交通灯控制实验微机

1、郑州科技学院微机原理与接口技术课程设计 题 目：交通灯控制实验 学生姓名目 录1课程设计目的12课程设计的任务与要求13设计方案与论证24设计原理与功能说明35单元电路设计76硬件的制作与调试87总结12参考文献13附录1：总体电路原理图14附录2：元器件清单141课程设计目的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、使用8255A的A口、B口和C口模拟十字路口交通

2、灯的闪烁情况。2课程设计的任务与要求交通信号灯的控制：1、通过8255A并口来控制LED发光二极管的亮灭。2、A口控制红灯，B口控制黄灯，C口控制绿灯。3、输出为0则亮，输出为1则灭。4、用8253定时来控制变换时间 。要求：设有一个十字路口，其状态为：（1） 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮30秒左右。（2） 南北路口的黄灯闪烁若干次，同时东西路口的绿灯继续亮。（3） 南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮30秒左右。（4） 南北路口的绿灯继续亮、同时东西路口的黄灯亮闪烁若干次。（5） 转（1）重复。3设计方案与论证分析题意，红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直

3、接由8086输出0，1控制。30秒延时及闪烁由8253控制，由闪烁的实现方法可分为两种方案：方案一： 设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H；通道1为04A2H；通道2为04A4H；命令控制口为04A6H。1黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波， 8255控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式 3即方波发生器方式，理论设计输出 周期为

4、0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，2计数初值3000=BB8H既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输

5、入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。3三个通道的门控信号都未用，均接5V即可。方案二： 考虑到题目要求黄灯闪烁的频率为1HZ，既每秒1次，那么前0.5秒黄灯亮,后0.5秒黄灯灭,所以最小的定时单位为0.5秒,频率为2HZ,30秒即为60个0.5秒。 显然如方案一用一个计数器无法完成,所以采用两个计数器级联的方式,将计数器0的输出OUT0接到计数器1的输入端CLK1,CLK0=1MHZ,计数值为50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,记数值=10,OUT1=2HZ。并且计数器0工作于方式3用于产生方波信号，计数器1工

6、作方式2，产生负脉冲信号，计数器1的输出端OUT1接入8255芯片的PC5口，用于读取负脉冲个数，以完成计时功能。 8086及8255设置同方案一，8086则每隔0.5秒变换一次黄灯的状态，持续五次，完成闪烁的功能。4经比较，方案二8086在黄灯闪烁时需频繁发送数据到8255，加重了系统的负担，因此我决定采用方案一。4设计原理与功能说明如硬件连接图所示，红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0AD7接到8255和8253的

7、D0D7，AD8AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30S定时到。OUT2产生1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。5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

8、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。6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

9、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

10、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

11、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。7（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。最后，对时钟发生器8284芯片按两部分进行说明： (1)时钟信号发生器：=0时，时钟信号输入由X1

12、、X2 端接上晶体，由晶体振荡器产生时钟信号；CLK：3分频OSC后的时钟，输出频率4.77MHz，占空比为1/3，大约满足8086CPU的输入频率5MHz、占空比33的要求。 (2)复位生成电路：由输入的信号来触发内部同步触发器，由此产生信号RESET，送到CPU的RESET端，复位信号由CLK的下降沿同步。此时，端接“电源好“信号，使系统上电后自动复位。此为最小模式系统，除了8086CPU，I/O接口芯片8255A，定时计数芯片8353外，其它配置如下： 1片8284A，作为时钟发生器；2片8282，作为地址锁存器；2片74LS138，作为地址选通译码器；1个二输入或非门；1个4输入或非门

13、；1个二输入与非门；4个或门12个发光二极管；12个限流电阻；1个复位信号开关。5单元电路设计6硬件的制作与调试（1） 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮30秒。(2)南北路口的黄灯闪烁若干次，同时东西路口的绿灯继续亮。（3）南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮30秒左右。（4）南北路绿灯继续亮、同时东西路口的黄灯闪烁若干次。7总结本次课程设计是要设计一个交通灯系统，主要通过8255A的A口和B口模拟十字路口交通灯的闪烁情况。在本次对交通灯的设计过程中以此来加深对微机接口技术的理解，提高了自己的动手能力。首先着手对硬件电路的设计，本次课程设计主要采用了8255A接口电路、8253定时/计数器

14、和8259中断控制器这三个芯片电路。由于对各个芯片不熟悉，通过课本了解到了它们的引脚及功能、工作方式、内部结构和控制字。对各个功能的熟悉便于了硬件电路的设计然后就是对程序的设计，想要设计出一个实用的控制系统需要了解程序流程，先画出了流程图，然后对代码进行编写，主要采用汇编语言最后对程序，硬件电路进行调试。在调试过程中遇到了很多问题，要么灯都不显示，要么灯显示不全，再要么红灯绿灯时间分配不合理，对系统功能以及软件延时子程序的调用等等，有些问题在同学和老师的帮助下得以解决，但有些却依然存在。可能是跟自身的代码编写，电路的连接有问题所以最好导致无法运行出预期的正确实验结果经过为期一个星期的课程设计，

15、我获益颇多。将微机接口技术中的理论与实践相结合起来，对芯片的功能也有了进一步认识理解，重温了汇编语言的编程，还将单片机的原理结合起来了。在实验调试过程中发现问题，分析问题，如何解决问题的能力都有所提高。还有一点让我很感动，遇到问题时，同学不厌其烦的帮忙解决问题举动，意识了一个团体力量的伟大。最后希望通过以后的学习，不断提升自身各方面的能力，如对专业知识的掌握程度，动手实践能力等。经过此次的课程设计，我们学会了合作。我们要形成自己的设计思想，以便在今后的专业课形成自己的风格。同时在多多锻炼自己的动手能力，以便在以后的工作能独立完成一些设计项目。参考文献1、微型接口技术实用教程（任向民 编著） 清华大学出版社2、微型计算机及接