微機原理課程設(shè)計__王理想

1、武漢紡織大學(xué) 2012屆微機原理課程設(shè)計PAGE PAGE 19武漢紡織大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱： 基于8086/8088的交通信號燈設(shè)計 完成期限： 2011年12月12日 至 2011年12月22日院系名稱 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 指導(dǎo)教師 周國鵬 專業(yè)班級 機設(shè)0824 指導(dǎo)教師職稱 學(xué)生姓名 王理想 院系課程設(shè)計（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組組長簽字 一、設(shè)計目的電子課程設(shè)計是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中重要的一課，它將理論知識和實踐能力相結(jié)合，真正鍛煉了學(xué)生的實際動手能力和綜合理解能力，為以后的學(xué)習(xí)和生活打下了良好的基礎(chǔ)。交通燈保證了保證了正常的交通秩序，讓車輛有序行駛，同時也保證了行人過馬路時的安全，受到人們的普遍

2、歡迎，在很多場合得到了廣泛的應(yīng)用。交通燈是利用計算機通過編寫匯編語言程序控制的，實現(xiàn)“紅燈停，綠燈行”的交通規(guī)則。雖然匯編語言較為古老，但它是計算機中很多芯片必須具備的程序，同時也使得很多特殊外設(shè)得以正常運行。隨著計算機技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用,交通燈的功能也隨之多樣化。諸如閃爍警示、鳴笛警示，時間程序自動控制、倒計時顯示等。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，或者給紅綠色盲者以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)，比如對闖紅燈的車輛進(jìn)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。總之，交通燈的數(shù)字化

3、給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。要將交通燈系統(tǒng)產(chǎn)品化，應(yīng)該根據(jù)客戶不同的需求進(jìn)行不同的設(shè)計，應(yīng)該在程序中增加一些可以人為改變的參數(shù)，以便客戶根據(jù)不同的需要隨時調(diào)節(jié)交通燈。因此，研究交通燈的原理及擴大其應(yīng)用，有著非常深遠(yuǎn)而現(xiàn)實的意義。二、設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計一個基于8086/8088微型計算機的一個交通信號燈控制系統(tǒng)，要求能完成基本的交通燈控制，如紅、綠、黃三種燈的定時交替點亮與熄滅；能提供行人通過時的臨時信號修改；能提供當(dāng)時當(dāng)?shù)氐臏囟?、濕度信息；提供基本的鍵盤輸入。1. 設(shè)計一個基于8086/8088微型計算機的一個交通信號燈控制系，要求使用如下器件：8086、8259、8253、8255、AD

4、C0809、溫度傳感器（可自選）和濕度傳感器（可自選），其計數(shù)時間均為6s、健盤；2. 交通燈的亮、滅情況如下：東、西兩個相對路口紅燈亮12s，南、北兩個路口綠燈亮6s，后轉(zhuǎn)為黃燈亮6s；南、北兩個相對路口紅燈亮12s，東、西兩個路口綠燈亮6s，后轉(zhuǎn)為黃燈亮6s；3. 每個路口設(shè)一個緊急按鍵，可以中斷當(dāng)前的交通燈狀態(tài)，使當(dāng)前路口為綠燈，經(jīng)12s后恢復(fù)原來的工作狀態(tài)；4. 使用8253提供時間定時；三、設(shè)計方案3.1 交通燈控制系統(tǒng)的組成交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該 系統(tǒng)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，譯碼器輸

5、出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。秒脈沖發(fā)生器控制器譯碼器東西向信號燈南北向信號燈定時器TLTYST圖1 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖3.2 設(shè)計內(nèi)容分析通過分析設(shè)計要求得出燈亮的規(guī)律如下：1.東西南北兩個方向起始狀態(tài)全為紅,延續(xù)3秒。2.東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮；延續(xù)6秒。3.東西方向紅燈亮，南北方向轉(zhuǎn)為黃燈亮；延續(xù)3秒。4.東西方向紅燈亮，延續(xù)3秒；南北方向黃燈亮，以頻率1HZ閃爍3秒。5.東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)6秒。6.東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮；延續(xù)3秒。7.東西方向黃燈亮，以頻率1HZ閃爍3秒

6、；南北方向紅燈亮，延續(xù)3秒。8.東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，重復(fù)以上步驟 。9.每一個路口有一個緊急按鍵，可以中斷當(dāng)前的交通狀態(tài)，使當(dāng)前的路口為綠燈，經(jīng)過12秒后恢復(fù)。通行分析燈的亮滅情況，總結(jié)出下表（1標(biāo)示燈亮，0標(biāo)示燈滅）：狀態(tài)時間東西紅燈東西黃燈東西綠燈南北紅燈南北黃燈南北綠燈無效1無效2a0-610000100b6-1210001000c12-1800110000d21-2401010000轉(zhuǎn)換成控制碼:狀態(tài)狀態(tài)時間段十六進(jìn)制二進(jìn)制狀態(tài)a0-684H10000100B狀態(tài)b6-1288H10001000B狀態(tài)c12-1830H00110000B狀態(tài)d18-2450H01010000

7、B東西、南北分別在0-6,、6-12 、12-18 、18-24時間段的亮燈情況比較：西東北南狀態(tài)a 西東北南狀態(tài)b西東北南狀態(tài)c 西東北南狀態(tài)d四、電路設(shè)計思路通過并行接口芯片8255A和8086芯片的硬件連接，以及通過8253定時的方法，來實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制。4.1 延時功能實現(xiàn)邏輯：8253芯片中數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器是由8為雙向三態(tài)緩沖存儲器構(gòu)成，是CPU與8253之間交換信息的通道。讀寫/控制電路可以接收CPU送入的讀/寫控制信號，若計數(shù)器0設(shè)為1s定時中斷，周期為0-24秒,可通過編程控制各個路燈的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，以及使得黃燈按時閃爍。8053內(nèi)部包含3個功能完全相同的通道，每個

8、通道內(nèi)部設(shè)有一個16位計數(shù)器，可進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD）計數(shù)，因此8253既是一個定時器也是一個計數(shù)器。讀/寫控制器接受CPU送入的讀/寫控制信號，并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能，因此，它實際上是8253芯片內(nèi)部的控制器?？山邮艿目刂菩盘枺篈1A0端口選擇信號，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個獨立的通道，和一個控制字寄存器，它們構(gòu)成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進(jìn)行讀/寫操作，對控制字寄存器進(jìn)行寫操作。CS片選信號，由CPU輸入，低電平有效，通常由端口地址的高位地址譯碼形成。RD、WR讀/寫控制命令，由CPU輸入，低電平有效。RD有效時，CPU讀取由A1A0所選定的通道內(nèi)

9、計數(shù)的內(nèi)容。WR有效時，CPU將計數(shù)值寫入各個通道的計數(shù)器中，或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中。當(dāng)某通道用作計數(shù)器時，應(yīng)將要求計數(shù)的次數(shù)預(yù)置到該通道的計數(shù)器中，被計數(shù)的事件以脈沖方式從CLKi端輸入，每輸入一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器內(nèi)容減“1”，待計數(shù)值計到“0”，OUTi端將有輸出，表示計數(shù)次數(shù)到。當(dāng)某通道用作定時器時，由CLKi端輸入一定頻率的時鐘脈沖。根據(jù)要求定時的時間長短確定所需的計數(shù)值，并預(yù)置到計數(shù)器中，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)器內(nèi)容減“1”，待計數(shù)值計到“0”，OUT i端將有輸出，表示定時時間到?？刂谱旨拇嫫饔脕泶娣庞蒀PU寫入8253的方式選擇控制字，由它來定義8253中各通道的

10、工作方式。SC1、SC0位用來選擇通道，RL1、RL0位用來定義對所選通道中的計數(shù)器的操作，BCD位用來定義是采用二進(jìn)制計數(shù)還是十進(jìn)制計數(shù)，M2M1M0位用來定義所選通道的6種工作方式。 D15D8 A1 A2 A0 A3 A15 M/INTRD7D0 CLK2 GATE2 OUT2A0 CLK3A1 GATE3 OUT3 CLK1 GATE1 OUT18086CPU825374HC138譯碼器RESETREADYCLKPLCK2.5MHZ1KHZ IR0 IR2 IR78259外部事件源8253延時及38譯碼電路接線圖接收器4.2 譯碼電路設(shè)計：74HC138是用CMOS門電路組成的3線-8

11、線譯碼器，它有3個附加的控制端S1、S2和S3,這三個控制端也成為“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多片連接起來以擴展譯碼器的功能。只有當(dāng)S1=1、S2+S3=0時譯碼器處于工作狀態(tài)。8259的地址為20H、21H,8253的地址為40H、41H、42H、43H，8255的端口地址為0F0H、0F1H、0F2H、0F3H。故芯片的地址只與8086的地址的低8位有聯(lián)系，不妨設(shè)高十二為全為1將它們相與后作為38譯碼器的始能信號E3。再分析發(fā)現(xiàn)8259、8253、8255各端口地址的低八位其中D2、D3均為0，將8086的地址總線的D2、D3作為38譯碼器的始能信號E1、E2。將8086的地址總線

12、的D0、D1分別與8253和8255的A0、A1連接，利用D4、D5、D6、D7構(gòu)成譯碼電路。將8086的地址總線的D0與8259的A0連接，利用D2、D4、D5、D6、D7通過38譯碼器構(gòu)成譯碼電路。4.3 控制電路設(shè)計：由于8255A與8086CPU是以低八位數(shù)據(jù)線相連接的，所以應(yīng)該是8255A的A1、A0線分別與8086CPU的A2、A1相連，而將8086的A0線作為選通信號。如果是按8255A內(nèi)部地址來看，則在圖中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+001H)，PC口地址為(CS+002H)，命令控制口地址為(CS+003H)，其中，CS為8255片選信號的首

13、地址；若是按8086CPU地址來看，則8255A的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+002H)，PC口地址為(CS+004H)，命令控制口地址為(CS+006H)。當(dāng)CS0288H，則PA口地址為0288H，PB口地址為028AH，PC口地址為028CH，命令控制口地址為028EH。1）對8255A芯片的說明：8255A是一種可編程的芯片，內(nèi)部有3個8位的I/0端口：A口、B口和C口。這三個端口也可以分為各有12位的兩組：A組和B組。A組包含A口8位和C口的高四位，B組包含B口8位和C口的低四位；A組控制和B組控制用于實現(xiàn)方式選擇操作；讀寫控制邏輯用于控制芯片內(nèi)部寄存器

14、的數(shù)據(jù)和控制字經(jīng)數(shù)據(jù)總線緩沖器送入各組接口寄存器中。由于8255A數(shù)據(jù)總線緩沖器是雙向三態(tài)8位驅(qū)動器，因此可以直接和8086系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。8255A可為可為86系統(tǒng)微處理機提供3個獨立的并行輸入/輸出端口。利用輸出端口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，可控制輸出模擬量的大小，比如電壓的高低、電流的大小、書讀的快慢、溫度的升降等，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器又可將他們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過并行輸入端口送回微機系統(tǒng)中。本例檢測空氣溫度和濕度，并及時給予反饋顯示，就要運用此芯片的該模擬量轉(zhuǎn)換功能。8255A與8086接線原理圖如下： D7D0 A1 A2 A0 A3 . . A15 M/ INTRCPU8086D7D0A0A1

15、PB7PB0 PC7PC0 PC2D7D0 IN7START IN4ALE .EOC IN0 8259AADC080938譯碼器8255A2）對8259A芯片的說明：8259A為可編程中斷控制器，它有8大部分組成。其中數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個雙向8位3態(tài)緩沖器，由它構(gòu)成8259A與CPU之間的數(shù)據(jù)總線接口。讀寫控制用來接收來自CPU的讀/寫控制命令和片選控制信息。由于一片8259A只占兩個I/O端口地址，可用末位地址碼A0來選端口，端口其他的高位地址作為片選信號輸入。一片8259A只能接收八級中斷從IR7-IR0輸入，當(dāng)引入的中斷超過8級時，可用多片8259A級聯(lián)使用。3）對溫度傳感器介紹： 濕度

16、傳感器是把相對濕度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的器件。感濕特點：在基片涂覆材料形成感濕膜?？諝庵械乃魵馕接诟袧癫牧虾?，原件的阻抗、介電常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏原件。工作原理：水分子具有很強的電子親和力，易于在多孔性半導(dǎo)體陶瓷表面附著，并俘獲電子，在半導(dǎo)體陶瓷表面形成空穴積累，導(dǎo)致半導(dǎo)體陶瓷的電阻率降低。晶胞間界水分子的電離。芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：五、電路原理圖六、程序流程圖初始化8255，8253紅燈全亮綠燈黃燈全滅東西紅燈亮南北綠燈亮等待8253延時6s時間是否到？YN南北綠燈滅東西紅燈不變南北黃燈閃爍等待黃燈閃爍3次？YN南北紅燈亮東西綠燈亮8253延時6s東西綠燈滅黃燈閃爍3次緊急按鈕中斷

17、當(dāng)前交通狀態(tài)，是當(dāng)前路口為路燈，延時12秒七、程序代碼十字路口交通控制器DATASEGMENT SETTIMEDB 3;用戶設(shè)置的通行時間NOWTIMEDB 3;當(dāng)前計時時間TIME1EQU 10TIMEOT1DB TIME1;0.5秒定時單元TIME2EQU 2TIMEOT2DB TIME2;1秒定時單元FLAGDB 1;閃爍標(biāo)志ONOFFDB 1;亮滅標(biāo)志LEFTDB 1;南北向和東西向標(biāo)志 TABDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;09的顯示碼DATAENDSSTACKSEGMENT STACKDW 64 DUP(6);定義堆棧段STAC

18、K ENDSCODE SEGMENT;代碼段定義ASSUME CS:CODE,DS:DATA;段指定START:MOVAX, DATAMOVDS, AXPUSH DS;當(dāng)前用戶DS段入棧保存MOV AX, 0000HMOV DS,AX;修改DS=0000H,指向中斷矢量表所在段MOV AX,OFFSET IRQ0;取出中斷處理子程序的入口偏移地址(以0為基準(zhǔn))ADD AX,2000H;修正,實際地址=裝入地址的偏移量+相對于0起始偏移量MOV SI,0020H;IR0中斷矢量號為08H,處于矢量表的20H23HMOV SI,AX;將偏移地址裝入矢量表MOV AX,0000HMOV SI,002

19、2HMOV SI,AX;將段地址(0000H)裝入矢量表POP DS;恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)段DSMOV AL,0FCH;D1,D0位復(fù)位為0OUT 21H,AL;寫入OCW1(IMR);開放8259A的IR1和IR0中斷MOV AL,34H;設(shè)定8253通道0的工作方式,00110100BOUT 43H,AL;CH0采用先寫低8位,后寫高8位,方式2,二進(jìn)制計數(shù)MOV AX,59500;計數(shù)初值為59500,輸出20HZ信號，定時0.05秒OUT 40H,AL;寫入CH0MOVAL,AHOUT40H,ALSTI;開中斷MOV AL,88H;寫入8255A的方式控制字,設(shè)定工作方式為10001000BO

20、UT 63H,AL;即A口方式0輸出,C口高4位輸入,B口方式0輸出,C口低4位輸出 IN AL,62H;循環(huán)讀出C口的四個開關(guān)狀態(tài)(PC4PC7)ANDAL,0F0H;高四位為0090秒MOVSETTIME,AL;讀取用戶設(shè)定的通行時間MOVNOWTIME,AL A1:MOVAL,FLAGTESTAL,01HJZA2;不閃爍，則轉(zhuǎn)顯示MOVAL,ONOFF;閃爍標(biāo)志為1，閃爍，則測試是亮，還是滅TESTAL, 01HJNZA2;為1，說明亮，則轉(zhuǎn)A2MOVAL, 0FHOUT62H, ALMOVAL, 00HOUT61H,AL;滅，則關(guān)閉顯示JMPA3 A2:MOVAL,NOWTIME;取出

21、當(dāng)前剩余時間的低位ANDAL, 0FHMOVBX, OFFSET TABXLAT;查表轉(zhuǎn)換為顯示碼OUT61H, ALMOVAL,05H;PC0PC3為0101B，允許X2、X4數(shù)碼管選通OUT62H, ALCALLDALEYMOVAL, NOWTIMEMOVCL, 4RORAL, CLANDAL,0FH;取出當(dāng)前剩余時間的高位MOVBX, OFFSET TABXLATOUT61H, ALMOVAL, 0AHOUT62H,AL;PC0PC3為1010B，允許X1、X3數(shù)碼管選通CALLDALEY A3:MOVAL, LEFTTESTAL, 01HJZA5;測試是南北向通行，還是東西向通行MOV

22、AL,FLAG;東西向通行TESTAL,01H;測試是否應(yīng)讓黃燈亮JZA4;不是東西向的黃燈亮，則轉(zhuǎn)東西向綠燈亮（南北向紅燈亮）MOVAL,ONOFF;東西向黃燈亮（南北向紅燈亮）TESTAL, 01HJNZA4;測試亮滅MOVAL,0FFH;關(guān)指示燈OUT60H, ALJMPEXIT A4:MOVAL,77H;東西向綠燈亮（南北向紅燈亮）OUT60H, ALJMPEXIT A5:MOVAL,FLAG;南北向通行TESTAL,01H;測試是否應(yīng)讓黃燈亮JZA6;不是南北向的黃燈亮，則轉(zhuǎn)南北向綠燈亮（東西向紅燈亮）MOVAL,ONOFF;南北向黃燈亮（東西向紅燈亮）TESTAL, 01HJNZA

23、6;測試亮滅MOVAL,0FFH;關(guān)指示燈OUT60H, ALJMPEXIT A6:MOVAL,0EEH;南北向綠燈亮（東西向紅燈亮）OUT60H, AL EXIT:JMP A1;8259A的IR0中斷處理子程序(8253的CH0每來59500個脈沖后（定時0.05秒）,則執(zhí)行下面的中斷處理程序一次)IRQ0:PUSHAXMOV AL, TIMEOT1DECALJZIRTIME1MOVTIMEOT1, ALJMPIREXIT;不到0.5秒，則退出IRTIME1:MOVTIMEOT1,TIME1;0.5秒定時時間到，重裝初值MOVAL, ONOFFXORAL, 01HMOVONOFF,AL;取反

24、亮滅標(biāo)志MOVAL, TIMEOT2DECAL;1秒定時單元減1JZIRTIME2MOVTIMEOT2,AL;1秒不到，保存，退出JMPIREXITIRTIME2: MOVTIMEOT2, TIME2MOVAL, NOWTIMESUBAL,1DASCMPAL,0JNZIRTIME3MOVAL, SETTIMEMOVNOWTIME,AL;重裝通行時間MOVAL, LEFTXORAL, 01HMOVLEFT,AL;南北向與東西向通行轉(zhuǎn)換MOVFLAG,00H;閃爍標(biāo)志復(fù)位（不閃）JMPIREXITIRTIME3: MOVNOWTIME, ALCMPAL,04H;剩余時間小于4秒，則閃爍JAEIRT

25、IME4MOVFLAG, 01HJMPIREXITIRTIME4:MOVFLAG,00H;3秒，則不閃爍IREXIT:MOV AL,20H;常規(guī)EOI中斷結(jié)束指令OUT 20H,AL;寫入8259A的OCW2POPAXIRET;中斷返回;延時子程序DALEY:PUSHCXMOV CX,0010H;置內(nèi)循環(huán)次數(shù)DALEY1:LOOP DALEY1;共循環(huán)0010H次,以完成延時POPCXRETCODE ENDS END START八、程序及硬件系統(tǒng)調(diào)試情況程序運行結(jié)果：東西路右拐和南北路左拐綠燈點亮12秒，直通到均為紅燈12秒后，黃燈亮6秒鐘，。此時南北方向仍維持紅燈點亮。東西方向直通，為綠燈，南北 方向紅燈黃燈再亮6秒之后，東西路左拐和南北路右拐綠燈點亮南北方向的黃燈亮6秒鐘后，南北方向直通，延時6秒閉合A口開