交通灯控制微机课程设计报告

1、交通信号灯控制设计目录摘要1关键词1Abstract1Key words1引言21 设计题目22 8254计数器简介22.1 8254的内部结构32.2 8254芯片的工作方式33 8255芯片简介33.1与CPU连接部分33.2与外设接口部分43.3控制器部分44 设计思路及电路设计原理图44.1设计思想44.2红、黄、绿灯的表示44.3硬件设计框图及连线图54.4软件部分框图及描述65 结果与分析8总结8参考文献：9附录10致谢15交通信号灯控制设计自动化专业学生 袁浩指导教师 刘敏娜摘要：本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。运用所学的微机原理和接口技术知识完成交通灯系统。通过硬

2、件与软件的结合，用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，使用通信接口芯片8255及8254计数器给出一种简单实用的交通灯控制系统的硬件、软件电路设计方案。关键词：交通灯控制；通信接口芯片8255；8254计数器The Design of Traffic Signals ControlStudent majoring in automation Yuan HaoTutor Liu MinnaAbstract：The course design is based on the principle of micro

3、computer and interface technology.Using the microcomputer principle and interface technology to complete the traffic light system. Through a combination of hardware and software, and we had just learned about assembly language to write program to simulate the analysis the current situation of m

4、odern urban traffic control and management, combined with the traffic situation illustrates the traffic light control system principle of work, using communication interface chip 8255 and counter 8254 is given a simple and practical traffic lights control system of hardware and software of the circu

5、it design.Key words: Traffic light controller；Communication interface chip 8255；8254 counter引言在车辆日渐增多的今天，人们也越来越关注交通问题，而交通灯在安全行车过程中无疑起着十分重要的作用。现在交通灯一般都设在十字路口，用红、绿、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车,对一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用,但根据实际行车过程中出现的情况,主要有如下几个缺点:1、 车道轮流放行时间相对固定,不能根据实际情况中两个车道的车辆多少来设置改变通行时间。 2、没有考虑紧急车辆通过时,两车道应

6、采取的措施。譬如,有消防车通过执行紧急任务时,两个车道的车都应停止,让紧急车辆通过。因此如何合理高效地利用交通灯指示交通情况，是一个亟需解决的问题。  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

7、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。1 设计题目设计电路并编写程序使6个灯按交通变化规律亮、灭或闪烁，且将时间显示在数码管上。十字路口交通灯变化规律要求：(1) 南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮30秒。(2) 南北路口的

8、黄灯闪烁3次，同时东西路口的红灯继续亮。(3) 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮30秒。(4) 南北路口的红灯继续亮，同时东西路口的黄灯闪烁3次。(5) 转1重复。2 8254计数器简介 8254芯片是一款使用十分广泛的可编程定时，计数芯片，其主要功能是定时和计数的功能。我们的微机内的动态存储器刷新电路，系统日时钟的技术以及发声系统的声源都是由8254芯片来完成的。2.1 8254的内部结构数据总线缓冲器:数据总线缓冲器是一个三态、双向8位寄存器主要作用是与cpu进行数据交换，8位数据线D7D0与CPU的系统数据总线连接，构成CPU和8254之间信息传送的通道，CPU通过数据总线缓冲器向8

9、254写入控制命令、计数初始值或读取计数值。读写逻辑:读写逻辑是芯片的控制部分，编程人员通过控制信号的选择来选择芯片的工作方式。读/写控制逻辑用来接收CPU系统总线的读、写控制信号和端口选择信号，用于控制8254内部寄存器的读/写操作。 控制字寄存器:控制寄存器是一个只能写不能读的8位寄存器，系统通过指令将控制字写入控制寄存器，设定8254的不同工作方式。计数器:8254内部有三个结构完全相同而又相互独立的16位减“1”计数器，每个计数器有六种工作方式，各自可按照编程设定的方式工作。2.2 8254芯片的工作方式8254芯片共有六种工作方式，分别对应与六种不同的用途。（1）方式0：计数到0结束

10、输出正跃变信号方式。（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。（3）方式2：频率发生器方式。（4）方式3：方波发生器。（5）方式4：软件触发选通方式。（6）方式5：硬件触发选通方式。3 8255芯片简介8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须

11、具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。3.1与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。

12、当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。3.2与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用

13、于应答信号的通信。3.3控制器部分8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出。（2）B组控制器：控制B口与下C口的输入与输出。4 设计思路及电路设计原理图4.1设计思想设有一个十字路口，1、3为南，北方向，2、4为东西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。延迟30秒后，1、3路口的绿灯熄灭，而1，3路口的黄灯开始闪烁（1HZ）。闪烁3次后，1、3路口的红灯亮，同时2

14、、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车。延迟30秒时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁3次后，再切换到1、3路口方向。之后，重复上述过程。通过8254计数，每1ms刷新一次，CX计数不为零，计数值减1，刷新1000次，持续一秒钟（其中，输入始终脉冲为1KHZ）。使用8254实现了PA7PA0控制二极管的亮灭，PB7PA0控制数码管的显示。通过设置控制字，使8255的C口高四位输出，低四位输入，PC4和PC5对数码管进行位控，让两位十进制数同时显示。4.2红、黄、绿灯的表示由于仪器上面只有16个发光二级管，且从高到低依次为：D15D14D13D12D11D10D9D8 D7D6D

15、5D4D3D2D1D0。在设计的过程中采用了六个灯，但是连接了8根线，所以做了如下的规定：R表示红灯，G表示绿灯，Y表示黄灯，E表示方向东，W表示方向西，S表示方向南，N表示方向北。所以在设计中采用如下的规定：A7A5分别代表东西方向红黄绿灯，A4A2分别代表南北方向红黄绿灯，A1A0无意义。4.3硬件设计框图及连线图8255连接说明如下：数据端口连接系统总线数据段D0D7RD连接系统IORWD连接系统IOWCS连接IOY3寄存器地址输入信号A0A1连接系统总线A0A1PA端连接外设二极管(PA端A7A2对应二极管D7D2)，作为输出A7A5分别代表东西方向;红黄绿灯，A4A2分别代表南北方向

16、红黄绿灯，A1A0无意义。PB端连接外设LED(PB端B0B7对应LEDabcdefgh)，作为输出。PC端,低位输入、高位输出C0连接8254OUT端作为输入;C4C5连接X1X2作为输出，控制LED显示十位个位8254 连接说明如下：数据端口连接系统总线数据段D0D7RD连接系统IORWD连接系统IOWCS连接IOY2寄存器地址输入信号A0A1连接系统总线A0A1CLK0连接1KHZGATE0连接 +5VOUT0连接8255C0端具体连线图如图4-1所示。图4-14.4软件部分框图及描述设有一个十字路口，1、3为南，北方向，2、4为东西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。之后，1、3路口的绿

17、灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。延迟30秒后，1、3路口的绿灯熄灭，而1，3路口的黄灯开始闪烁（1HZ）。闪烁3次后，1、3路口的红灯亮，同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车。延迟30秒时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁3次后，再切换到1、3路口方向。之后，重复上述过程。通过8253计数，每1ms刷新一次，CX计数不为零，计数值减1，刷新1000次，持续一秒钟（其中，输入始终脉冲为1KHZ）。使用8255实现了PA7PA0控制二极管的亮灭，PB7PA0控制数码管的显示。通过设置控制字，使8255的C口高四位输出，低四位输入，PC4和PC5对数码管进行位控

18、，让两位十进制数同时显示。具体流程图如图4-2所示。 开始 结束计完25s后南北绿灯亮东西红灯亮判断东西南北倒计完计完25s后东西绿灯亮南北红灯亮计完30s后东西红灯亮南北绿灯亮1s延时后东西南北黄灯闪烁1s结束判断东西南北倒计完计完25s后南北绿灯亮东西红灯亮计完30s后南北红灯亮东西绿灯亮确保P0为0设定定时时间和方式绿灯25s倒计时红灯30s倒计时1s延时后东西南北黄灯闪烁1s开始 图4-25 结果与分析在实验室的实验台上可以看到如下的结果：即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮20秒钟；20秒钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，此时南北方向仍维持红灯点亮。东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为

19、东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，此时东西方向仍维持红灯点亮。南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮 20秒钟。如此循环重复。在设计过程中，由于延时是通过编写程序实现的，而程序里面是通过执行指令的次数以达到延时，切执行一条指令的时间有很难计算，所以本次设计只是大概地估计了一下延时的时间，这是一点不足之处，若采用硬件延时（比如用8253定时器）的话，也许会使延时的时间相对的准确些。总结 通过一星期微机接口的课程设计，我们对微机接口芯片有了更进一步的了解。这次实验通过使用了8254计数器、8255可编程并

20、行接口实现了交通灯的控制。由于这学期微机接口这门课学的不是扎实，所以在调试程序中出现了很多问题。所以刚开始在做这个设计时，我们首先将以前做过的8254计数器、8255可编程的实验重新做了一遍，对这些芯片有了更进一步的理解。然后通过网上查阅了很多资料和老师的指导，总算了解了8254计数器、8255可编程等芯片的操作方式，对整个课程设计也有了总体的轮廓，通过学过的知识以及做过的实验，最后有了圆满的结果。通过本次课程设计我们学到了很多新的东西，极大地拓宽了知识面,锻炼了能力，综合素质得到较大提高，感到收获不小。也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问

21、题，有更多的难点，但也会有更多的收获。参考文献：1 洪永泉微型计算机原理与接口技术M合肥：中科大出版社，2008.2 徐泽明利用微机控制交通指示灯J软件导刊，2007（5）.3 项新建微机交通灯控制系统JASPT来源刊，1997（09）.4 钱晓捷微机原理与接口技术M北京：机械工业出版社，2007.5 邓亚玲汇编语言与微机接口技术M北京:国防工业出版社，2005.    6 黄海萍，陈用昌微机原理与接口技术实验指导M北京：国防工业出版社，2004.  7 龚尚福微机原理与接口技术M西安:西安电子科技大学出版社，2003. 8

22、 沈美明，温冬蝉IBM-PC汇编语言程序设计M北京:清华大学出版社，2001. 9 郑初华汇编语言、微机原理及接口技术M北京:电子工业出版社，2006.10 王忠民微型计算机原理M西安:西安电子科技大学出版社，2003.附录（源代码）MY8255_A EQU 9C60H MY8255_B EQU 9C61HMY8255_C EQU 9C62HMY8255_MODE EQU 9C63HMY8254_COUNT0 EQU 9C40H MY8254_MODE EQU 9C43H DATA SEGMENTLED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6

23、FH ;数码管七段代码表DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV DX,MY8255_MODE ;8255初始化,连接端口IOY3MOV AL,10000001B ;A口输出接二极管,B口输出接数码管，C0输入，C4C5输出OUT DX,AL MOV CX,30 ;计时30秒A1: MOV DX,MY8255_A ;8255的A口接LED MOV AL,01111011B ;东西红，南北绿 OUT DX,AL ;将灯状态传送给LED显示 CALL INITIAL_8254LOOP2:MOV

24、AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JNZ EXIT0 JMP L1EXIT0:MOV AH,4CH INT 21H L1: CALL DISP L2: MOV DX,MY8255_C IN AL,DX TEST AL,1H JE LOOP2 DEC CX CMP CX,3 ;计时3秒 JA A1 JMP A2 A2: MOV DX,MY8255_A MOV AL,01110111B ;东西红，南北黄 OUT DX,AL CALL INITIAL_8254LOOP4:MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JNZ EXIT1 JMP L3 EXIT1:MOV AH,

25、4CH INT 21H L3: CALL DISP L4: MOV DX,MY8255_C IN AL,DX TEST AL,1H JE LOOP4 DEC CX CMP CX,0 JE P JMP A2 P: MOV CX,30 ;计时30秒 JMP A3 A3: MOV DX,MY8255_A ;东西绿，南北红 MOV AL,11001111B OUT DX,AL CALL INITIAL_8254LOOP5:MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JNZ EXIT2 JMP L6EXIT2:MOV AH,4CH INT 21H L6: CALL DISP L7: MOV

26、DX,MY8255_C IN AL,DX TEST AL,1H JE LOOP5 DEC CX ;计时3秒 CMP CX,3 JA A3 JMP A4 A4:MOV DX,MY8255_A ;东西黄，南北红 MOV AL,10101111B OUT DX,AL CALL INITIAL_8254LOOP6:MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JNZ EXIT3 JMP L8EXIT3:MOV AH,4CH INT 21H L8: CALL DISP L9: MOV DX,MY8255_C IN AL,DX TEST AL,1H JE LOOP6 DEC CX CMP CX,0 JE PP JMP A4 PP:MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JNZ EXIT JMP START EXIT:MOV AH,4CH INT 21H INITIAL_8254 PROC ;8254初始化,1sPUSH AXPUSH