交通灯管理系统课程设计（附程序）

1-北京科技大学本科生课程设计说明书题目：交通灯管理系统学院：计算机与通信工程学院专业：通信工程姓名：xxxxx学号：xxxxxxxxxx指导教师签字：xxxxx随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。各种技术都离不开计算机，计算机已经在人们生活的各个方面普及了。本课程设计是微机原理及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，给出了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。该系统适用于单主干道的十字路口。现假定其1、3为南北方向，2、4为东西方向。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受人为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。 关键词：交通灯硬件电路软件编程模拟系统本说明书是根据本人课堂上所学的知识以及参考相关文献的基础上编写的。通过这次的编写，使我对微机原理和各种软硬件系统的认识变得更加深刻，打下实践的基础。全书共分为4章，第1章为课题的来源，为本说明书的导论，基本概括来介绍了本设计题目的基本要求。第2章为总体的设计思路，系统的介绍了本课题的具体如何实现。第3章为硬件设计，该部分主要介绍了所需要的硬件和硬件的连接。第4章为软件设计，该部分主要介绍了设计流程和具体实现的程序代码。本说明书的编写得到了许多同学的关心和帮助，正是由于他们的指导、帮助和大力支持，才使本说明书得以顺利的完成。由于本人水平有限，说明书中难免存在不足与疏漏之处，恳请老师不吝指正。目录TOC\o"1-3"\h\z摘要 2引言 3课程设计任务书 51[课题来源] 61.1[需求分析] 61.1.1[课题来源的意义] 61.1.2[设计内容] 61.1.3[设计目的] 61.1.4[系统功能] 62[总体设计思路] 82.1[设计思路] 82.2[红黄绿灯的表示] 93[硬件设计] 103.1[芯片8255] 103.1.1[芯片8255的引脚] 103.1.2[芯片8255的工作方式] 113.2[硬件连接] 123.2.1[硬件连接图] 123.2.2[其他配置] 144[软件设计] 154.1[程序流程图] 154.2[程序设计] 16小结 23参考文献 24课程设计任务书一.设计内容设有一个十字路口，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，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。闪烁5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5次后，再切换到1、3路口方向；之后，重复上述过程。二.目标尽自己大的努力，实现上述的设计要求，并使上述现象能够很好地显示出来。进度安排8月13日，下载相关资料，并通过查找资料和询问同学老师，了解程序设计的要求、目的和任务。8月14日，想好要设计的内容，并对所要设计的内容做好详细的计划安排。根据要设计的题目和计划，写好课程设计任务书。8月15日至8月20日，根据设计的题目要求，运用汇编语言编写相关的程序，并检查所编写的程序，且调试并改正错误。8月21日，编写说明书的封面、前言和目录。8月22日至8月23日，编写说明书的正文部分。8月24日，最终检查确认后，上交课程设计说明书。1课题来源1.1需求分析1.1.1课题来源的意义随着社会经济的发展，城市问题越来越引起人们的关注。汽车的数量越来越多，有效的管理汽车的通行，成为的交通管理部门急切需要解决的问题之一。城市的交通管理系统主要是有交通信号灯来管理系统来组成的。随着城市机动车量的不断增加，特别是一些大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。所以，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高速通道，缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门急需解决的重要问题之一。所以，由此而产生来灵感，设计交通灯管理系统来缓解交通负荷重的问题。1.1.2设计内容利用可编程芯片8255设计交通灯控制的接口方案，根据设计的方案画出程序流程图，并编写程序进行调试。1.1.3设计目的综合运用《微机原理与接口技术》课程知识，利用集成电路设计实现一些中小规模电子电路且完成一定功能的程序，以复习巩固课堂所学的理论知识，提高程序设计能力及实现系统、绘制系统电路图的能力，为实际应用奠定一定的基础。针对此次课程设计主要是运用本课程的理论知识进行交通灯控制分析及设计，掌握8255方式0和8253计数器0和计数器1的使用与编程方法，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力。1.1.4系统功能根据要求，我所设计的系统主要是一个普通的十字路口，交通灯的控制分为东西和南北两组，每组用红、黄、绿进行交通管理。2总体设计思路2.1设计思路设有一个十字路口，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，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。闪烁5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5次后，再切换到1、3路口方向；之后，重复上述过程。交通灯系统如图2.1-1所示。图2.1-1十字路口交通灯系统示意图红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1控制，30秒延时及闪烁由8253控制。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。黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波。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，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8255的端口PB7和PC7，同样输入到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。三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。2.2红黄绿灯的表示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。红灯（RLED），黄灯（YLED）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。3硬件设计3.1芯片82553.1.1芯片8255的引脚图1芯片8255引脚图8255A的引脚如图3.1-1所示，分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/输出端口线和电源线。D7~D0（数据线）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。CS：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。A1,A0（portaddress）：地址线，用来选择内部端口。RD：读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。WR：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。RESET：复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器清0。PA7～PA0（端口A）：A口输入/输出信号线。PB7～PB0（端口B）：B口输入/输出信号线。PC7～PC0（端口C）：C口输入/输出信号线。VCC：＋5V电源。GND：电源地线。3.1.2芯片8255的工作方式1）芯片8255主要有三种工作方式方式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。2）方式控制字：图2c口复位/置位控制寄存器图33.2硬件连接3.2.1硬件连接图整个系统硬件电路的接线图如图5所示。图4芯片8284连接图图5图4图53.2.2其他配置除了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；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。4软件设计4.1程序流程图东西方向绿灯灭，黄灯闪烁5次延迟30秒南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮南北方向绿灯灭，黄灯闪烁5次开始延迟30秒南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮延长2秒8255初始化四个方向都亮红灯程序流程图东西方向绿灯灭，黄灯闪烁5次延迟30秒南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮南北方向绿灯灭，黄灯闪烁5次开始延迟30秒南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮延长2秒8255初始化四个方向都亮红灯4.2程序设计DATASEGMENT；设置数据段，以及端口地址PORTAEQU218H；A口端口地址PORTBEQU219H；B口端口地址PORTCEQU21AH；C口端口地址PTCON8255EQU21BH；8255控制端口地址PORT0EQU238H；通道0端口地址PORT1EQU239H；通道1端口地址PORT2EQU240H；通道2端口地址PTCON8253EQU241H；8253控制端口地址DATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODEINIT:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,PTCON8253；8253初始化MOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,PORT0MOVAX,2710HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL；通道0工作方式3周期0.01sMOVDX,PTCON8253MOVAL,71HOUTDX,AL；通道1工作方式1MOVDX,PTCON8253MOVAL,96HOUTDX,ALMOVDX,PORT2MOVAL,64HOUTDX,AL；通道2工作方式3周期1s8253初始化完成MOVDX,PTCON8255；8255初始化MOVAL,80HOUTDX,AL；8255初始化A，B，C口均工作在方式0MOVDX,PORTAMOVAL,0OUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0FHOUTDX,AL；灯初始化完成START:MOVDX,PORTAMOVAL,0AH；红灯OUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FH；黄灯OUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,05H；绿灯OUTDX,AL；1，3绿灯亮，2，4红灯亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8H；计数器1初值为0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL；8253通道1赋值开始计时SCAN1:SCAN1:MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN1；扫描PA7口FLA1:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVCX,0TEST1:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001111BOUTAL,DXMOVDX,PTCON8255；检测PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXMOVAH,ALTEST11：MOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXTESTAH,ALJZTEST11MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001010BOUTAL,DXADDCL,1CMPCL,5JNZTEST1;闪烁5次MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,05HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0AH;1，3红灯亮，2，4绿灯亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL;8253通道1赋值开始计时SCAN2:MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN2FLA2:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0A0HOUTDX,ALTEST2:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001111BOUTAL,DXMOVDX,PTCON8255；检测PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXANDAL,0FHMOVAH,ALTEST21：MOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXTESTAH,ALJZTEST21MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBM