微机基础原理-交通灯课程教学设计报告.doc

-/ 微型计算机原理及应用 课程设计说明书 交通灯控制系统设计 班级： 1401班 姓 名： 学号： 指导教师： 日期： 2016年6月 一． 课程设计目的： 在车辆日渐增多的今天，人们也越来越关注交通问题，而交通灯在安全行车过程中无疑起着十分重要的作用。现在交通灯一般都设在十字路口，用红、绿、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车,对一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用,但根据实际行车过程中出现的情况,主要有如下几个缺点:1、车道轮流放行时间相对固定,不能根据实际情况中两个车道的车辆多少来设置改变通行时间；2、没有考虑紧急车辆通过时,两车道应采取的措施。譬如,有消防车通过执行紧急任务时,两个车道的车都应停止,让紧急车辆通过。因此如何合理高效地利用交通灯指示交通情况，是一个亟需解决的问题。 交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。广泛用于十字路口,车站,码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯,交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。 要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义 二． 课程设计内容： 设有一个十字路口，1、3为南北方向，2、4为东西方向。初始为四个路口的红灯全亮，之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车； 延时一段时间后，1、3路口的绿灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3 路口黄灯亮，后1、3路口红灯亮，而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车；延时一段时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而绿灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3路口红灯亮，而2、4路口黄灯亮，再切换到1、3路口方向，之后重复上述过程。 三． 问题分析及硬件介绍： 本次课程设计的内容为利用8086、8255等接口，实现控制十二个二极管亮灭的过程。需要PC机一台，8255并口：用做接口芯片。LED：共12个LED灯。还有8086芯片，8253a定时器等器材. 将8086和74273、74154和8255连接起来.需用到8255的六个输出端口。所以要求8255工作在方式0，因为二极管是共阳的，所以输出低电平二极管才会亮。8086用作cpu，三个74273是锁存器，锁存地址。 用软件proteus7.8画出电路图，加载程序到8086cpu，进行模拟。 系统硬件设计 8086简介 Intel8086是16位的微处理器（其内部总线为16位，外部总线为8位，故称为准16位微处理器），它采用HMOS工艺40条引脚封装。8086工作时使用5V电源，时钟频率5MHz（8086-1为10MHz，8086-2为8MHz）它有20根地址线，故可寻址的内存空间为1MB【9】。 另外，Intel公司同期推出的Intel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与Intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。 如图所示是8086CPU的内部功能结构。 从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）和执行部件EU（ExecutionUnit）。 (1)8086的主要特性 Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性： (a)8086CPU数据总线为16位，8088CUP数据总线为8位。 (b)地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1MB的存储空间。 (c)有16位的端口地址，可以寻址64KB的I/O端口。 (d)有99条基本指令，指令功能强大。 (e)有9种基本寻址方式。 (f)可以处理内部和外部中断，外部中断源多达256个。 (g)兼容性好，8086、8085在源程序一级兼容。 (h)8086/8088标准主频为5MHz，8086/8088-2主频为8MH【3】。 (i)支持单处理器或多处理器系统工作。 (2)8086CPU寄存器结构 8086CPU中有14个16位的寄存器,其中有4个16位的通用寄存器,2个16位指针寄存器,2个16位变址寄存器,1个16位指令指针及1个16位标志寄存器【8】。 通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，数据寄存器DX四个寄存器，位于CPU的EU中，每个数据寄存器可存放16位操作数， 也可拆成两个8位寄存器，用来存放8位操作数。 指针和变址寄存器包括：堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、和目的变址寄存器DI四个16位寄存器，可以来存放数据和地址。段寄存器包括：代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，附加段寄存器ES，堆栈段寄存器SS【4】。 8255简介 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 它具有A、B、C 三个并行接口，并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8 位、16 位、32 位等。用+5V单电源，能在三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式【3】。 8255的内部结构及引脚图如图所示。  具体的各引脚功能如下【3】: D0～D7为双向数据信号线，用来传送数据和控制字。 RD为读信号线，与其它信号线一起实现对8255接口的读操作通常接系统总线的IOR信号。 WR为写信号线，与其它信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的IOW。CS为片选信号线，当它为低电平（有效）时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行操作【6】。 A0，A1为口地址选择信号线。8255内部有3个口；A口，B口，C 口，还有一个控 制寄存器，它们可由程序寻址。A0，A1上的不同编码可分别寻址上述3个口和一个控制寄存器,具体规定如表1所示。 表1 8255的寻址方式 A1 A0 选择 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制寄存器 通常 A0，A1分别接系统总线A0和 A1，它们与CS一起来决定8255的接口地址。 RESET为复位输入信号。此端上的高电平可使8255复位。复位后，8255的A口，B口，C 口均被定为输入状态。 PA0~PA7为A口的8条输入输出信号线。 PB0~PB7为B口的8条输入输出信号线。 PC0~PC7，8条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线，也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线【7】。 8255 工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图3所示。【4】 8255的工作方式主要有工作方式0、工作方式1和工作方式2。其中端口A 可以工作在三种方式中的任一种；端口B只能工作在方式0和方式1；端口C通常作为控制信号使用，配合端口A和端口B的工作。在交通灯控制的设计中只用到了工作方式0。 四． 硬件原理图： 五． 主要程序： ;SAMPLE.ASM .MODEL SMALL .8086 .stack .code .startup mov dx,0206h ;将控制端口的地址送给dx mov ax,80h ;将控制字送给ax out dx,ax ;将控制字送给控制端口 mov dx,0200h ;将a端口的地址送给dx mov ax,0ffh ;将初始化数据送给ax out dx,ax ;将端口初始化 s0: mov ax,0bbh ;将数据10111011B送给ax out dx,ax ;将ax数据送给dx，让4个红灯亮 call delay5 ;调用延时程序子程序，维持4-5s s1: mov ax,0beh ;将数据10111110B送给ax out dx,ax ;将ax数据送给dx，使南北绿灯亮，东西红灯亮 call delay5 ;调用延时程序子程序，维持4-5s mov cx,6 ;将 lp: mov ax,0bfh ;将数据10111111B送给ax out dx,ax ;将ax数据送给dx，使南北绿灯灭，东西红灯亮 call delay05 ;调用延时程序子程序，维持4-5s mov ax,0beh ;将数据10111110B送给ax out dx,ax ;将ax数据给dx，实现南北绿灯亮，东西红灯亮 call delay05 ;调用延时程序子程序，维持4-5s loop lp ;循环实现绿灯的亮灭循环闪烁约6次 mov ax,0bdh ;将数据10111101B送给ax out dx,ax ;将ax送给dx，实现南北黄灯亮，东西红灯亮 call delay3 ;调用延时程序子程序，维持3-4s mov ax,0ebh ;将数据11101011B送给ax out dx,ax ;将ax数据送给dx，实现南北红灯亮，东西绿灯亮 call delay5 ;调用延时程序子程序，维持4-5s mov cx,6 ;将 lp1:mov ax,0fbh ;将数据11111011B送给ax out dx,ax ;将ax数据送给dx，实现南北红灯亮，东西绿灯灭 call delay05 ;调用延时程序子程序，维持4-5s mov ax,0ebh ;将数据11101011B送给ax out dx,ax ;将ax送给dx，实现南北红灯亮，东西绿灯亮 call delay05 ;调用延时程序子程序，维持4-5s loop lp1 ;循环实现绿灯的亮灭循环闪烁约6次 mov ax,0dbh ;将数据11011011B送给ax out dx,ax ;将ax送给dx，实现南北红灯亮，东西黄灯亮 call delay3 ;调用延时程序子程序，维持3-4s jmp s0 ;无条件跳转至程序S0，实现控制循环 delay5 proc near push cx mov bx,250 dy1:mov cx,5882 dy2:loop dy2 dec bx jnz dy1 pop cx ret delay5 endp delay05 proc near push cx mov bx,25 dy3:mov cx,5882 dy4:loop dy4 dec bx jnz dy3 pop cx ret delay05 endp delay3 proc near push cx mov bx,150 dy5:mov cx,5882 dy6:loop dy6 dec bx jnz dy5 pop cx ret delay3 endp .data END 1. 结果分析： 电路运行正常，交通灯按正确时间转换，实现了预期课程设计要求的目的。 六． 收获体会： 一周的微机原理课程设计结束了。从中我学到了许多的知识和技术，也懂得了合作的重要性。 我在同学的帮助下学会了用软件模拟图形，去研究程序的每一步。每一次遇到错误，都会自己先看，然后在去找同学询问。也复习了关于8086和8255一些相关的知识。这次课程设计让我体会到了仅仅学好课本知识还是不够的，还需要实践，才能掌握知识，融会贯通。在这次实践中，最大的收获是对课程的兴趣。兴趣是最好的老师，这将会让我更加爱上学习与实践。最终感谢老师和同学们的帮助！