交通灯实验报告

微机原理课程设计报告新疆农业大学计算机与信息工程学院©祖国荣誉责任课程题目：微机原理与几口技术班级：电科指导老师：张婧婧姓名：刘建国学号：114633222基于8086的交通信号控制器的设计报告摘要：这次课程设计，我们的任务是：基于8086的交通信号控制器的设计。8086系统是我们这个学期学习的主线方向，我们将在8086系统的基础上完成交通信号控制器的设计，其具体功能是：1•显示十字路口东西、南北2个方向的红、黄、绿的指示状态。2•实现正常的倒计时功能。用2组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯30s,绿灯50s，黄灯5s。3.按S1键能实现特殊的功能，显示倒计时的2组数码管闪烁，计数器停止计数并保持在原来的状态；东西、南北路口均显示红灯状态；特殊状态解除后能继续计数。4•按S2键实现总体清零功能。计数器由初始状态计数，对应的指示灯亮。关键词：8086系统74154 74HC3738255ALED交通灯（一）1） 设计目的交通信号控制灯是日常交通不可缺少的工具，涉及到人们的人生和财产安全，在道路行驶上起了相当关键的作用，因而设计交通信号控制灯是非常有意义的。同时我们这次设计的课题就是“基于8086交通信号控制器的设计”基于以上目的，我利用一周时间精心设计出课题要求的交通灯。2） 设计思想在此次设计过程中，我们选择了数码管、发光二极管、74LS138、74LS373、8255A和8086来控制实现交通灯按设计要求工作。3）硬件部分1、 LED设计说明：用LED作为倒计时时间的显示器，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1,利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，LED是发光二极管属于二极管的一种,LCD是液晶显示器，两者相差太多•但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低，LED与LCD具体比较如下图表1-1：LCD与LED的比较LCD液晶显示器，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象，具有零辐射，低耗能，散热小，纤薄轻巧，精确还原图象，显示字符锐利，屏幕调节方便，可视角度小，响应时间过慢，亮度可对比度低等特占八、、LED发光二极管，是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描技术，具有耗电少，使用寿命长，成本低，亮度高，故障少，视角大，视角大，可视距离远的特点通过分析和对比，LED显示器要较优于LCD显示器，因此本实验选择LED2、 8255设计说明：用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口。8255有三个并行输入输出口，可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制。解决方案是：PB0〜PB7接模拟灯二极管，PA0〜PA7接7段二极管的段选，PC0~PC3接7段二极管的位选，PC4~PC7与开关相连，处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接，用于完成硬件方面的实验正常通信。其芯片比较说明:如下表：表1-2：8255A与8251芯片的比较比较内容 8255A芯片 8251A芯片通信方式并行串行数据传送方式数据的各位同时传送，数据一位一位地顺序传送,，内部组成8155内有256字节RAM和一个定时计数器。8255没有特点通信线路较8251复杂通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信输入/输出编程较为灵活编程较8255不够灵活应用范围使用十分方便，传输距离近，成本较咼传输距离远，使用不方便，但传输速度慢，降低成本，初始化特点8255A直接位清0/置1功能简化了接口控制8251在初始化时，必须重新设置模式寄存器的格式.4）、软件部分根据硬件需求采用8255A芯片，为实现对通信的控制，采用汇编语言，分别编程控制8255的工作方式，在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制，根据需求分析可采用8255的方式0下工作，具体设置如下：硬件连接说明：8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0~PB5接红绿灯用以模拟交通灯的变化，PA0~PA7接7段LED灯的段选码，，完成LED显示器的段选，PC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选，PC4-PC7接开关，以完成初值接收。初始化8255后。利用汇编语言编写访问控制程序，控制绿灯的显示倒记时间，它与红灯的显示时间是相同的，编写控制程序控制黄灯的闪烁时间，当绿灯的显示时间结束后切换到黄灯，再切换到红灯，如此循环下去。（二）、选择芯片8255A1） 、8255A在本实验中的作用：通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化。2） 、8255A的功能分析：PA、PB、PC三口均工作在方式0状态。：PB0~PB1接红灯，PB2~PB3接黄灯，PB4~PB5接绿灯；PA0~PA7作为段选码；PC0~PC3作为位选码。我们采用的是将PC口分成两部分使用，PC0-PC3作为位选码，PC4-PC7作为输入口，接收开关输入的初值信息。将在用8255A前首先要对它进行初始化，设置它的方式选择控制字。3） 、8255A工作方式0说明：方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。其功能为：（1）两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高4位和低四位；

（2）任何一个通道可以作输入/输出；（3）输出是锁存的；（4） 输入是不锁存的；（5） 在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。方式0的使用场合：同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。因此，传送中不要应答信号。输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。优点是程序简单，接口的硬件开销小。查询式传输时，要先查询一个外设的状态，当该状态表示外设已准备好时，方能开始查询传输，否则CPU将继续查询。但在方式0,没有规定固定的应答信号，所以，这时将通道A、B作为数据通道，把通道C的4个位（高4位或低4位）规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把通道C的另外4个位规定为输入口，用来输入外设的状态。这样利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作。4）、8255A方式选择控制字说明：控制字格式如图1-2：A口|E组工B口6S1AA口|E组工B口6S1A爼丄1严巩170I/O作方式I/ODrDj6內D3Dj D] Dol输入特证徒1输扎C输出0输出8255a芯片□lC输出0输出8255a芯片10方式2图1-2：参数说明：D=1工作方式控制标志。DD组合设定A口工作方式：00〜方TOC\o"1-5"\h\z7 6 5式0、01〜方式1、10/11〜方式2OD设定A口的输入/输出，D=4 41输入D=0输出。DC口高位输入/输出选择，D=1输入D=0输出。D4 3 3 3B口工作方式选择，D=1方式1；D=0方式0。DB口输入/输出选择D2221=1输入D=0输出。D设定C口低位输入/输出D=1输入D=0输出。110005）、8255A技术参数:主要参数说明：8255A工作最大电流为120MA,VCC=-5V~+5V，I（DAR）工作电流最大为4MA。8255的输出电压不高，连接到LED时，最好加入一个驱动器起到电流放大的作用，其具体参数值说明如表3-1。表1-3：8255A技术参数说明8255A技术参数测试条件规范值单位大小输入低电平电压VIL0.8-0.5V输入高电平电压VIHVcc2.0V输出低电平电压VOL（数据端口）IOL:=2.5MA0.45V输出低电平电压VOL（外围端口）IOL:=1.7MA0.45V输出高电平电压VOH（数据端口）IOR=-400MA2.4V输出高电平电压VOH（外围端口）I-OH=-200MA2.4V

达林顿驱动电流IOAR-4.0-1.0mA电源电流 ICC120mA输入负载电流IIL1IN=O〜I/OmA输出浮动电流IOF Vor=0.45〜V„,I/OmA6）、8255A的逻辑图（三）硬件总逻辑图及其说明1） 、硬件原理说明：本设计以PROTUES实验仿真软件提供的最实用、新颖的实验系统和EMU8086提供的汇编环境进行课程软件设计的，在课程设计中主要利用了PROTUES软件提供的8255A芯片、74LS138、74LS373、7段LED显示器以及红绿灯LED显示二极管，课程设计时完成编程调试的是emu8086环境。2） 、硬件连接说明：8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0~PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化，PA0~PA7接7段LED灯的段选码完成LED显示器的段选，P74LC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选。将8255A芯片的片选信号CS与74LS138的CS1相连接来决定各端口的初始地址。8255A芯片的PB口中PB0~PB7与红绿黄灯相连接，用来实现控制交通灯的变化规律；8255A的PC

口中的PC0PC3与7段LED灯的位选码相连接，用来实现选择绿灯倒计时时的7段LED灯的位置选择，8255A芯片的PA口中的PA0~PA7与7段LED灯的段选码相连接，用来实现7段LED灯的段选码选择。LED灯管的a、b、c、d、e、f、g、dp做为段选来显示倒计时数据。FileViewEditToolsDesignGraphSourceDebugLibraryTemplateSystemHelp□aia 麻亍舟半瓦瓦瓦闵冋¥T阕唁百国署FileViewEditToolsDesignGraphSourceDebugLibraryTemplateSystemHelp□aia 麻亍舟半瓦瓦瓦闵冋¥T阕唁百国署回回赛於躲沪®bh^ieais74HC373PjL|~DEVICES74LS0474LS37380868255A74154BUTTONLEDLED-GFIEENLED-FlEDLED-YELLOWPIJLLIJF1FIES[74LS041]|-4000.0+2100.0"th]|-4000.0+2100.0"thI I卜」|II」| ONoMessages|]|C0MP0NENTU1,Name=lNTR,Number=18.Type=lP图1-5:硬件总连接图（四）控制程序设计1）控制程序设计思路说明:首先，明确交通灯的变化规律，假设在一个十字路口，其中东西方向，南北方向，工作方式如下：将红黄绿灯按照红灯停，绿等行，黄灯闪烁为缓冲时间的原则进行通车。倒计时将可以由用户自由设定，用8255的PB，PC口来连接红黄绿灯电路板，而PA口连接LED显示管来计数倒计时。开始时初始化东西南北方向全为红灯，然后东西方向绿灯亮，进入倒计时默认值50秒，结束后东西方向绿灯闪烁5次，变黄灯亮5秒，然后红灯亮；南北方向绿灯亮，此时南北方向进入倒计时，倒计时时间可以在开关口提前设定本次倒计时时间。结束后绿灯闪烁5秒后，变黄灯亮5秒，然后红灯亮，东西方向绿灯亮，如此循环下去。其次，主程序的设计思路：首先初始化8255A的芯片的控制字格式和状态字格式，其次设置交通灯开始运行的初始状态并做相应的延时便于观察，再次调用子程序对东西绿灯的倒计时时间，调用子程序显示绿灯的倒计时，后进行查表选择相应的LED灯的段选码，使相应的灯亮，显示东西绿灯交通灯变化，然后设置绿灯的闪烁，以及黄灯的亮持续，再次就是查表设置转换成南北绿灯的亮，同时调用子程序设置南北绿灯的倒计时时间，后进行查表选择相应的LED灯的段选码，使相应的灯亮，显示南北绿灯交通灯变化，然后做南北绿灯的闪烁，和黄灯的亮持续，最后做主程序的循环，利用无条件跳转指令。

2）、程序流程图图1-6:主控制程序再次，也设计了一个到计时显示子程序，用来显示绿灯的到计时时间，设计思路：首先要保存进入到计时子程序时的断点保存，以保证能够子程序结束能够正常返回主程序，其次设置LED灯的秒数跳的快慢，使其运行结果便于观察，再次设置程序分别显示到计时LED灯的秒数的个位与十位，在显示秒数的个位与十位

时要做秒数的个位与十位计数是否到零的判断，与此同时也要做秒数的个位与十位的断选码指示器的移动，最后做恢复断点和子程序的返回。其控制流程图：图1-7：倒计时显示程序最后，还设计了两个延时程序，一个是绿灯闪烁3次时间的延时DL500子程序，一个是延时黄灯亮的时间DELAY子程序；DL500子程序的设计思路利用了设备提供的软中断实现的延时，其控制流程如（流程图：1-7）；DELAY子程序的设计利用的是多次循环空操作实现，思路首先保存断点设置空操作的次数，做判断循环是否该结束，然后恢复断点，返回主程序，其控制流程如下

图l-8:500ms延时程保存断电置空操作循环次数恢复断点1r7段LED灯显示清0返回图1-9:DELAY延时程序3）、控制程序IO2EQU20HCODESEGMENT'CODE'ASSUMECS:CODE,DS:CODESTART:MOVAX,CODEMOVDS,AXMOVAL,10000000BMOVDX,IO2+6OUTDX,ALMOVDX,IO2+2MOVAL,00100100B;黄灯亮OUTDX,ALMOVBX,100WAIT1:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT1MOVAL,00000000B;黄灯灭OUTDX,ALMOVBX,100WAIT2:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT2MOVAL,00100100B潢灯亮OUTDX,ALMOVBX,200WAIT3:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT3L:MOVAL,00010001B;红灯，绿灯亮OUTDX,ALMOVBX,400WAIT4:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT4MOVAL,00010100B;红灯，黄灯亮OUTDX,ALMOVBX,100WAIT5:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT5MOVAL,00010000B;红灯亮OUTDX,ALMOVBX,100WAIT6:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT6MOVAL,00001010B;红灯、绿灯亮OUTDX,ALMOVBX,100WAIT7:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT7MOVAL,00100010B;绿灯、黄灯亮OUTDX,ALMOVBX,400WAIT8:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT8MOVAL,00000010B红灯亮OUTDX,ALMOVBX,100WAIT9:MOVCX,882LOOP$DECBXJNZWAIT9JMPLCODEENDSENDSTART（五）心得体会:通过此次模拟实验设计，加深了对芯片、8086以及8255A的理解，对8255A芯片的PA口、PB口、PC口的初始化设计有了更好的了解，同时在对8255A芯片的工作方式选择，有了更好的认识。通过实验的硬件连接，使我认识到实验时独自动手能力的重要性，也使我们意识到我们的动手能力的欠缺，使我们认识到在以后的学习和其他工作时应对独自动手能力的培养。在课本上学得都是些理论知识，通过本次的实际操作，更加锻炼了我们对所学知识的认知应用能力，对8255A芯片的编程的更为直观的应用理解。经