基于8086的交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì)詳細(xì)

1、基于8086的交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì)報(bào)告這次課程設(shè)計(jì),我們的任務(wù)是:基于8086的交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì).8086系統(tǒng)是我們這個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)的主線方向,我們將在8086系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì),其具體功能是:1.顯示十字路口東西、南北2個(gè)方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài).2.實(shí)現(xiàn)正常的倒計(jì)時(shí)功能.用2組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計(jì)時(shí)顯示，顯示時(shí)間為紅燈30s，綠燈50s，黃燈5s.3.按S1鍵能實(shí)現(xiàn)特殊的功能，顯示倒計(jì)時(shí)的2組數(shù)碼管閃爍，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持在原來(lái)的狀態(tài);東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài);特殊狀態(tài)解除后能繼續(xù)計(jì)數(shù).4.按S2鍵實(shí)現(xiàn)總體清零功能.計(jì)數(shù)器由初始狀態(tài)計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮.

2、1.2設(shè)計(jì)思想在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們選擇了數(shù)碼管、發(fā)光二極管、8255A和8086來(lái)控制實(shí)現(xiàn)交通燈按設(shè)計(jì)要求工作.1）硬件部分1、LED設(shè)計(jì)說(shuō)明:用LED作為倒計(jì)時(shí)時(shí)間的顯示器,LED在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì).LED與LCD的功耗比大約為10:1，利用LED技術(shù),可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的顯示器,LED是發(fā)光二極管屬于二極管的一種,LCD是液晶顯示器，兩者相差太多但是用LED的點(diǎn)陣也能組成顯示器，適用于戶外大屏幕顯示,分辨率較低,LED與LCD具體比較如下圖表1-1:LCD與LED的比較LCD液晶顯示器，通過(guò)液晶和彩色過(guò)濾器過(guò)濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象，

3、具有零輻射，低耗能,散熱小，纖薄輕巧，精確還原圖象,顯示字符銳利，屏幕調(diào)節(jié)方便，可視角度小，響應(yīng)時(shí)間過(guò)慢，亮度可對(duì)比度低等特點(diǎn)LED發(fā)光二極管，是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件，它采用低電壓掃描技術(shù)，具有耗電少，使用壽命長(zhǎng)，成本低,亮度高，故障少,視角大，視角大,可視距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)通過(guò)分析和對(duì)比,LED顯示器要較優(yōu)于LCD顯示器，因此本實(shí)驗(yàn)選擇LED2、8255設(shè)計(jì)說(shuō)明:用8255A可編程并行接口芯片的A、B、C三口作為紅、綠、黃交通燈的控制輸入口.8255有三個(gè)并行輸入輸出口，可以方便的對(duì)三種顏色的交通燈進(jìn)行很好的控制.解決方案是:PB0PB7接模擬燈二極管,PA0PA7接7段二極管的段選,P

4、C0PC3接7段二極管的位選,PC4PC7與開關(guān)相連，處理器芯片集成芯片卡PCI卡連接，用于完成硬件方面的實(shí)驗(yàn)正常通信.其芯片比較說(shuō)明:如下表:表1-2:8255A與8251芯片的比較比較內(nèi)容8255A芯片8251A芯片通信方式并行串行數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)的各位冋時(shí)傳送，數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送,，內(nèi)部組成8155內(nèi)有256字節(jié)RA米和一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器.8255沒有特點(diǎn)通信線路較8251復(fù)雜通信線路簡(jiǎn)單，利用電話或電報(bào)線路就可實(shí)現(xiàn)通信輸入/輸出編程較為靈活編程較8255不夠靈活應(yīng)用范圍使用十分方便，傳輸距離近，成本較咼傳輸距離遠(yuǎn)，使用不方便，但傳輸速度慢，降低成本，初始化特點(diǎn)8255A直接位清0/置1

5、功能簡(jiǎn)8251在初始化時(shí),必須重新化了接口控制設(shè)置模式寄存器的格式.2)、軟件部分根據(jù)硬件需求采用8255A芯片,為實(shí)現(xiàn)對(duì)通信的控制,采用匯編語(yǔ)言,分別編程控制8255的工作方式,在編程時(shí)應(yīng)考慮到狀態(tài)的轉(zhuǎn)換采用查詢方式控制,根據(jù)需求分析可采用8255的方式0下工作具體如下設(shè)置:硬件連接說(shuō)明:8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式為方式0,將8255的PB0PB7接紅綠燈用以模擬交通燈的變化,PA0PA7接7段LED燈的段選碼,，完成LED顯示器的段選,PC0PC3接LED顯示器的位選碼用以完成位選,PC4-PC7接開關(guān)，以完成初值接收初始化8255后.利用匯編語(yǔ)言編寫訪問(wèn)控制程序,控制

6、綠燈的顯示倒記時(shí)間,它與紅燈的顯示時(shí)間是相同的,編寫控制程序控制黃燈的閃爍時(shí)間,當(dāng)綠燈的顯示時(shí)間結(jié)束后切換到黃燈,再切換到紅燈,如此循環(huán)下去.二、硬件設(shè)計(jì)2.1選擇芯片8255A、8255A在本實(shí)驗(yàn)中的作用:通過(guò)8255A的三個(gè)I/O端口A口、B口、C口與紅、綠、黃二極管連接起來(lái)控制交通燈的規(guī)律性變化.、8255A的功能分析：PA、PB、PC三口均工作在方式0狀態(tài).:PB2PB3接黃燈,PB4PB5接紅燈;PB0PB1接綠燈,PA0PA7作為段選碼;PC0PC1作為位選碼.我們采用的是將PC口分成兩部分使用,PC0-PC3作為位選碼,PC4-PC7作為輸入口，接收開關(guān)輸入的初值信息將在用825

7、5A前首先要對(duì)它進(jìn)行初始化,設(shè)置它的方式選擇控制字.、8255A工作方式0說(shuō)明：方式0的工作特點(diǎn):這種方式通常不用聯(lián)絡(luò)信號(hào),不使用中斷,三個(gè)通道中的每一個(gè)都有可以由程序選定作為輸入或輸出.其功能為:兩個(gè)8位通道:通道A、B.兩個(gè)四位通道:通道C高4位和低四位；任何一個(gè)通道可以作輸入/輸出;(3)輸出是鎖存的;輸入是不鎖存的;在方式0時(shí)各個(gè)通道的輸入/輸出可有16種不同的組合.方式0的使用場(chǎng)合:同步傳送是在外設(shè)控制過(guò)程的各種動(dòng)作時(shí)間為固定,且已知的條件下使用的.因此,傳送中不要應(yīng)答信號(hào).輸入時(shí),執(zhí)行程序只要給出IN指令;而輸出時(shí),也只給出OUT指令,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入或輸出.優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單,接口

8、的硬件開銷小.查詢式傳輸時(shí),要先查詢一個(gè)外設(shè)的狀態(tài),當(dāng)該狀態(tài)表示外設(shè)已準(zhǔn)備好時(shí),方能開始查詢傳輸,否則CPU將繼續(xù)查詢.但在方式0,沒有規(guī)定固定的應(yīng)答信號(hào),所以,這時(shí)將通道A、B作為數(shù)據(jù)通道,把通道C的4個(gè)位(高4位或低4位)規(guī)定為輸出口,用來(lái)輸出一些控制信號(hào),而把通道C的另外4個(gè)位規(guī)定為輸入口,用來(lái)輸入外設(shè)的狀態(tài).這樣利用通道C來(lái)配合通道A和B的輸入/輸出操作.、8255A方式選擇控制字說(shuō)明：控制字格式如圖1-2:6DSSD3環(huán)DDo1盒組工作育式A口I/Oc?cI/OB口I/OI/O證位?？谑絈0式01輸入L輸入01冇式11報(bào)入犠入L右式Ln希出1020揄出輸出圖1-2:8255A芯片的控

9、制字格式參數(shù)說(shuō)明:d7=i工作方式控制標(biāo)志.d6d5組合設(shè)定A口工作方式：00方式0、01方式1、10/11方式2.D4設(shè)定A口的輸入/輸出,D4=1輸入D4=0輸出.D3C口高位輸入/輸出選擇,d3=1輸入d3=0輸出.d2b口工作方式選擇,d2=1方式1;D2=0方式0.DB口輸入/輸出選擇D=1輸入D=0輸出.D0設(shè)定C口低位輸入/輸出D0=1輸入D0=0輸出.5）、8255A技術(shù)參數(shù)：主要參數(shù)說(shuō)明:8255A工作最大電流為120米A,VCC=-5V+5V,I（DAR）工作電流最大為4米A.8255的輸出電壓不高,連接到LED時(shí)，最好加入一個(gè)驅(qū)動(dòng)器起到電流放大的作用,其具體參數(shù)值說(shuō)明如表

10、3-1.表1-3:8255A技術(shù)參數(shù)說(shuō)明6)8255A技術(shù)參數(shù)測(cè)試條件-規(guī)范值-單位大小輸入低電平電壓vil0.8-0.5v輸入高電平電壓vihVcc2.0v輸出低電平電壓vol（數(shù)據(jù)端口）Il=2.5MA0.45v輸出低電平電壓vol（外圍端口）Iol=-7MA0.45v輸出高電平電壓voh（數(shù)據(jù)端口）Ior=-400Am2.4v輸出高電平電壓voh（外圍端口）Ioh=-200Am2.4v達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電流Ioar-4.0-1.0米A電源電流ICC120米A輸入負(fù)載電流IIIN=0VccI/O米A輸出浮動(dòng)電流IOFVor=0皿5亠I/O米A、8255A的邏輯圖LOG-IC*POETCATXEU5

11、SUFFER1-J4ic=LED顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩類.其原理圖（圖1-4）:圖是一個(gè)6位LED動(dòng)態(tài)顯示電路，段驅(qū)動(dòng)器輸出LED字符7段代碼信息,位驅(qū)動(dòng)器輸出6個(gè)LED的位選信號(hào)，即分時(shí)使QQ輪流有效，使得LEDLED輪流顯示.0505二工羽柵葉g如7尹卩V空7F:巨;牛,豐二牛匸圖1-4:七段LED顯示器筆畫型LED顯示器是由8個(gè)二極管電路adp按字型8的方式排列，當(dāng)不同的二極管被選通后根據(jù)發(fā)光效果會(huì)顯示不同的自型.本設(shè)計(jì)中采用共陰極連接方式,adp分別與74LS273的1Q8Q相連，接收段選碼信號(hào)（高電平）;4位LED顯示器的4根共陰極引線與8255A的PC0PC3相連，接收位選碼信號(hào)

12、（低電平）段選碼和位選碼共同作用以顯示不同的字型.LED字型顯示原理:表1-5:LED字型顯示組合DpGfEdcbA顯示數(shù)碼0011111103fh00000110106H0101101125bh0100111134fH01100110466H0110110156dH0111110167dH00000111707H0111111187fH0110111196fH2.3硬件總邏輯圖及其說(shuō)明1）、硬件原理說(shuō)明:本設(shè)計(jì)以STARES598PCI實(shí)驗(yàn)儀提供的最實(shí)用、新穎的接口實(shí)驗(yàn),提供的匯編控制程序設(shè)計(jì)控制硬件運(yùn)行為依據(jù)設(shè)計(jì)的;在課程設(shè)計(jì)中主要利用了STARES598PCI實(shí)驗(yàn)提供的8255A芯片,7

13、段LED顯示器，以及紅綠燈LED顯示二極管，其中完成PC機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱之間的通信用到了最主要的集成卡PCI卡.課程設(shè)計(jì)時(shí)完成編程調(diào)試的只要開發(fā)工具為星研集成開發(fā)環(huán)境.2）、硬件連接說(shuō)明:8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式為方式0,將8255的PB0PB7接紅綠燈用以模擬交通燈的變化,PA0PA7接7段LED燈的段選碼完成LED顯示器的段選,PC0PC3接LED顯示器的位選碼用以完成位選,PC機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線經(jīng)過(guò)集成電路卡PCI卡與8255A芯片相連接.其連接方式為:PCI卡的地址總線A1A0接到8255A芯片的A1A0來(lái)實(shí)現(xiàn)端口選擇.將8255A芯片的片選信號(hào)CS與PCI卡的CS1相連接

14、來(lái)決定各端口的初始地址.8255A芯片的PB口中PB0PB7經(jīng)過(guò)排線與實(shí)驗(yàn)箱的紅綠燈電路板的插槽相連接,用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制交通燈的變化規(guī)律;8255A的PC口中的PC0PC3經(jīng)過(guò)排線與實(shí)驗(yàn)箱上的7段LED燈的位選碼插槽相連接，用來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇綠燈倒計(jì)時(shí)時(shí)的7段LED燈的位置選擇,8255A芯片的PA口中的PA0PA7經(jīng)過(guò)排線與實(shí)驗(yàn)箱上的7段LED燈的段選碼插槽相連接，用來(lái)實(shí)現(xiàn)7段LED燈的段選碼選擇.LED燈管的a、b、c、d、e、f、g、dp做為段選來(lái)顯示倒計(jì)時(shí)數(shù)據(jù).pc機(jī)ijL.IF11八110-1ILiJdJbl1圖1-5:硬件總連接圖三、控制程序設(shè)計(jì)3.1控制程序設(shè)計(jì)思路說(shuō)明:首先,明確交通燈的

15、變化規(guī)律,假設(shè)在一個(gè)十字路口,其中東西方向,南北方向,工作方式如下:將紅黃綠燈按照紅燈停,綠等行,黃燈閃爍為緩沖時(shí)間的原則進(jìn)行通車.倒計(jì)時(shí)將可以由用戶自由設(shè)定，用8255的PB,PC口來(lái)連接紅黃綠燈電路板,而PA口連接LED顯示管來(lái)計(jì)數(shù)倒計(jì)時(shí).開始時(shí)初始化東西南北方向全為紅燈,然后東西方向綠燈亮,進(jìn)入倒計(jì)時(shí)默認(rèn)值40秒,結(jié)束后東西方向綠燈閃爍三次,變黃燈亮三秒,然后紅燈亮;南北方向綠燈亮,此時(shí)南北方向進(jìn)入倒計(jì)時(shí),倒計(jì)時(shí)時(shí)間可以在開關(guān)口提前設(shè)定本次倒計(jì)時(shí)時(shí)間.結(jié)束后綠燈閃爍三秒后,變黃燈亮三秒,然后紅燈亮,東西方向綠燈亮,如此循環(huán)下去.其次,主程序的設(shè)計(jì)思路:首先初始化8255A的芯片的控制字格

16、式和狀態(tài)字格式,其次設(shè)置交通燈開始運(yùn)行的初始狀態(tài)并做相應(yīng)的延時(shí)便于觀察,再次調(diào)用子程序?qū)|西綠燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間,調(diào)用子程序顯示綠燈的倒計(jì)時(shí),后進(jìn)行查表選擇相應(yīng)的LED燈的段選碼,使相應(yīng)的燈亮,顯示東西綠燈交通燈變化,然后設(shè)置綠燈的閃爍,以及黃燈的亮持續(xù),再次就是查表設(shè)置轉(zhuǎn)換成南北綠燈的亮,同時(shí)調(diào)用子程序設(shè)置南北綠燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間,后進(jìn)行查表選擇相應(yīng)的LED燈的段選碼,使相應(yīng)的燈亮,顯示南北綠燈交通燈變化,然后做南北綠燈的閃爍,和黃燈的亮持續(xù),最后做主程序的循環(huán),利用無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令.3.2程序流程圖東西黃燈亮延時(shí)5s南北黃燈亮延時(shí)5s圖1-6:主控制程序再次,也設(shè)計(jì)了一個(gè)到計(jì)時(shí)顯示子程序,用來(lái)顯示綠

17、燈的到計(jì)時(shí)時(shí)間,設(shè)計(jì)思路:首先要保存進(jìn)入到計(jì)時(shí)子程序時(shí)的斷點(diǎn)保存,以保證能夠子程序結(jié)束能夠正常返回主程序,其次設(shè)置LED燈的秒數(shù)跳的快慢,使其運(yùn)行結(jié)果便于觀察,再次設(shè)置程序分別顯示到計(jì)時(shí)LED燈的秒數(shù)的個(gè)位與十位,在顯示秒數(shù)的個(gè)位與十位時(shí)要做秒數(shù)的個(gè)位與十位計(jì)數(shù)是否到零的判斷,與此同時(shí)也要做秒數(shù)的個(gè)位與十位的斷選碼指示器的移動(dòng),最后做恢復(fù)斷點(diǎn)和子程序的返回.其控制流程圖:進(jìn)入顯示個(gè)位延時(shí)顯示十位十位減一個(gè)位等于表外第一個(gè)地址個(gè)位減一個(gè)位賦9一個(gè)地址CX=0十位等于表外第延時(shí)圖1-7:倒計(jì)時(shí)顯示程序3次時(shí)間的延時(shí)DL50O子程序，一個(gè)是延最后,還設(shè)計(jì)了兩個(gè)延時(shí)程序,一,個(gè)是綠燈閃爍時(shí)黃燈亮的時(shí)間

18、DELAY子程序;DL500子程序的設(shè)計(jì)思路利用了設(shè)備提供勺軟中斷實(shí)現(xiàn)的延時(shí),其控制流程如（流程圖:1-7）;DELAY子程序的設(shè)計(jì)利用的是多次循環(huán)空操作實(shí)現(xiàn),思路首先保存斷點(diǎn)設(shè)置空操作的次數(shù),做判斷循環(huán)是否該結(jié)束,然后恢復(fù)斷點(diǎn),返回主程序,其控制流程如下3.3控制程序.米ODELTINYPCIBAR3EQU1CH;8位I/O空間基地址（它就是實(shí)驗(yàn)儀的基地址,也為D米A&32BIT;RA米板卡上的8237提供基地址）Vendor_IDEQU10EBH;廠商ID號(hào)Device_IDEQU8376;設(shè)備ID號(hào).STACK100IO_Bit8BaseAddress米sg0DB米sg1DB米sg2DB

19、.DATACO米_ADDDW?BIOS不支持訪問(wèn)PCI$找不到StarPCI9052板卡$讀8位I/O空間基地址時(shí)出錯(cuò)$DW00F3H;控制口偏移量GGGDW?HHHDW?WWWDW?PA_ADDDW00F0HPB_ADDDW00F1HPC_ADDDW00F2HXXXDW?LED_DataDB;PA口偏移量;PB口偏移量；PC口偏移量DB11001100B；紅燈全亮01010110B；東西綠燈,南北紅燈.從高位7到低位0為0則亮,1則滅.排線反接則順序顛倒亮.DB11011110BDB10011010BDB01100101BDB11101101BDB10101001B；東西綠燈閃爍,南北紅燈；

20、東西黃燈亮,南北紅燈；東西紅燈,南北綠燈；東西紅燈,南北綠燈閃爍；東西紅燈,南北黃燈亮SGDB6fH,7fH,07H,7dH,6dH,66H,4fH,5bH,06H,3fH；9-0.CODESTART:米OVAX,DATA米OVDS,AXNOPCALLInitPCICALL米o(hù)difyAddress;根據(jù)PCI提供的基地址，將偏移地址轉(zhuǎn)化為實(shí)地址米OVAL,10000000B；PA、PB、PC為基本輸出模式米OVDX,CO米_ADDOUTDX，AL;燈全亮米OVBX,OFFSETLED_Data米OVDX,PA_ADDstart0:米OVAL,0;紅燈全亮XLATOUTDX,ALCALLDL5

21、00米sSTART1:米OVAL,01111101B;東西綠燈,南北紅燈OUTCALL米OV米OVDX,ALDL5SSI,3FHDI,4FHCALLDJS米OVCX,5START2:米OVAL,01111101B;東西綠燈閃爍,南北紅燈OUTDX,ALCALLDL500米s米OVAL,11111101BOUTDX,ALCALLDL500米sLOOPSTART2米OVAL,10111101B;東西黃燈亮,南北紅燈OUTDX,ALCALLDL3S米OVAL,11010111B;東西紅燈,南北綠燈OUTDX,ALCALLDL5S米OVCX,5米OVSI,3FH米OVDI,4FHCALL,DJSSTA

22、RT3:米OVAL,11010111B;東西紅燈,南北綠燈閃爍OUTDX,ALCALLDL500米s米OVAL,11011111BOUTDX,ALCALLDL500米sLOOPSTART3米OVAL,11011011B;東西紅燈,南北黃燈亮OUTDX,ALCALLDL3SJ米PSTART1;倒計(jì)時(shí)顯示程序DJSPROCNEARPUSHDXPUSHCXPUSHBXPUSHAXPRT:NU米:米OVAl,SI；設(shè)置段選碼，將SI中的內(nèi)容送入PA口米OVDX,PA_ADDOUTDX,Al米OVAl,0FcH;設(shè)置位選碼,PC0口置0高四位為0米OVDX,PC_ADD;其他口為1來(lái)選中LED1，顯示個(gè)

23、位OUTDX,AlCALLDELAY米OVAl,DI；設(shè)置段選碼，將DI中的內(nèi)容送入PA口米OVDX,PA_ADDOUTDX,Al米OVAl,0FDH;設(shè)置位選碼,PC1口置0高四位為0米OVDX,PC_ADD;其他口為1來(lái)選中LED2，顯示十位OUTDX,AlCALLDELAYLOOPNU米;循環(huán)到NU米INCSI;個(gè)位SI自增1厘米PSI,OFFSETSG+10;與表外的第一個(gè)偏移地址相比較,如果不JNZPRT；等則顯示數(shù)據(jù)且SI+1,如果相等順序執(zhí)INCDI汁位DI自增1米OVSI,OFFSETSG;將SG即9的偏移地址送給SI厘米PDI,OFFSETSG+10;與表外的第一個(gè)偏移地址相

24、比較,如果不JNZPRT；等則顯示數(shù)據(jù)且DI+1，如果相等順序執(zhí)行米o(hù)val,0outdx,alPOPAX;結(jié)束子程序POPBXPOPCXPOPDXRETDJSENDPDL500米sPROCNEARPUSHAXPUSHDX米OVDX,500涎時(shí)500米s米OVINT2lHPOPDXPOPAXRETAH,0FFH;星研公司提供的軟中斷DL500米sENDPDL3SPROCNEARPUSHCX米OVCX,6DL3Sl:CALLDL500米sLOOPPOPCXRETENDPDL3SlDL5SPROCNEARPUSHCX米OVCX,l0DL5Sl:CALLDL500米sLOOPPOPCXRETENDP

25、DL5SlInitPCIPROCNEAR米OVAH,00H米OVAL,03HINTl0H;清屏米OVAH,0BlH米OVAL,0lHINTlAH厘米PAH,0JZInitPCI2LEADX,米sg0InitPCIl:米OAH,09HINT2lHJ米PExitInitPCI2:米OVAH,0BlH米OVAL,02H米OVCX,Device_ID米OVDX,Vendor_ID米OVSI,0INT1AHJNCInitPCI3;是否存在StarPCI9052板卡LEADX,米sglJ米PInitPCIlInitPCI3:米OVDI,PCIBAR3米OVAH,0B1H米OVAL,09HINT1AH;讀取該卡PCI9052基地址JNCInitPCI4LEADX,米sg2J米PInitPCIlInitPCI4:ANDCX,0FFFCH米OVIO_Bit8_BaseAddress,CXRET