微機(jī)原理交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱：基于8086/8088的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)完成期限：2015年06月22日至2015年06月28日院系名稱機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院指導(dǎo)教師專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名院系課程設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽字一、課題訓(xùn)練內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)基于8086/8088微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)交通信號(hào)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(shí)交替點(diǎn)亮與熄滅；能提供行人通過(guò)時(shí)的臨時(shí)信號(hào)修改；能提供當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臏囟取穸刃畔?；提供基本的鍵盤輸入。要求學(xué)生了解8086/8088微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法與思路，能獨(dú)立查閱資料并匯總，具備一定的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，掌握繪制電路原理圖的能力，能編寫一定難度的匯編程序并調(diào)試。二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說(shuō)明書、程序、圖紙、等具體要求）1.設(shè)計(jì)一個(gè)基于8086/8088微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)交通信號(hào)燈控制系，要求使用如下器件：8086、8259、8253、8255、ADC0809、溫度傳感器（選擇數(shù)字式或模擬式均可）和濕度傳感器（選擇數(shù)字式或模擬式均可）、健盤（5按鍵，包括4個(gè)路口緊急按鍵和1個(gè)復(fù)位按鍵）；（20分）2.交通燈的亮、滅情況如下：東、西兩個(gè)相對(duì)路口紅燈亮12s，南、北兩個(gè)路口綠燈亮6s，后轉(zhuǎn)為黃燈亮6s；南、北兩個(gè)相對(duì)路口紅燈亮12s，東、西兩個(gè)路口綠燈亮6s，后轉(zhuǎn)為黃燈亮6s；（10分）3.每個(gè)路口設(shè)一個(gè)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(lái)的工作狀態(tài)；（20分）4.使用8253提供時(shí)間定時(shí)，每6s讀入1次溫、濕度；（20分）5.說(shuō)明書正文不少于10頁(yè)，小4號(hào)宋體，1.5倍行距，正文不包含程序；（30分）6.提供完整的電路原理圖并給出每個(gè)外設(shè)的地址（電路圖必需是打印稿）；（50分）7.提供軟件流程圖與完整的程序；（50分）8.按要求時(shí)間提交課程設(shè)計(jì)。微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、分析課題基于8086/8088交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)主要需要實(shí)現(xiàn)這幾部分功能：第一、信號(hào)燈的通斷延時(shí)；第二、緊急按鍵對(duì)交通信號(hào)燈的控制,則每一個(gè)路口有一個(gè)緊急按鍵，可以中斷當(dāng)前的交通狀態(tài)，當(dāng)前狀態(tài)為綠燈，經(jīng)過(guò)12秒后恢復(fù)；第三、環(huán)境濕度、溫度的采集。設(shè)計(jì)思路分析及步驟（1）、設(shè)計(jì)內(nèi)容分析：A、0至6秒：東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮B、6至12秒：東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮C、12至18秒：東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮D、18至24秒：東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮通過(guò)分析信號(hào)燈的亮滅規(guī)律，可總結(jié)以下功能表：交通信號(hào)燈亮功能表狀態(tài)時(shí)間段東西綠東西紅東西黃南北綠南北紅南北黃無(wú)效1無(wú)效2A0-601010000B6-1201000100C12-1810001000D18-2400101000（1表示燈亮，0表示燈滅）由此可比較東西，南北方向在一個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)間段的亮燈情況：0——66——1212——1818——24東西方向紅紅綠黃南北方向綠黃紅紅將交通信號(hào)燈亮功能表信息轉(zhuǎn)換成控制碼十六進(jìn)制二進(jìn)制狀態(tài)A09H00001010B狀態(tài)B12H00010001B狀態(tài)C11H00010001B狀態(tài)D24H00010100B交通信號(hào)燈的組成交通燈控制系統(tǒng)，主要是由控制器，定時(shí)器，譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。電路設(shè)計(jì)及思路1、延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)邏輯：可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)控制器器8253芯片具有定時(shí)、計(jì)數(shù)雙功能。它由數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器、讀/寫控制器、控制字寄存器及3個(gè)計(jì)數(shù)通道組成，共有24條引腳。把8253計(jì)數(shù)器0設(shè)為1s定時(shí)中斷，周期為24s，用8255的A、B口低12位控制東西，南北路口交通燈的狀態(tài)，燈的亮滅可直接由8088輸出0,1控制。用8259A管理可屏蔽中斷及開機(jī)初始化。計(jì)數(shù)器0，累計(jì)時(shí)間與狀態(tài)時(shí)間相比較，從而控制燈的狀態(tài)改變，達(dá)到延時(shí)效果。采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式，并且計(jì)數(shù)器0工作方式3用于產(chǎn)生方波信號(hào)，計(jì)數(shù)器1工作方式0，計(jì)數(shù)到時(shí)高電平信號(hào)，計(jì)數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC0口，通過(guò)查詢8255的C口的值，以完成計(jì)時(shí)功能。將計(jì)數(shù)器0的輸出OUT0接到計(jì)數(shù)器1的輸入端CLK1，而CLK0的輸入采用1.19MHZ的時(shí)鐘頻率，計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)初值為59499=0E86BH,則OUT0=20HZ,即計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘頻率為20HZ。2、譯碼電路設(shè)計(jì)通過(guò)分析8259、8253、8255各端口地址，設(shè)計(jì)合理的地址譯碼電路。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(hào)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(hào)E1、E2。將8086的地址總線的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(guò)38譯碼器構(gòu)成譯碼電路?？删幊滩⑿型ㄐ沤涌谛酒?255A它可為86系列CPU與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過(guò)軟件來(lái)設(shè)置芯片的工作方式。本課題系統(tǒng)中，微機(jī)需要檢測(cè)2鍵送來(lái)的主干道信號(hào)，并按一定的條件發(fā)出主、支干道6個(gè)信號(hào)燈的控制信號(hào)，以及LED顯示器的控制信號(hào)。根據(jù)8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳，易得，用一片8255A完全可以達(dá)到以上條件。對(duì)8255A作如下安排。PA0-PA7用來(lái)給信號(hào)燈在不同時(shí)刻發(fā)送不同狀態(tài)的信號(hào)。PB0-PB7用來(lái)給LED發(fā)送LED驅(qū)動(dòng)碼。PC0-PC3用來(lái)發(fā)送LED的控制信號(hào)，PC4-PC7暫時(shí)不用。8255A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)見下圖：4、可編程中斷控制器8259A端口A工作方式與方式0的無(wú)條件數(shù)據(jù)傳輸方式，用以控制交通燈的亮滅；端口B工作方式與方式1的輸入方式，并設(shè)置為允許中斷；將端口C的PC2，PC3接到負(fù)脈沖源上，使得每按一下按鈕時(shí)分別表示支干道有車過(guò)來(lái)。而將PC0接到中斷請(qǐng)求線上，模擬當(dāng)干道上有特殊情況是，中斷請(qǐng)求線向CPU發(fā)出中斷，CPU響應(yīng)中斷后控制各個(gè)交通燈變?yōu)闋顟B(tài)。端口C的低4位用作輸出接口，用來(lái)控制LED顯示。8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5、ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是National半導(dǎo)體公司生產(chǎn)CMOS材料的A/D轉(zhuǎn)換器。它是具有8個(gè)通道的模擬量輸出線，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到8位二進(jìn)制數(shù)字量。ADC0809各腳功能如下：

D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。

IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。

VCC：+5V工作電壓。

GND：地。

REF（+）：參考電壓正端。

REF（-）：參考電壓負(fù)端。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。

ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。

（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。

OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。

CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。

A、B、C：地址輸入線。6、8086/8088CPU8086CPU從功能上可分為為兩部分，即總線接口部分和執(zhí)行部件。執(zhí)行部件的功能就是負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。將指令譯碼并利用內(nèi)部的寄存器和ALU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行所需的處理?？偩€接口部件的功能是負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、I/O端口傳送數(shù)據(jù)，即BIU管理在存儲(chǔ)器中存取程序和數(shù)據(jù)的實(shí)際處理過(guò)程。執(zhí)行部件的組成：（1）四個(gè)通用寄存器，即AX,BX,CX,DX;（2）四個(gè)專用寄存器，即基數(shù)指針寄存器BX，堆棧指針寄存器SP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI;（3）標(biāo)準(zhǔn)寄存器（FR）；（4）算術(shù)邏輯部件（ALU）總線部件的組成：（1）四個(gè)段地址寄存器CS——16位代碼段寄存器；DS——16位數(shù)據(jù)段寄存器；ES——16位附加段寄存器；SS——16位堆棧段寄存器；（2）16位指令指針寄存器IP（3）20位的地址加法器（4）6字節(jié)的指令隊(duì)列7、濕度傳感器濕度傳感器是把相對(duì)濕度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。感濕特點(diǎn)：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。濕敏電阻器可分為：半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻器、元素材料濕敏電阻器、化合物濕敏電阻器、高分子濕敏電阻器。工作原理：水分子具有很強(qiáng)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)7、溫度傳感器溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。原理：感應(yīng)溫度的變化，使敏感元件(如：熱敏電阻、熱電偶等)的阻值發(fā)生變化，從而在電路中，使輸出的電壓發(fā)生變化。外空氣溫度傳感器發(fā)光二極管8、總體設(shè)計(jì)框圖發(fā)光二極管可編程并行通信接口可編程并行通信接口8255A鍵盤8086可編程中斷控制器鍵盤8086可編程中斷控制器8259ADC0809ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器PTC可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)控制器PTC可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)控制器8253溫，濕度傳感器溫，濕度傳感器以上各種硬件相連接，組成整個(gè)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。但是除了硬件系統(tǒng)外，還需要有軟件來(lái)驅(qū)動(dòng)硬件之間的相互配合執(zhí)行?，F(xiàn)給出其流程圖如下：主程序流程圖：開始開始東西綠=1東西紅=0東西黃=0南北綠=0南北紅=1南北黃=0Y時(shí)間總額小于等于18時(shí)間總額小于等于12Y東西綠=0東西紅=1東西黃=0南北綠=0南北紅=0南北黃=1YN東西綠=0東西紅=1東西黃=0南北綠=1南北紅=0南北黃=0東西綠=1東西紅=0東西黃=0南北綠=0南北紅=1南北黃=0Y時(shí)間總額小于等于18時(shí)間總額小于等于12Y東西綠=0東西紅=1東西黃=0南北綠=0南北紅=0南北黃=1YN東西綠=0東西紅=1東西黃=0南北綠=1南北紅=0南北黃=0時(shí)間總額小于等于6NNNN東西綠東西綠=0東西紅=0東西黃=1南北綠=0南北紅=1南北黃=0結(jié)束 結(jié)束 緊急處理程序流程圖YN退出執(zhí)行主程序SEGMENTMOVTIMESUM,18AL>0MOVDX,南北按鈕地址INAL,DXMOVTIMESUM,0AL>0MOVDXAL東西按鈕地址IntAL,DX開始YN退出執(zhí)行主程序SEGMENTMOVTIMESUM,18AL>0MOVDX,南北按鈕地址INAL,DXMOVTIMESUM,0AL>0MOVDXAL東西按鈕地址IntAL,DX開始 端口地址結(jié)果如下表：芯片A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A08255A0000000000000000B0000000000000001C0000000000000010控制000000000000001182530通道00100000000000001通道00100000000000012通道0010000000000010控制0010000000000011

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