交通灯硬件课程设计

1、4 / 24 计算机科学与技术学院 硬件课程设计报告 姓 名：薛若卿学号：0808348908083489 专 业： 计算机科学与技术 _ 班 级：计算机 08 08 6 6 班 _ 设计题目： 交通灯硬件设计 成 员： 薛若卿 _ 指导教师： 王冠军 职称： _ 讲师 5 / 24 20102010 年 1010 月 1616 日 徐州 摘要 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的 协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通 数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控系 统中最重要的组成

2、部分。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市 道路，缓解城市道路压力， 越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 交通量的持续增长是造成这种状况的最根本原因，而传统的解决途径主要有两个：一是加 大交通基础设施建设的投入，但资金、土地等稀缺资源的有限性又是不可回避的问题，道 路基础设施是不可能无限扩展的；另一个就是限制交通流量，主要是通过法律和行政的手 段实现。这又分两个方面：一是控制车辆出行，如按车牌单、双号分别行驶，或是鼓励和 发展公共交通，减少私家车的使用，美国等西方国家早在很多年前已在一些交通繁忙路段 实施鼓励两人以上的车辆优先行驶的规定；再就是控制汽车

3、保有量，以高额的税、费甚至 控制上牌等来限制汽车数量的发展。这些方法短期可以奏效，但有失公平、合理。如何更 有效地使用现有交通运输网络就是人们试图寻找更好地解决上述问题的重要途径之一。人 们希望通过增加技术含量的方法提高现有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路 使用的舒适性，所以对智能交通灯的设计和采纳做了相当多的研究与建模。交通灯在安全 行车过程中起着十分重要的作用，现在交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、 黄三种颜色的指示灯，上一个倒计时的显示计时器来控制行车，对于一般情况下的安全行 车、车辆分流发挥着作用 , 根据行车过程中出现的实际情况，如何全面有效地利用交通灯 指示交通

4、情况 , 我们尝试用 8253、8255 来控制交通灯，在软、硬件方面采取一些改进措施， 交通灯在控制中灵活而有效。6 / 24 目录 第一章概述 . 1 1、 接口技术 . 1 2、 接口技术在微机应用中的作用 . 1 3、 分析与设计接口电路的基本方法 . 1 4、 软件选择 . 2 第二章课程设计需求分析 . 3 1、 交通环境问题 . 3 2、 问题解决 . 3 3、 问题分析 . 3 第三章8253A并行接口芯片介绍硬件设计 . 5 1、 8253芯片的内部结构及引脚 . 6 2、 8253端口地址 . 6 3、 8253控制字 . 6 第四章8255A并行接口芯片介绍硬件设计软件设

5、计 . 7 1、 8255芯片的内部结构及引脚 . 7 2、 8255端口地址 . 9 3、 8255控制字 . 9 第五章系统设计 . 10 1、 设计原理 . 10 2、 系统设计电路 . 10 3、 硬件接线 . 11 4、 程序流程图 . 12 第六章程序代码 . 13 1、 运行模式 . 13 2、 程序代码 . 13 个人体会 . 19 参考目录 . 211 / 24 第一章 概 述 1、接口技术 微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与“外部 世界”进行最佳连接，以实现 CPU 与“外部世界”进行高效可靠的信息交换的 一门技术。微机接口技术综合性很强，所涉及的

6、知识面很宽，包括微机原理、汇 编语言（或高级语言）程序设计、电子技术、自控原理以及通信技术等多门课程 的基础理论和专业知识。 I/O 接口的功能是负责实现 CPU 通过系统总线把 I/O 电 路和 外围设备联系在一起。具体是设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应 CPU 与 外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或 RAM 芯片组成，如果芯片足够 大还可以实现批量数据的传输； 能够进行信息格式的转换， 例如串行和并行的转 换；能够协调 CPU 和外设两者在信息的类型和电平的差异， 如电平转换驱动器、 数模或模数转换器等； 协调时序差异； 地址译码和设备选择功能； 设置中断 和 DMA 控制逻辑，以

7、保证在中断和 DMA 允许的情况下产生中断和 DMA 请求 信号，并在接受到中断和 DMA 应答之后完成中断处理和 DMA 传输。按照电路 和设备的复杂程度， I/O 接口的硬件主要分为两大类： （ 1）I/O 接口芯片 （ 2） I/O 接口控制卡 2、接口技术在微机应用中的作用 随着集成电路集成度的增高， 电子计算机向微型化和超微型化方向发展， 微 型计算机已成为导弹、 智能机器人、卫星等复杂系统必不可少的智能部件。 目前， 微机不仅作为科学计算、 实时控制、 现代化通信和管理的手段， 而且也成为人类 进行学习、看病、咨询、购物、旅游等生活服务和娱乐的工具。然而，在微机系 统中，微处理器的

8、这种神通广大的功能必须通过外部设备才能实现， 而外设与微 处理器之间的信息交换及通信又是靠接口来实现的， 所以，微机应用系统的研究 和微型化产品的开发， 从硬件角度来讲， 就是接口电路的研究和开发， 接口技术 已成为直接影响微机系统的功能和微机推广应用的关键。 微机的应用是随着外部 设备的不断更新和接口技术的发展而深入到各个领域的。 因此，掌握微机接口技 术就成为当代的科技和工程技术人员应用微型计算机必不可少的基本技能。 3、分析与设计接口电路的基本方法 一、两侧分析法 凡是接口都有两侧，一侧是 CPU，另一侧是外设。两侧分析法是分析接口 电路的基本方法。 二、硬软结合法 以硬件为基础，硬件与

9、软件相结合是设计接口电路的基本方法。 硬件设计方法 合理选用外围芯片 有针对性地设计附加电路 2 / 24 软件设计方法 用汇编语言（或咼级语言）直接对低层硬件编程 采用DOS系统功能调用和BIOS调用编程 4、软件选择 我所用的编译软件是HK88TE，如下图所示: H文件 嗚辑同 查看世）编译 调试 设匿 工具辽）窗（鯉 帮助（也 ? I?椚 p ! $ CON 刃 EQU 20BH PA EQU 208H PB Equ 2 0?w PC EQU 2 0nn C8279 EQU 212H D8279 EQU 21 OH C0H53 EQU ZD3H P0 EQU ZO0H P1 EQU 20

10、1H P2 EQU 2 02H C8279 EQU 212H D8279 EQU 21 OH LEDI10D EQU 00 :左边输人，八位显示外部译码八位显示 LEDFEQ EQU 38H ；扫菊坝率| CODE SEGMENT ASSUME 巧：即 DE fDS：C0DE START : PUSH CS POP DS ；初始化毗刘 NOU 码 rC0N53 NOU AL, 0011 0111B OUT DX,AL MOV DX,P0 MOV AX 00011 CUT DK.AL 3 / 24 第二章 硬件课程需求与分析 1、交通环境问题 城市交通发展应当符合国家确定的可持续发展战略， 支持

11、城市社会经济发展， 满足居民不断增长的交通需求，同时也应有利于城市环境状况的改善。 城市社 会经济的发展，需要安全、高效、清洁、经济的 城市交通运输系统；城市居民 生活质量的提高，需要安全、方便、舒适、快捷、低价的公共交通服务；城市环 境的改善 需要有利于环境改善的交通政策。 因此，城市交通发展目标 必须与城 市社会的经济发展目标相协调，与城市可持续发展 目标相一致。但是现在的城 市交通存在以下几点问题： 1) 空间资源的低效配置， 2) 时间资源浪费， 3) 空气污染， 4) 噪声污染， 5) 资源消耗， 6) 交通事故。 2、问题解决 城市交通发展需要政府与科学的共同努力。在政府制定的法规

12、、宏观政策、 产业和技术政策的指导下， 科学技术应起主要的作用。在城市总体规划下，编 制城市公共交通的专业规划， 纳入国民经济和社会发展计划并组织实 施。制定、 完善城市交通发展政策， 确立城市公共交通在城市交通中的优先和主导地位。 重 视发挥科学技术作用， 加强科学研究， 为政府出台有关措施提供科学依据； 为改 进运输工具，推动机动车 污染控制，改善燃料品质，加强城市交通管理提供技 术支持。 重视应用交通价格手段。 城市交通人格政策应当 支持交通可持续发展， 交通税费收入应当有助于方便大多数 人及改善环境的交通方式，加大对公共交 通的财政扶持。 所以在交通十字路口加大科学投资， 使交通问题易

13、发点变得更加 顺畅！ 3、问题分析 下面是一个典型的十字路口，交通灯一共分四种状态如图 前 1 1 十字路口 I T E f 右 T_J- I t 1 f 后 4 / 24 oo OO O 状态0 O O 状态1 左右绿灯亮 左右黄灯亮 前后红灯亮 前后红灯亮 ooe 009 ooo OOO o o 状态3 状态2 左右红灯亮 左右红灯亮 前后黃灯梵 前后绿灯亮 O O ooo ooo5 / 24 第三章 8253A 并行接口芯片介绍 1、8253芯片的内部结构及引脚 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

14、有所差异。 8253内部有三个计数器，分别成为计数器 0、计数器1和计数器2,他们的 机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字， 互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系， 一个为时钟输入 端CLK, 一个为门控信号输入端 GATE， 另一个为输出端OUT。每个计数器内 部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执 行部件CE和一个输出锁存器OL 8253中各通道可有6种可供选择的工作方式， 以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。 8253的各种工作方式如下： 1. 方式0:计数结束则中断 2. 方式1:单脉冲发生器 3

15、. 方式 2 :速率波发生器 4. 方式3:方波发生器 5. 方式4:软件触发方式计数 6. 方式5:硬件触发方式计数 8255内部结构框图如下图所示 图 1 8253 内部结构框图 6 / 24 8253引脚图如图2所示，各引脚功能如下： D7D0是数据线引脚，7 / 24 RD和WD分别是读写控制引脚， CS是片选信号， A1,A0是片内地址选择引脚， CLKO、CLK1、CLK2 输入弓I脚 GATEO、GATE1、GATE2 输入弓 I脚, OUTO、0UT1、0UT2 输出弓I脚。 8253管脚图 图 2 8253 引脚图 2、8253端口地址 表 1 8253端口地址表 端口 地址

16、 控制口 203H 3、8253控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO CLKO OUT GATEO GND 432109876543 0432109876543 0- - ozu ozu 4 4 1A 1X 1X 1A 1X 1X 亠 亠 / 3 5 5 VCC w Al AO CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 OUT1 GATE1 8 / 24 D7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DO SCI SCO RW1 RXAO M2 Ml M0 BCD 第四章 8255A 并行接口芯片介绍 1、8255芯片的内部结构及引脚 8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具 有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种工作方式下工作： 方式0基本输入/输出方式 方式1选