组成计数初值存于预置寄存器，在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值。 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.34.2 8086简介intel8086是16位的微处理器（其内部总线为16位，外部总线为8位，故称为准16位微处理器），它采用hmos工艺40条引脚封装。8086工作时使用5v电源，时钟频率5mhz（8086-1为10mhz，8086-2为8mhz）它有20根地址线，故可寻址的内存空间为1mb【9】。另外，intel公司同期推出的in

6、tel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位i/o接口芯片相兼容。如图所示是8086cpu的内部功能结构。从功能上来看，8086cpu可分为两部分，即总线接口部件biu（businterfaceunit）和执行部件eu（executionunit） 图2 8086cpu的内部功能结构图 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.4(1)8086的主要特性intel8086/8088cpu是intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：(a)8086cp

7、u数据总线为16位，8088cup数据总线为8位。(b)地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1mb的存储空间。(c)有16位的端口地址，可以寻址64kb的i/o端口。(d)有99条基本指令，指令功能强大。(e)有9种基本寻址方式。(f)可以处理内部和外部中断，外部中断源多达256个。(g)兼容性好，8086、8085在源程序一级兼容。(h)8086/8088标准主频为5mhz，8086/8088-2主频为8mh【3】。(i)支持单处理器或多处理器系统工作。5. 设计要求在proteus环境下，结合课程设计题目，设计硬件原理图，搭建硬件电路软件设计1.采用模块化程序结构设计

8、软件，可将整个软件分成若干功能模块。2.画出程序流程图。3.根据流程图，编写源程序。4.在proteus环境下，仿真调试程序6. 设计原理与硬件电路 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.5图3系统硬件接线图 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.6图4 8255内部结构及引脚图4 8255内部结构及引脚图具体的各引脚功能如下【3】:d0d7为双向数据信号线，用来传送数据和控制字。rd为读信号线，与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的ior信号。wr为写信号线，与其它信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的iow。 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.7cs为片选信号线

9、，当它为低电平（有效）时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行操作【6】。a0，a1为口地址选择信号线。8255内部有3个口；a口，b口，c 口，还有一个控制寄存器，它们可由程序寻址。a0，a1上的不同编码可分别寻址上述3个口和一个控制寄存器,具体规定如表1所示。表1 8255的寻址方式a1a0选择00a口01b口10c口11控制寄存器通常 a0，a1分别接系统总线a0和 a1，它们与cs一起来决定8255的接口地址。reset为复位输入信号。此端上的高电平可使8255复位。复位后，8255的a口，b口，c 口均被定为输入状态。pa0pa7为a口的8条输入输出信号线。pb0pb7为b口

10、的8条输入输出信号线。pc0pc7，8条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线，也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线【7】。8255 工作方式控制字和c口按位置位/复位控制字格式如图3所示【4】。 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.8 图图5 置位/复位控制字格式8255的寻址：8255占外设编址的4个地址，即a口，b口，c口和控制寄存器各占一个外设接口地址。对同一个地址分别可以进行读写操作。例如，读a口可将a口的数据读出；写a口可将cpu的数据写入a口并输出【8】。如表2为方式0下系统的输入输出组合，其中分为a,b组，a组分为a口和c口，b组分为b口和c口。8255的工作方式主要有

11、工作方式0、工作方式1和工作方式2。其中端口a可以工作在三种方式中的任一种；端口b只能工作在方式0和方式1；端口c通常作为控制信号使用，配合端口a和端口b的工作。在交通灯控制的设计中只用到了工作方式0。 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.9表2 方式0下，8255的16种输入输出组合a 组b组a口（pa0-pa7）c口（pc4-pc7）b口（pb0-pb7）c口（pc0-pc3）入入入入入入入出入入出入入入出出入出入入入出入出入出出入入出出出出入入入出入入出出入出入出入出出出出入入出出入出出出出入出出出出工作方式0，又称为基本工作方式。在此方式下，可分别将a口的8条线，b口的8条线，c口高4

12、位对应的4条线和c口的低四位对应的四条线定义为输入或输出。故它们的输入输出共有16种不同的组合。工作方式1，既选通输入输出方式。在这种方式下，a口和b口仍作为数据的输出口和输入口，同时还要利用c口的某些位作为控制和状态信号。工作方式2，又称双向输入输出方式。这种方式只有8255的口a才有。在a口工作于双向输入输出方式时，要利用c口的5条线才能实现。因此，b口只能工作在工作方式0或工作方式1，而c口剩下的3条线可以作为输入输出线使用或b口方式1下的控制线【1】。 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.10 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.117.程序流程图 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.

13、12 8. 程序代码a_port equ 200hb_port equ 202hc_port equ 204hctrl_port equ 206hclk0 equ 100hclk1 equ 102hctrl equ 106hdata segment buf1 db 09h,11h,21h,12h,0ch,4ah,89h,49h buf2 db 0c5h,0a3h,95h,93h,95h,13h,15h,23h,0hdata endsstack segment para stack stack db 100 dup(?)stack endscode segment assume cs:code,

14、ds:data,ss:stackstart: mov ax,data mov ds,ax mov ax,stack mov ss,ax mov al,10010000b mov dx,ctrl_port out dx,al mov al,0 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.13mov dx,b_port out dx,al mov dx,c_port out dx,al call play lea si,buf1 lea bx,buf2aaa1: mov ch,bx mov cl,ch and cl,00001111b call show1 call delay call show2 ca

15、ll delay jmp aaa6aaa4: mov dx,a_port in al,dx and al,00000001b cmp al,00000000b jnz aaa7 mov al,00001001b mov dx,b_port out dx,al mov al,10010000b mov dx,c_port out dx,al 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.14jmp aaa4aaa7: mov dx,a_port in al,dx and al,00000010b cmp al,00000000b jnz aaa4 cmp cl,0 jnz aaa5 inc si inc

16、bx mov al,bx cmp al,0 jnz aaa1 jmp startaaa5: dec cl dec ch call show2 call delayaaa6: mov dx,a_port in al,dx and al,00000010b cmp al,00000010b jnz aaa6 jmp aaa4show1 proc 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.15 mov al,si mov dx,b_port out dx,al retshow1 endpshow2 proc mov al,ch mov dx,c_port out dx,al ret show2 endpp

17、lay proc mov al,00110111b mov dx,ctrl out dx,al mov ax,1000 mov dx,clk0 out dx,al mov al,ah out dx,al retplay endpdelay proc push cx 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.16 retdelay endpcode ends end start9.程序及硬件系统调试情况9.1程序运行结果：1 东西路右拐和南北路左拐绿灯点亮5秒，直通到均为红灯2 5秒后，黄灯亮3秒钟，。此时南北方向仍维持红灯点亮。3 东西方向直通，为绿灯，南北 方向红灯4 黄灯再亮三秒之后，东西路左拐

18、和南北路右拐绿灯点亮5 南北方向的黄灯亮3秒钟后，南北方向直通，延时5秒6 闭合a口开关，四个路口全红灯，表明紧急状态。10.设计总结与体会经过这一周的课程设计, 做关于交通灯系统设计,我认真查阅资料,学习关于这方面的知识,比如说要了解8086芯片中各个引脚的功能,怎么样去使用8255这个可编程并行接口芯片，怎么样使用8253来定时及输出一定频率的脉冲以及交通有哪些规则.在理论学习的基础上,又下了一次苦工夫,算是明白了设计一个系统的过程;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,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,还有一点,我觉得我在芯片编程方面,特别是在初始化方面是我最大的困难,或许是我的汇编语言学得不够好,我只能借助参考资料,查每一条指令的作用与功能,这样一来又巩固了我的对汇编语言的了解. 沈 阳 大 学课程设计说明书 no.17而且在设计中，