微機原理課程設(shè)計交通燈設(shè)計

1、華夏學(xué)院微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計題 目： 交通燈設(shè)計 學(xué)院（系）： 信息工程系 年級專業(yè)： 自動化1082 學(xué) 號： 10225609134 學(xué)生姓名： 張三豐 指導(dǎo)教師： 李文彥 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 張三豐 專業(yè)班級：自動化1082班 指導(dǎo)教師： 李文彥 工作單位：武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院 題 目:交通燈系統(tǒng)設(shè)計 初始條件：1 運用所學(xué)的微機原理和接口技術(shù)知識；2 微機原理和接口技術(shù)實驗室的實驗箱設(shè)備。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求以及說明書撰寫等具要求）該課程設(shè)計要求采用定時加中斷控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時,可隨意進行更改雙向的通行時間。具

2、體要求如下：1東西方向車輛放行60秒鐘。即東西方向綠燈和南北方向的紅燈同時點亮1分鐘；21分鐘后，東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。     3東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向放行60秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮60秒鐘；     4南北方向放行60秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時東西方向仍維持紅燈點亮。     5南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后轉(zhuǎn)為東西方向

3、放行1分鐘。如此循環(huán)重復(fù)。     6.嚴(yán)格按照課程設(shè)計說明書要求撰寫課程設(shè)計說明書。時間安排：序號階 段 內(nèi) 容所需時間（天）1設(shè)計思路、原理電路設(shè)計12編程,調(diào)試33撰寫課程設(shè)計報告1合 計5指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘 要 本次專業(yè)課程設(shè)計作為前階段學(xué)習(xí)知識的一個檢驗，培養(yǎng)了我們的動手能力以及獨立思考設(shè)計的能力，也是大學(xué)培養(yǎng)的一個重要實踐步驟。設(shè)計初期，我們通過網(wǎng)絡(luò)，圖書館等資源查找到利用微機原理與接口技術(shù)設(shè)計制作交通燈的相關(guān)信息，對不同的方案進行細(xì)致的分析比較。并且按照題意與實際情況進行改進，使之符合要求。然

4、后按照電路圖進行接線，最終做出一個簡單的交通燈。制作過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題通過共同的分析研究得到的解決，此次課程設(shè)計鞏固了前期的理論知識，增強了動手實踐能力。程序主要是由定時子程序、發(fā)光二極管顯示子程序和中斷服務(wù)程序組成。包括對8255、8259等可編程器件的編程。目錄前言 1第一章 交通燈設(shè)計的課題簡介2第二章 交通燈的設(shè)計方案 3第三章 交通燈的具體設(shè)計 43.1 電路原理 43.2 系統(tǒng)原理 43.21 8259a的工作原理 43.22 8255a的工作原理 53.3 程序原理 7第四章 交通燈系統(tǒng)的安裝與調(diào)試84.1 調(diào)試過程及相應(yīng)問題的記錄84.2 調(diào)試結(jié)果 8第五章 設(shè)計體會及總結(jié)

5、9第六章 交通燈設(shè)計心得與體會10參考文獻 11前 言交通燈是采用計算機通過編寫匯編語言程序控制的。紅燈停，綠燈行的交通規(guī)則。廣泛用于十字路口,車站, 碼頭等公共場所,成為人們出行生活中不可少的必需品,由于計算機技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用,使得交通燈的功能多樣化,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式交通燈, 交通燈的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了交通燈的功能。諸如閃爍警示、鳴笛警示，時間程序自動控制、倒計時顯示，所有這些，都是以計算機為基礎(chǔ)的。還可以根據(jù)主、次干道的交通狀況的不同任意設(shè)置各自的不同的通行時間?；蛘呓o紅綠色盲聲音警示的人性化設(shè)計?，F(xiàn)在的交通燈系統(tǒng)很多都增加了智能控制環(huán)節(jié)，比如對闖紅燈的

6、車輛進行拍照。當(dāng)某方向紅燈亮?xí)r，此時相應(yīng)的傳感器開始工作，當(dāng)有車輛通過時，照相機就把車輛拍下。 第一章 交通燈設(shè)計的課題簡介十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機和行人的行為準(zhǔn)則。十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時間控制顯示中，通常要么東西、南北兩方向各50秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向60秒，南北方向40秒，時間控制都是固定的。交通燈的時間控制顯示，以固定時間值預(yù)先“固化”

7、在單片機中，每次只是以一定周期交替變化。但是，實際上不同時刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機的，還經(jīng)常受認(rèn)為因素的影響。采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它不顧當(dāng)前道路上交通車輛數(shù)的實際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時，不能滿足司機與路人的實際需要，輕者造成時間上的浪費，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。 目前，有一種使用“模糊控制”技術(shù)控制交通燈的方法。能夠根據(jù)十字路口兩個方向上車輛動態(tài)狀況，自動判斷紅綠燈時間間隔，以保證最大車流量，減少道口的交通堵塞。但是卻不像定時控制，能用數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余

8、時間，以便于駕駛員隨時掌握自己的駕駛動作，及時停車或啟動。第二章 交通燈的設(shè)計方案設(shè)計中使用了8259中斷控制器、8255a可編程并行接口實現(xiàn)了，對南北、東西方向交通的分別計時、分別控制，設(shè)計采用定時加中斷控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時。城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序,關(guān)鍵是各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進行適當(dāng)?shù)臅r間延時,正是基于以上考慮,按照設(shè)計要求設(shè)計如下:1東西方向車輛放行60秒鐘。即東西方向綠燈和南北方向的紅燈同時點亮1分鐘；21分鐘后，東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。3

9、東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向放行60秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮60秒鐘； 4南北方向放行60秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時東西方向仍維持紅燈點亮。 5南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后轉(zhuǎn)為東西方向放行1分鐘。如此循環(huán)重復(fù)。第三章 交通燈的具體設(shè)計3.1電路原理本課題的設(shè)計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，用戶在使用時只要設(shè)計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計及實現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖1所示。硬件電路由r-s觸發(fā)器電路、發(fā)光二極管模塊、8255可編程并行接口模塊和緊急中斷模

10、塊8259組成。實驗的對應(yīng)接線關(guān)圖系圖如下所示：3.2.系統(tǒng)原理3.21 8259a的工作原理1、數(shù)據(jù)總線緩沖器:8259a與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口，是8位雙向三態(tài)緩沖器。cpu與8259a之間的控制命令信息、狀態(tài)信息以及中斷類型信息，都是通過緩沖器傳送的。2、讀/寫控制邏輯:cpu通過它實現(xiàn)對8259a的讀/寫操作。3、級連緩沖器:用以實現(xiàn)8259a芯片之間的級連，使得中斷源可以由8級擴展至64級。4、控制邏輯電路:對整個芯片內(nèi)部各部件的工作進行協(xié)調(diào)和控制。5、中斷請求寄存器irr:8位，用以分別保存8個中斷請求信號，當(dāng)響應(yīng)的中斷請求輸入腳有中斷請求時，該寄存器的相應(yīng)位置1。6、中斷屏蔽寄存器i

11、mr:8位，相應(yīng)位用以對8個中斷源的中斷請求信號進行屏蔽控制。當(dāng)其中某位置“0“時，則相應(yīng)的中斷請求可以向cpu提出；否則，相應(yīng)的中斷請求被屏蔽，即不允許向cpu提出中斷請求。該寄存器的內(nèi)容為8259a的操作命令字ocw1，可以由程序設(shè)置或改變。7、中斷服務(wù)寄存器isr:8位，當(dāng)cpu正在處理某個中斷源的中斷請求時，isr寄存器中的相應(yīng)位置1。8、用以比較正在處理的中斷和剛剛進入的中斷請求之間的優(yōu)先級別，以決定是否產(chǎn)生多重中斷或中斷嵌套。3.22 8255a的工作原理1、8255a的內(nèi)部結(jié)構(gòu): 1)數(shù)據(jù)總線緩沖器:這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255a與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸

12、出的數(shù)據(jù)、cpu輸出的控制字以及cpu輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。2)三個端口a，b和c:a端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。b端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。c端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(輸入沒有鎖存器)。3) a組和b組控制電路:這是兩組根據(jù)cpu輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于cpu而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收cpu輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定a組的工作方式，低3位決定b組的工作方式。對c口按位復(fù)位命

13、令字可對c口的每一位實現(xiàn)置位或復(fù)位。a組控制電路控制a口和c口上半部，b組控制電路控制b口和c口下半部。4)讀寫控制邏輯:用來控制把cpu輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到cpu。2、引腳信號8255a的引腳如圖所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。d7d0（data bus）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與cpu數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。（chip select）：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。a1, a0（port address）：地址線，用來選擇內(nèi)部端口。（read）：讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。（

14、write）：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。reset（reset)：復(fù)位信號線，高電平有效時，將所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）清0。pa7pa0（port a）：a口輸入/輸出信號線。pb7pb0（port b）：b口輸入/輸出信號線。 pc7pc0（port c）：c口輸入/輸出信號線。vcc：5v電源。 gnd：電源地線。 3、8255a的 工作方式:方式0-基本輸入輸出方式；方式1-選通輸入輸出方式；方式2-雙向選通輸入輸出方式。3.3 程序原理編譯完成后下載運行程序東西方向的綠燈點亮60s同時南北方向的紅燈點亮60s按下kk1東西方向的紅燈閃爍5s同時南北方向紅燈持續(xù)點亮

15、亮60s南北方向的綠燈點亮60s同時東西方向的紅燈點亮60s南北方向的紅燈閃爍5s同時東西方向紅燈持續(xù)點亮緊急情況東西方向和南北方向的紅燈同時被點亮10s交通燈控制系統(tǒng)程序流程圖第四章 交通燈系統(tǒng)的安裝與調(diào)試4.1調(diào)試過程及相應(yīng)問題的記錄1、軟件延時與定時器計時軟件延時，設(shè)計簡單，使用方便，但是無法進行精確計時，無法在實際應(yīng)用中進行使用，本次設(shè)計采用了，定時器0進行計時，每10ms產(chǎn)生一個脈沖信號，可以準(zhǔn)確的計時并方便8段數(shù)碼管進行顯示2、使用中斷使用中斷比較麻煩，在試驗中需要兩次加載初始化程序和中斷服務(wù)程序，并且需要手工指定中斷服務(wù)地址和中斷向量號；但是使用中斷可以進行多樣化設(shè)計，強化程序功

16、能與執(zhí)行效率。4.2調(diào)試結(jié)果1東西方向車輛放行60秒鐘。即東西方向綠燈和南北方向的紅燈同時點亮1分鐘；21分鐘后，東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。3東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向放行60秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮60秒鐘；4南北方向放行60秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時東西方向仍維持紅燈點亮。5南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后轉(zhuǎn)為東西方向放行1分鐘。如此循環(huán)重復(fù)。第五章 設(shè)計體會及小結(jié)通過這次課程設(shè)計，讓我在課本的基礎(chǔ)上，更深入的了解了各種芯片的用法和程序的完成過程，調(diào)

17、試方法及技巧。在這一星期微機接口的課程設(shè)計，我對微機接口芯片有了更進一步的了解。這次實驗通過使用了8259a中斷控制器、8255可編程并行接口實現(xiàn)了對南北、東西方向交通的分別控制。十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機和行人的行為準(zhǔn)則。十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時間控制顯示中，通常要么東西、南北兩方向各60秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向60秒，南北方向40秒，時間控制都

18、是固定的。交通燈的時間控制顯示，以固定時間值預(yù)先“固化”在芯片中，每次只是以一定周期交替變化。但是，實際上不同時刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機的，還經(jīng)常受認(rèn)為因素的影響。采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它不顧當(dāng)前道路上交通車輛數(shù)的實際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時，不能滿足司機與路人的實際需要，輕者造成時間上的浪費，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。目前，有一種使用“模糊控制”技術(shù)控制交通燈的方法。能夠根據(jù)十字路口兩個方向上車輛動態(tài)狀況，自動判斷紅綠燈時間間隔，以保證最大車流量，減少道口的交通堵塞

19、。但是卻不像定時控制，能用數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余時間，以便于駕駛員隨時掌握自己的駕駛動作，及時停車或啟動。本次課程設(shè)計采用定時加中斷控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時,可隨意進行更改雙向的通行時間。第六章 交通燈設(shè)計心得與體會此次實習(xí)可以說是獲益匪淺。通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴展了自己的視野，不再僅僅局限于書本中幾條簡短的程序，而且更重要的是明白寫程序的態(tài)度：仔細(xì)謹(jǐn)慎，精益求精。在程序中添加了黃燈閃爍，更加醒目。另外加入能夠?qū)崿F(xiàn)各路口綠燈顯示時間不同，適應(yīng)在主干道和支線路口中使用。在系統(tǒng)加電調(diào)試中，針對一些問題，熟練掌握了根據(jù)原理分步測試，將錯誤之處縮小

20、的最小范圍內(nèi)。通過該課程設(shè)計，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識師機械的，表面的。通過把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計算機上實現(xiàn)，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。主要參考文獻1.微機原理與接口技術(shù)實驗與實踐教程 湯書森主編，清華大學(xué)出版社2008.22.微機原理里與接口技術(shù)(第2版) 彭虎、周佩玲、傅忠謙編著，電子工業(yè)出版社 ， 出版時間 2008.4.13.微機原理里與接口技術(shù)(第2版) 馮博琴 吳寧主編，清華大

21、學(xué)出版社2007.84.微機接口實踐指導(dǎo)書 陳小竹主編， 中國計量信息工程 院 2005.35.微機原理與接口技術(shù)實驗指導(dǎo)書 汪汝 主編，武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院計算機專業(yè)實驗室 2010.9附 錄1、交通燈控制系統(tǒng)的源程序：my8255_a equ 60hmy8255_b equ 61hmy8255_c equ 62hmy8255_con equ 63hcode segmentassume cs:codestart:mov dx,my8255_conmov al,82hout dx,alpush ds ;進棧 保存數(shù)據(jù)段mov ax,0000h;數(shù)據(jù)段清零mov ds,axmov ax,offs

22、et irq7 ;7號中斷偏移地址mov si,003chmov si,axmov ax,csmov si,003ehmov si,axpop ds;出棧in al,21h;讀8259中斷屏蔽字and al,7fh;開放8259中斷irq7out 21h,al;輸出到8259地址mov dx,my8255_a ;放初值 南北紅燈亮，mov al,003hout dx,almov dx,my8255_c ;東西綠燈亮mov al,00chout dx,alcall delayed1 ;延時10smov bx,6h ;循環(huán)次數(shù)l1:mov dx,my8255_amov al,00000011b ；南北綠燈亮out dx,almov dx,my8255_cmov al,00001100b ；out dx,alcall delayed2 ;跳5smov dx,my8255_amov al,00001111bout dx,almov dx,my8255_cmov al,00001100bout dx,alcall delayed2dec bxjnz l1 ;閃爍5秒mov dx,my8255_amov al,00001100bout dx,almov dx,my8255_cmo