交通灯控制系统的设计2011

1、1、交通灯控制系统的设计参考要求：利用8253定时，8259中断及8255输出实现十字路口交通灯模拟控制；实现利用LED数码管显示倒计时时间；设计电 路并在实验箱上连接线路同时编程实现其功能。8259的工作原理：一、数据总线缓冲器8259A与系统数据总线的接口，是8位双向三态缓冲器。CPU与8259A之间的控制命令信息、状 态信息以及中断类型信息，都是通过缓冲器传送的。二、读/写控制逻辑:CPU通过它实现对8259A的读/写操作。三、级连缓冲器:用以实现8259A芯片之间的级连，使得中断源可以由8级扩展至64级。四、控制逻辑电路:对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。五、中断请求寄存器IR

2、R：8位，用以分别保存8个中断请求信号，当响应的中断请求输入引脚有中断请求时，该寄存 器的相应位置1。六、中断屏蔽寄存器IMR:8位，相应位用以对8个中断源的中断请求信号进行屏蔽控制。当其中某位置们“时，则相 应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为 8259A的操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。七、中断服务寄存器ISR:8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄存器中的相应位置1。八、用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。8255A的工作原理：一、8255

3、A的内部结构：1、数据总线缓冲器:这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、 CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。2、三个端口 A，B和C:A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口包含一个8 位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8 位数据输入缓冲器（输入没有锁存器）。3、A组和B组控制电路:这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个 端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出

4、的一字节方式控制字或对C 口按位复位字命令。方式控制字的高5位决 定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C 口按位复位命令字可对C 口的每一位实现置位或复位。A组控 制电路控制A 口和C 口上半部，B组控制电路控制B 口和C 口下半部。4、读写控制逻辑:用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应 的端口送到CPU。二、8255A的工作方式：方式0-基本输入输出方式；方式1-选通输入输出方式；方式2-双向选通输入输出方式。8253的工作原理：8253是可编程的计数器/定时器，其内部有三个独立的16位计数器/定时器通道，每个计数器通道均可按6种

5、不同的方式 工作,并且都可以按二进制或十进制计数。其CLK0CLK2是计数器02的时钟脉冲输入端，GATE0-GATE2是门控 脉冲输入端,OUT0OUT2是输出端。3、总体设计和方案论证：3.1交通信号灯实时控制和管理的总体设计芯片选择及端口选择用实验系统8255A实现对信号灯的控制（所用端口自定）；2位数码显示用8255A实现控制。用实验系统8235的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断，以实现要求的20秒、5秒钟的定时。实验系统8253的计数器0的CLK2接OPCLK，频率为1.19318MHZ； GATE0已接+5V；定时采用软硬件相结合的方式实现。用实验系统的发光二

6、极管模拟红绿灯。注：8259A的端口地址为：218H、219H8255A 的端口地址为：端口 A-200H、端口 B-201H、端口 C-202H、控制端口-203H8253的端口地址为：计数器0-208H、计数器1-209H、计数器0-20AH、控制寄存器0-20BH。本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。定时模块采用硬件定时和软件定时 相结合的方法，用8253定时/计数器定时1s，再用软件计时实现所需的定时。发光二极管模块由8255控制发光二极管 来实现。数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。紧急中断模块是由单脉冲发生单元和8259中断控制器 组

7、成。程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序、数码管显示子程序和中断服务程序组成。包括对8253、8255 以及8259等可编程器件的编程。3.2方案论证：软件延时，设计简单，使用方便，本次设计采用了，定时器0进行计时，每1s产生一次中断，可以准确的计时并方便 8段数码管进行显示。在本设计中程序每1秒请求一次中断，实现精确定时与数码管显示刷新。4、硬件设计：本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模 块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图所示。硬件电路由定时模块、发 光二极管模块、数码管显示模块

8、和紧急中断模块组成。图2时模块是由8253的计数器0来实现定时1s。由8255输出来控制计数器的起停。OUT0接8259的IRQ7，定时完成申 请中断，进入中断服务程序。发光二极管显示模块由8255输出来控制发光二极管的亮灭。8255输出为低电平时，对应的发光二极管就点亮，否则就熄灭。交通灯的对应关系如下：（1,3代表东，西；2, 4代表南、北）L7L6L5L2L1L013红灯13黄灯13绿灯24红灯24黄灯24绿灯实验平台上提供一组六个LED数码管。本设计用2个数码管来倒计时。中断模块是由单脉冲发生单元和8259中断控制器，单脉冲发生单元主要用来请求中断，然后做出情况处理。5、软件设计思路：

9、设计数器0的计数初值为3000，由于CLK0接脉冲信号，频率为1.288MHZ，所以每1s中断一次。利用TIME对不同 的状态时间计数，用来实现计数器0对20秒钟，5秒钟的定时。中断子程序分为数码显示刷新部分和红绿黄灯各种状 态切换部分。每进入中断即刷新LED显示。交通灯按正常状态切换工作,8253开始计数后每1s发出一个中断申请信号，在中断子程序中先刷新数码管，然后判断图4、定时中断服务子程序定时中断子程序是本设计的重点，负责完成数码管输出数据刷新和各个状态的处理切换。中断子程序包括数码管输出 数据刷新程序和各状态处理程序。数码管输出数据刷新子程序是实现倒计时20s，用LED OUT表示输出

10、的数据，TIME 用来软件计时1s，就是计数10个100ms。LED输出是要将输出的数据转化为段选码。根据当前的状态跳转到相应的处 理程序，在处理程序中完成定时和状态的切换。状态0、1、2、3、4、5的流程是一样的，先点亮对应的交通灯，再判 断定时到了就可以切换了。状态0用于实现东西红、南北绿；状态1用来实现东西黄、南北绿；状态2用于实现东西 绿、南北黄；状态3用于实现东西绿、南北红；状态4用于实现东西黄、南北红；状态5用于实现东西红、南北黄， 间隔点亮和熄灭就可以了。状态0处理程序的流程图如图所示。图5状态0处理程序6、源程序清单：1.本次设计中，选用8235的计数器0定时向实验系统主片82

11、59A的IRQ7请求中断。设置8253的计数器0每1s请求 一次中断，工作于模式3； 8255初始化程序：的A端口控制交通灯；数码管驱动程序采用指导老师提供的程序。SEGMENTSUME CS:CODE中砌瞟LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H；存放七段代码表DB 7FH,6FHTIME DB 19D2 EQU 200H； 8255A 端口 AEA EQU 200H； 8255 端 口地址EE EQU 203HCONTROL EQU 20BH ； 8253 端 口地址COUNT0 EQU 208HCOUNT1 EQU 209HCOUNT2 EQU 20A

12、HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,0MOV DS,AXMOV AX,OFFSET IRQ7 ；填中断矢量表ADD AX,2000HMOV SI,0FH*4MOV SI,AXMOV AX,0MOV SI+2,AXCLIMOV BX,0109H;BH表示要显示数的十位，BL表示要显示数的个位MOV CX,0MOV DX，0000HDATA SEGMENTMOV AL,80H;初始化8255MOV AL,03H；选通用来显示个位的数码显示管OUT EE,ALOUT EE,ALMOV AL,00；对PC0 口置0MOV A

13、L,BX+SI；把十进制数所表示的个位数转换OUT EE,AL成对应的段码MOV AL,02；对PC1 口置0OUT 201H,ALOUT EE,ALMOV AL,DHMOV DX,218H;8259初始化MOV SI,AXMOV AL,00010010bMOV AL,01H；选通用来显示十位的数码显示管OUT DX,ALOUT EE,ALMOV AL,0FHMOV AL,02HMOV DX,219HOUT EE,ALOUT DX,ALMOV AH,BX+SI；把十进制数所表示的十位数转换MOV DX,200H ；交通灯初始状态为全黄成对应的段码MOV AL,0BBHOUT 201H,AHOU

14、T DX,ALPOP SIMOV AL,00110110b ；初始化8253POP BXOUT CONTROL,ALPOP AXNEXT:CMP BL,00H；比较个位数是否为0MOV AX,3000;定时1秒JNZ L1MOV DX,COUNT0CMP BH,00H；比较十位数是否为0OUT DX,ALJZ COMPAREMOV AL,AHMOV BX,0009H:十位为0，各为变为9OUT COUNT0 ,ALJMP COMPAREJMP NEXTL1:DEC BXMOV AX,DATA；置DS用数据段首址COMPARE:MOV DS,AXCMP DL,0JZ STATE0中断服务程序：C

15、MP DL 1A1: STIJZ STATE1HLTCMP DL,2JMP A1JZ STATE2IRQ7：CMP DL,3数码管显示程序JZ STATE3CMP CX,99CMP DL,4JZ DISPJZ STATE4INC CXCMP DL 5IRETJZ STATE5DISP:STATE0:MOV CX,0MOV AL,7DH;东西红，南北绿PUSH AXOUT D2,ALPUSH BXJMPCHANG1PUSH SISTATE1:MOV DX,BXMOV AL,BDH;东西黄，南北绿MOV BX OFFSET LEDOUT D2,ALADD BX,2000HJMP CHANGE1MO

16、V AH,00STATE2:MOV AL,DLMOV AL,DBH；东西绿，南北黄MOV SI,AXOUT D2,ALMOV AL,00HJMP CHANGE1OUT EE,ALSTATE3:MOV AL,D7H；东西绿，南北红JZ M0OUT D2 ,ALM0:JMP CHANGE1MOV BX,O109HSTATE4:MOV TIME,19MOV AL,B7H;东西黄，南北红JMP EXITOUT D2,ALM1:JMP CHANGE1MOV BX,0004HSTATE5:MOV TIME,4MOV AL,7BH;东西红，南北黄JMP EXITOUT D2,ALM2:CHANGE1:MOV

17、 BX,0004HCMP TIME,0MOV TIME,4JZ A2JMP EXITDEC TIMEM3:JMP EXITMOV BX,O109HA2:MOV TIME,19INC DXJMP EXITCMP DL,6M4:JNZ A3MOV BX,0004HMOV DL,0MOV TIME,4A3:JMP EXITCMP DL,5M5:JZ M5MOV BX,0004HCMP DL,4MOV TIME,4JZ M4JMP EXITCMP DL,3EXIT:JZ M3MOV AL,20HCMP DL,2OUT 218H,ALJZ M2IRETCMP DL,1CODE ENDSJZ M1CMP DL,07、程序运行结果：1.东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；END START2. 20秒钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟。此时南北方向持续绿灯。3.东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为东西方向的绿灯和南北方向的黄灯点亮5秒钟;5秒钟后，转为南北方向的红灯闪烁20秒钟，此时东西方向仍维持绿灯。东西方向的黄灯，南北方向红灯闪烁5秒钟。东西方向为红灯，南北方向为黄灯闪烁5秒钟。7. 5秒钟以后又转为1,重复执行1、模拟交通灯系统设计设计要求：8253定时1秒向8259A请求中断，在中断处理程序中：（1）对中断处理程