微机原理课程设计说明书.docx

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1、武汉纺织大学课程设计任务书课题名称：基于 8086/8088 的交通信号灯设计完成期限： 2023 年 12 月 12 日 至 2023 年 12 月 22 日院系名称 外经贸学院指 导 教 师 周国鹏专业班级 机设 0824指导教师职称学生姓名 钮宇宽院系课程设计论文工作领导小组组长签字武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计一、任务分析基于 8086/8088 交通信号灯设计主要需要实现这几局部功能，第一，信号灯的通断延时； 其次、紧急按键对交通信号灯的掌握；第三、环境湿度、温度的采集。在以往的设计中，承受 8253 计数器 0 和计数器 1 级联实现准确定时，运用较多，这种设计方法，定

2、时范围比较任意，不受条件的限制，缺乏之处，需要的硬件电路块比较多，构造较简单，假设运用我们本次设计任务，不利于节约资源。基于此，我承受了，单级计数器累加定时的简洁设计方法。二、设计内容分析依据设计任务书，确定灯亮灭的规律;1. 东西南北两个方向起始状态全为红,连续 3 秒。2. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；连续6 秒。3. 东西方向红灯亮，南北方向转为黄灯亮；连续3 秒。4. 东西方向红灯亮，连续 3 秒；南北方向黄灯亮，以频率 1HZ 闪耀 3 秒。5. 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，连续6 秒。6. 东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮；连续3 秒。7. 东西方向黄灯亮，以频率 1HZ 闪

3、耀 3 秒；南北方向红灯亮，连续 3 秒。8. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，重复以上步骤 。9. 每一个路口有一个紧急按键，可以中断当前的交通状态，使当前的路口为绿灯，经过12秒后恢复。从允许通行时灯的亮灭状况开头分析，总结出下表1 标示灯亮，0 标示灯灭：状态时间东西红灯东西黄灯东西绿灯南北红灯南北黄灯南北绿灯无效无效a0-610000100b6-910001000c9-12100001000d12-1800110000e18-2101010000f21-240010100002武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计转换成掌握码:状态时间十六进制二进制状态 10-684H100001

4、00B状态 26-1288H10001000B状态 312-1830H00110000B状态 418-2450H01010000B东西、南北分别在 0-6,、6-12 、12-18 、18-24 时间段的亮灯状况比较：状态 0东西向红灯亮南北向绿灯亮状态 1东西想红灯亮南北向黄灯亮状态 2东西向绿灯亮南北向红灯亮状态 3东西向黄灯亮南北向红灯亮一般十字路口的交通灯掌握系统的工作过程如下：（1） 南北车道绿灯亮，东西车道红灯亮。表示南北车道上的车辆允许通行，东西车道制止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL 时，掌握器发出状态信号ST，转到下一工作状态。（2） 南北车道黄灯亮，东西车道红灯亮。表示南北车

5、道上未过停车线的车辆停顿通行， 已过停车线的车辆连续通行，东西车道制止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY 时，掌握器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。（3） 南北车道红灯亮，东西车道黄灯亮。表示南北车道制止通行，东西车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL 时，掌握器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。3武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计（4） 南北车道红灯亮，东西车道黄灯亮。表示南北车道制止通行，东西车变量TIMESUN+1TNTIMESUN24YTIMESUM=0道上位过县停车线的车辆停顿通行，已过停车线的车辆停顿通行，已过停车线的车辆连续通行。黄灯亮足规定的时间间隔T

6、Y 时，掌握器发出状态转换信号ST，系统又转换到第1 种工作状态。三、电路设计思路1、延时功能实现规律：把 8253 计数器 0 设为 1s 定时中断，周期为 0-24 秒， 用 8255 的A、B 口低 12 位掌握东西、南北路口交通灯的状态；灯的亮灭可直接由 8088 输出 0,1 掌握。用 8259A 治理可屏蔽中断及开机初始化。计数器0，累计时间与状态时间相比较，从而掌握灯的状态转变，到达延时效果。 2、译码电路设计8259 的地址为 20H、21H,8253 的地址为 40H、41H、42H、43H，8255 的端口地址为 0F0H、0F1H、0F2H、0F3H。故芯片的地址只与 8

7、086 的地址的低 8 位有联系，不妨设高十二为全为1 将它们相与后作为 38 译码器的始能信号E3。再分析觉察 8259、8253、8255 各端口地址的低八位其中D2、D3 均为 0，将 8086 的地址总线的D2、D3 作为 38 译码器的始能信号E1、E2。将 8086 的地址总线的D0、D1 分别与 8253 和 8255 的 A0、A1 连接，利用D4、D5、D6、D7 构成译码电路。将 8086 的地址总线的D0 与 8259 的A0 连接，利用D2、D4、D5、D6、D7 通过 38 译码器构成译码电路。3、主要芯片的工作原理及接线1 对 5255A 芯片的介绍：8255A 是

8、一种可编程的芯片，它承受双列直插封装，用5V 电源供电。内部有 3 个 8 位的 I/0 端口：A 口、B 口和C 口。这三个端口也可以分为各有12 位的两组：A 组和B 组。A 组包含A 口 8 位和C 口的高四位，B 组包含B 口 8 位和C 口的低四位；A 组掌握和B 组掌握用于实现方式选择操作；读写掌握规律用于掌握芯片内部存放器的数据和掌握字经数据总线缓冲器送入各组接口存放器中。由于 8255A 数据总线缓冲器是双向三态 8 位驱动器，因此可以直接和 8088 系统数据总线相连。8255A 的内部规律构造见图:4武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计CPU 接口内部规律外设接口双向

9、数据总线A 组掌握A 组端口I/0PA7-PA0D0-D7数 据 总线 缓 冲器A 组端口C 高 4 位I/0PC7-PC0-RD-WR A1 A0读 写控 制A 组端口C 低 4 位规律I/0PC0-PC2 0B 组掌握-CSB 组端口I/0PB7-PB0图 4.4.2 8255A 的内部构造8255A 有三种工作方式：方式 0、方式 1 和方式 2。它通过对掌握存放器写入不同的方式选择掌握字来打算其三种不同的工作方式。方式 0 是根本输入输出方式。该方式下的 A 口 8 位和B 口 8 位可以由输入的掌握字打算为输入或输出，C 口分成高 4 位PC4-PC7和低 4 位PC0-PC3两组，

10、也有掌握字打算其输入或输出。需要留意的是，该方式下，只能将C 口其中一组的四位全部置为输入或输出。方式 1 选通输入输出方式，又叫单向输入输出方式。它分为A、B 两组，A 组由数据口A 和掌握口C 的高 4 位组成，B 组由数据口B 和掌握口C 的低 4 位组成。数据口的输入输出都是锁存的，与方式0 不同，由掌握字来打算它是作为输入还是输出。C 口的相应位用于存放数据传送中所需的状态信号和掌握信息。方式 2 为双向输入输出方式。本方式只有A 组可以使用。此时A 口为输入输出双向口，C 口中的 5 位PC3-PC7作为A 口的掌握位。在本系统中，8255A 的三个端口均工作于方式 0，全部为输出

11、口。2对 8259A 芯片的介绍：一个 8259A 芯片的可以接最多 8 个中断源，但由于可以将 2 个或多个 8259A 芯片级连cascade ，并且最多可以级连到 9 个，所以最多可以接 64 个中断源。早期，IBM PC/XT只有 1 个 8259A ，. 但设计师们马上意识到这是不够的，于是到了 IBM PC/AT ，8259A 被增加到 2 个以适应更多外部设备的需要，其中一5武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计个被称作 Master ，另外一个被称作 Slave ，Slave 以级连的方式连接在 Master 上。如今绝大多数的 PC 都拥有两个 8259A ，这样 最多可

12、以接收 15 个中断源。D0-D7数 据 总线 控 制器-INTAINT掌握规律中断屏蔽存放器IMRSP/-EN内部总线8259A 内部构造图：-RD-WR A0-CSCAS0CAS1读 写电路级 联 缓效劳存放器优先级分析器中断恳求IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7CAS2冲器/比较器3） 对 8253 芯片的介绍：可编程计数/定时掌握器器 8253 芯片具有定时、计数双功能。它由数据总线缓冲存储器、读/写掌握器、掌握字存放器及3 个计数通道组成，共有24 条引脚，其内部构造流程图及引脚信号如图:8253 内部构造框图8253 引脚图6武汉纺织大学 2023 届微

13、机原理课程设计数据总线缓冲存储器由 8 位双向三态缓冲存储器构成，是CUP 与 8253 之间交换信息的必经之路。读/写掌握器承受CPU 送入的读/写掌握信号，并完成对芯片内部各功能部件的掌握功能，因此，它实际上是 8253 芯片内部的掌握器。可承受的掌握信号：1A A 端口选择信号，由CPU 输入。8253 内部有 3 个独立的通道，和一个掌握字1 0存放器，它们构成8253 芯片的 4 个端口，CPU 可对 3 个通道进展读/写操作，对掌握字存放器进展写操作。（2） CS片选信号，由 CPU 输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。（3） RD、WR读/写掌握命令，由CPU 输

14、入，低电平有效。RD 有效时，CPU 读取由A A1 0所选定的通道内计数的内容。WR 有效时，CPU 将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式掌握字写入掌握字存放器中。8253 内部包含 3 个功能完全一样的通道，每个通道内部设有一个16 位计数器，可进展二进制或十进制BCD 码计数。与此计数器相对应，每个通道内设有一个16 位计数值锁存器，必要时用来锁存计数值。当某通道用作计数器时，应将要求计数的次数预置到该通道的计数器中，被计数的事件以脉冲方式从CLK 端输入，每输入一个计数脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”，iOUT 端将有输出，表示计数次数到。i当某通道用作定时器时，由

15、 CLK 端输入肯定频率的时钟脉冲。依据要求定时的时间长i短确定所需的计数值，并预置到计数器中，每输入一个时钟脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”，OUT 端将有输出，表示定时时间到。i7掌握字存放器用来存放由CPU 写入 8253 的方式选择掌握字，由它来定义8253 中各通道的工作方式。武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计SC 、SC 位用来选择通道，RL 、RL 位用来定义对所选通道中的计数器的操作，BCD 位用来1010定义是承受二进制计数还是十进制计数，M M M 位用来定义所选通道的 6 种工作方式。2 1 04） 对 8253 的工作方式的分析：8253 可以工作在

16、方式 0 到方式 5，常用的有方式 2 频率发生器方式和方式 3 方波发生器方式。在方式 2 时，当时值装入后，OUT 变为高；计数完毕，OUT 变为低。该方式下假设计数未完毕，但GATE 为低时，马上停顿计数，将OUT 变为高；当GATE 再变高时，便启动一次的计数周期。在方式3 时，当装入初值后，在GATE 上升沿启动计数，OUT 输出高电平； 当计数完成一半时，OUT 输出低电平。在本系统中，8253A 工作于方式 3 方波发生器方式。四、总体设计框图74LS138发光二极管键盘8282温度传感器82828255ADC08098286湿8086度传感828682538259A8武汉纺织大

17、学 2023 届微机原理课程设计五、紧急处理流程图开 始MOV DX AL 东西按钮地址INT AL, DXNAL0YMOV TIMESUM, 0MOV DX , 南北按钮地址INT AL, DXAL0MOV TIMESUM, 18执行主程序SEGMENT9武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计六、硬件原理图10武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计七、程序代码DATA SEGMENT; 设置数据段，以及端口地址安排PORTA EQU 218H PORTB EQU 219H PORTC EQU 21AH PTCON8255 EQU 21BH PORT0 EQU 238H PORT1 E

18、QU 239H PORT2 EQU 240H PTCON8253 EQU 241HDATA ENDS CODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODE INIT:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV DX, PTCON8253 MOV AL,36HOUT DX,AL MOV DX,PORT0 MOV AX,2710H OUT DX,AL MOV AL,AHOUT DX,AL;通道 0 工作方式 3 周期 0.01s MOV DX, PTCON8253MOV AL,71HOUT DX,AL;通道 1 工作方式 1 MOV DX, PTCON8253MOV AL,96

19、H11武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计OUT DX,AL MOV DX,PORT2 MOV AL,64HOUT DX,AL;通道 2 工作方式 3 周期 1s 8253 初始化完成MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,AL;8255 初始化 A，B，C 口均工作在方式 0 MOV DX,PORTAMOV AL,0 OUT DX,ALMOV DX,PORTB MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0FHOUT DX,AL;灯初始化完成STA:MOV DX,PORTA MOV AL,0A0H OUT DX,AL M

20、OV DX,PORTB MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,50HOUT DX,AL;南北绿灯亮，东西红灯亮MOV DX,PORT1MOV AX,0BB8H OUT DX,AL MOV AL,AHOUT DX,AL;8253 通道 1 赋值 开头计时12武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计SCAN1: MOV AL,0 MOV DX,PTCON8255 MOV AL,90HOUT DX,AL MOV DX,PORTA IN AL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN1；扫描PA7 口FLA1:MOVDX, PTCON8255M

21、OVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,50HOUTDX,ALMOVCX,0TEST1:MOVDX,PTCON8255；检测 PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBIN AL,DX AND AL,0FH MOV AH,ALMOV DX,PTCON8255 MOV AL,82HOUT DX,AL MOV DX,PORTB13武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计IN AL,DX AND AL,0FH XOR AL,AH ADD CL,AL CMP CL,9JNZ TEST1;闪耀 3

22、次MOV DX, PTCON8255 MOV AL,80HOUT DX,AL MOV DX,PORTA MOV AL,50H OUT DX,AL MOV DX,PORTB MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTCMOV AL,0A0H;南北红灯亮，东西绿灯亮MOV DX,PORT1MOV AX,0BB8H OUT DX,AL MOV AL,AHOUT DX,AL;8253 通道 1 赋值 开头计时SCAN2:MOV AL,0MOV DX,PTCON8255 MOV AL,90HOUT DX,AL MOV DX,PORTA IN AL,DXAND AL,0FH CMP

23、 AL,114武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计JNZ SCAN2FLA2:MOV DX, PTCON8255MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,PORTC MOV AL,0F0H OUT DX,AL MOV DX,PORTB MOV AL,0A0H OUT DX,ALTEST2: MOV DX,PTCON8255MOV AL,88H OUT DX,AL MOV DX,PORTC IN AL,DXAND AL,0FH MOV AH,ALMOV DX,PTCON8255 MOV AL,88HOUT DX,AL MOV DX,PORTC IN AL,DXAND AL,0

24、FH XOR AL,AH ADD CL,AL CMP CL,9JNZ TEST2;闪耀 3 次CODEENDS END STA15武汉纺织大学 2023 届微机原理课程设计八、设计小结通过本次课程设计，我们生疏了8086、8259、8253、8255、8282 以及 38 译码器和门电路的功能和应用。学会了用汇编语言设计一个程序的方法。在设计时遇到了很多难题，但我还是通过查书和同学争论的方式读懂了它的思路。在这次课程设计的过程中，我无论是在关于微机原理系列的相关学问或在接口芯片的初始化及应用方面还是在利用所学到学问全面 设计系统方面收获都很大。刚拿到设计题目时，根本就不知道如何下手，上网查资料

25、，争论别人的设计思路与方法， 是我最开头的预备工作，效果不是特别明显，虽说能看懂别人的局部程序，但是，他的设计 思路在很多地方，超出了我所把握的学问范围，不能解释程序设计的缘由。事后，经过同学 们的帮助后觉察思路渐渐清楚明白，这样，就渐渐找到了行之有效的解决方法。虽然12 盏灯一共有四种不同的亮灭状态，其实只需用 8255 的A、B 口的低六位不同状态即可掌握。针对不同的延时时间，承受8253 的计数器 0 的 1s 中断，在软件程序作用下，24s 周期不断循环，划分时间段状态延时，就可以实现准确定时。本次课程设计，熬炼了自己软、硬件相互协调的力量。同时也增加了全面系统考虑问题的力量，以及硬件

26、设计力量。与此同时，更加深刻领悟了自己独立思考以及团结合作，沟通争论的必要性，将会对以后的学习和工作产生重要影响。九、参考文献1 杨长能,张兴毅 可编程序掌握器(PC) 根底应用M 重庆大学出版社,19992 郑学坚 微型计算机原理及应用M 3版 北京：清华大学出版社20232023重印3 李朝青. 单片机原理及接口技术M . 北京: 北京航空航天大学出版社1999.87- 90.4 刘乐善. 微型计算机接口技术及应用M . 武汉: 华中科技大学出版, 2023.5 谭云福 IBM PC 8086/8088宏汇编语言程序设计及试验，北京：机械工业出版社，19936 周明德. 微机原理与接口技术试验指导与习题集. 北京：人民邮电出版社. 202316