交通燈管理系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（附程序）

1-北京科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：交通燈管理系統(tǒng)學(xué)院：計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院專業(yè)：通信工程姓名：xxxxx學(xué)號(hào)：xxxxxxxxxx指導(dǎo)教師簽字：xxxxx隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。各種技術(shù)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)在人們生活的各個(gè)方面普及了。本課程設(shè)計(jì)是微機(jī)原理及接口技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。運(yùn)用所學(xué)的微機(jī)原理和接口技術(shù)知識(shí)完成交通燈系統(tǒng)。通過(guò)硬件與軟件的結(jié)合，用我們剛剛學(xué)過(guò)的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序模擬分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的交通燈控制系統(tǒng)的硬件、軟件電路設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)適用于單主干道的十字路口?，F(xiàn)假定其1、3為南北方向，2、4為東西方向。交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”，每次只是以一定周期交替變化。但是，實(shí)際上不同時(shí)刻的車(chē)輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機(jī)的，還經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時(shí)控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車(chē)輛較少，紅燈方向車(chē)輛積壓。它不顧當(dāng)前道路上交通車(chē)輛數(shù)的實(shí)際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時(shí)，不能滿足司機(jī)與路人的實(shí)際需要，輕者造成時(shí)間上的浪費(fèi)，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。 關(guān)鍵詞：交通燈硬件電路軟件編程模擬系統(tǒng)本說(shuō)明書(shū)是根據(jù)本人課堂上所學(xué)的知識(shí)以及參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的。通過(guò)這次的編寫(xiě)，使我對(duì)微機(jī)原理和各種軟硬件系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)變得更加深刻，打下實(shí)踐的基礎(chǔ)。全書(shū)共分為4章，第1章為課題的來(lái)源，為本說(shuō)明書(shū)的導(dǎo)論，基本概括來(lái)介紹了本設(shè)計(jì)題目的基本要求。第2章為總體的設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)的介紹了本課題的具體如何實(shí)現(xiàn)。第3章為硬件設(shè)計(jì)，該部分主要介紹了所需要的硬件和硬件的連接。第4章為軟件設(shè)計(jì)，該部分主要介紹了設(shè)計(jì)流程和具體實(shí)現(xiàn)的程序代碼。本說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)得到了許多同學(xué)的關(guān)心和幫助，正是由于他們的指導(dǎo)、幫助和大力支持，才使本說(shuō)明書(shū)得以順利的完成。由于本人水平有限，說(shuō)明書(shū)中難免存在不足與疏漏之處，懇請(qǐng)老師不吝指正。目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 2引言 3課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 51[課題來(lái)源] 61.1[需求分析] 61.1.1[課題來(lái)源的意義] 61.1.2[設(shè)計(jì)內(nèi)容] 61.1.3[設(shè)計(jì)目的] 61.1.4[系統(tǒng)功能] 62[總體設(shè)計(jì)思路] 82.1[設(shè)計(jì)思路] 82.2[紅黃綠燈的表示] 93[硬件設(shè)計(jì)] 103.1[芯片8255] 103.1.1[芯片8255的引腳] 103.1.2[芯片8255的工作方式] 113.2[硬件連接] 123.2.1[硬件連接圖] 123.2.2[其他配置] 144[軟件設(shè)計(jì)] 154.1[程序流程圖] 154.2[程序設(shè)計(jì)] 16小結(jié) 23參考文獻(xiàn) 24課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)有一個(gè)十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個(gè)路口的紅燈全亮，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車(chē)。延遲30秒后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開(kāi)始閃爍。閃爍5次后，1、3路口的紅燈亮，同時(shí)2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開(kāi)始通車(chē)。延遲30秒時(shí)間后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開(kāi)始閃爍。閃爍5次后，再切換到1、3路口方向；之后，重復(fù)上述過(guò)程。二.目標(biāo)盡自己大的努力，實(shí)現(xiàn)上述的設(shè)計(jì)要求，并使上述現(xiàn)象能夠很好地顯示出來(lái)。進(jìn)度安排8月13日，下載相關(guān)資料，并通過(guò)查找資料和詢問(wèn)同學(xué)老師，了解程序設(shè)計(jì)的要求、目的和任務(wù)。8月14日，想好要設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并對(duì)所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容做好詳細(xì)的計(jì)劃安排。根據(jù)要設(shè)計(jì)的題目和計(jì)劃，寫(xiě)好課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。8月15日至8月20日，根據(jù)設(shè)計(jì)的題目要求，運(yùn)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)相關(guān)的程序，并檢查所編寫(xiě)的程序，且調(diào)試并改正錯(cuò)誤。8月21日，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的封面、前言和目錄。8月22日至8月23日，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的正文部分。8月24日，最終檢查確認(rèn)后，上交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1課題來(lái)源1.1需求分析1.1.1課題來(lái)源的意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。汽車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多，有效的管理汽車(chē)的通行，成為的交通管理部門(mén)急切需要解決的問(wèn)題之一。城市的交通管理系統(tǒng)主要是有交通信號(hào)燈來(lái)管理系統(tǒng)來(lái)組成的。隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)量的不斷增加，特別是一些大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速通道，緩解主干道與匝道、城市同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)急需解決的重要問(wèn)題之一。所以，由此而產(chǎn)生來(lái)靈感，設(shè)計(jì)交通燈管理系統(tǒng)來(lái)緩解交通負(fù)荷重的問(wèn)題。1.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容利用可編程芯片8255設(shè)計(jì)交通燈控制的接口方案，根據(jù)設(shè)計(jì)的方案畫(huà)出程序流程圖，并編寫(xiě)程序進(jìn)行調(diào)試。1.1.3設(shè)計(jì)目的綜合運(yùn)用《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程知識(shí)，利用集成電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一些中小規(guī)模電子電路且完成一定功能的程序，以復(fù)習(xí)鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)，提高程序設(shè)計(jì)能力及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)、繪制系統(tǒng)電路圖的能力，為實(shí)際應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。針對(duì)此次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用本課程的理論知識(shí)進(jìn)行交通燈控制分析及設(shè)計(jì)，掌握8255方式0和8253計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1的使用與編程方法，從而復(fù)習(xí)鞏固了課堂所學(xué)的理論知識(shí)，提高了對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。1.1.4系統(tǒng)功能根據(jù)要求，我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要是一個(gè)普通的十字路口，交通燈的控制分為東西和南北兩組，每組用紅、黃、綠進(jìn)行交通管理。2總體設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)思路設(shè)有一個(gè)十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個(gè)路口的紅燈全亮，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車(chē)。延遲30秒后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開(kāi)始閃爍。閃爍5次后，1、3路口的紅燈亮，同時(shí)2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開(kāi)始通車(chē)。延遲30秒時(shí)間后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開(kāi)始閃爍。閃爍5次后，再切換到1、3路口方向；之后，重復(fù)上述過(guò)程。交通燈系統(tǒng)如圖2.1-1所示。圖2.1-1十字路口交通燈系統(tǒng)示意圖紅，黃，綠燈可分別接在8255的A口，B口和C口上，燈的亮滅可直接由8086輸出0，1控制，30秒延時(shí)及閃爍由8253控制。設(shè)8253各口地址分別為：設(shè)8253基地址即通道0地址為04A0H；通道1為04A2H；通道2為04A4H；命令控制口為04A6H。黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產(chǎn)生一個(gè)1HZ的方波。采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產(chǎn)生的1MHZ時(shí)鐘脈沖，工作在方式3即方波發(fā)生器方式，理論設(shè)計(jì)輸出周期為0.01s的方波。1MHZ的時(shí)鐘脈沖其重復(fù)周期為T(mén)=1/1MHZ=1s，因此通道0的計(jì)數(shù)初值為10000=2710H。由此方波分別作為clock1和clock2的輸入時(shí)鐘脈沖，所以通道1和通道2的輸入時(shí)鐘頻率為100HZ，通道1作計(jì)數(shù)器工作在方式1，計(jì)數(shù)初值3000=BB8H既30s，計(jì)數(shù)到則輸出一個(gè)高電平到8255的PA7口，8255將A口數(shù)據(jù)輸入到8086，8086檢測(cè)到高電平既完成30s定時(shí)。通道2工作在方式3需輸出一個(gè)1HZ的方波，通過(guò)一個(gè)或門(mén)和8086共同控制黃燈的閃爍，因此也是工作在方波發(fā)生器方式，其計(jì)數(shù)初值為100=64H，將黃燈的狀態(tài)反饋到8255的端口PB7和PC7，同樣輸入到8086，8086通過(guò)兩次檢測(cè)端口狀態(tài)可知黃燈的狀態(tài)變化，計(jì)9次狀態(tài)變化可完成5次閃爍。三個(gè)通道的門(mén)控信號(hào)都未用，均接＋5V即可。2.2紅黃綠燈的表示1.通過(guò)8255A并口來(lái)控制LED發(fā)光二極管的亮滅。2.A口控制紅燈，B口控制黃燈，C口控制綠燈。3.輸出為0則亮，輸出為1則滅。4.用8253定時(shí)來(lái)控制變換時(shí)間。紅燈（RLED），黃燈（YLED）和綠燈（GLED）分別接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分別接1，2，3，4路口的紅燈，B，C口類推。3硬件設(shè)計(jì)3.1芯片82553.1.1芯片8255的引腳圖1芯片8255引腳圖8255A的引腳如圖3.1-1所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫(xiě)控制線、輸入/輸出端口線和電源線。D7~D0（數(shù)據(jù)線）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與CPU數(shù)據(jù)總線連接，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)。CS：片選信號(hào)線，低電平有效時(shí)，芯片被選中。A1,A0（portaddress）：地址線，用來(lái)選擇內(nèi)部端口。RD：讀出信號(hào)線，低電平有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)讀出。WR：寫(xiě)入信號(hào)線，低電平有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫(xiě)入。RESET：復(fù)位信號(hào)線，高電平有效時(shí)，將所有內(nèi)部寄存器清0。PA7～PA0（端口A）：A口輸入/輸出信號(hào)線。PB7～PB0（端口B）：B口輸入/輸出信號(hào)線。PC7～PC0（端口C）：C口輸入/輸出信號(hào)線。VCC：＋5V電源。GND：電源地線。3.1.2芯片8255的工作方式1）芯片8255主要有三種工作方式方式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。2）方式控制字：圖2c口復(fù)位/置位控制寄存器圖33.2硬件連接3.2.1硬件連接圖整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的接線圖如圖5所示。圖4芯片8284連接圖圖5圖4圖53.2.2其他配置除了8086CPU，I/O接口芯片8255A，定時(shí)計(jì)數(shù)芯片8353外，其它配置如下：1片8284A，作為時(shí)鐘發(fā)生器；2片8282，作為地址鎖存器；2片74LS138，作為地址選通譯碼器；1個(gè)二輸入或非門(mén)；1個(gè)4輸入或非門(mén)；1個(gè)二輸入與非門(mén)；4個(gè)或門(mén)12個(gè)發(fā)光二極管；12個(gè)限流電阻；1個(gè)復(fù)位信號(hào)開(kāi)關(guān)。4軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖東西方向綠燈滅，黃燈閃爍5次延遲30秒南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮南北方向綠燈滅，黃燈閃爍5次開(kāi)始延遲30秒南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮延長(zhǎng)2秒8255初始化四個(gè)方向都亮紅燈程序流程圖東西方向綠燈滅，黃燈閃爍5次延遲30秒南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮南北方向綠燈滅，黃燈閃爍5次開(kāi)始延遲30秒南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮延長(zhǎng)2秒8255初始化四個(gè)方向都亮紅燈4.2程序設(shè)計(jì)DATASEGMENT；設(shè)置數(shù)據(jù)段，以及端口地址PORTAEQU218H；A口端口地址PORTBEQU219H；B口端口地址PORTCEQU21AH；C口端口地址PTCON8255EQU21BH；8255控制端口地址PORT0EQU238H；通道0端口地址PORT1EQU239H；通道1端口地址PORT2EQU240H；通道2端口地址PTCON8253EQU241H；8253控制端口地址DATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODEINIT:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,PTCON8253；8253初始化MOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,PORT0MOVAX,2710HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL；通道0工作方式3周期0.01sMOVDX,PTCON8253MOVAL,71HOUTDX,AL；通道1工作方式1MOVDX,PTCON8253MOVAL,96HOUTDX,ALMOVDX,PORT2MOVAL,64HOUTDX,AL；通道2工作方式3周期1s8253初始化完成MOVDX,PTCON8255；8255初始化MOVAL,80HOUTDX,AL；8255初始化A，B，C口均工作在方式0MOVDX,PORTAMOVAL,0OUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0FHOUTDX,AL；燈初始化完成START:MOVDX,PORTAMOVAL,0AH；紅燈OUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FH；黃燈OUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,05H；綠燈OUTDX,AL；1，3綠燈亮，2，4紅燈亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8H；計(jì)數(shù)器1初值為0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL；8253通道1賦值開(kāi)始計(jì)時(shí)SCAN1:SCAN1:MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN1；掃描PA7口FLA1:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVCX,0TEST1:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001111BOUTAL,DXMOVDX,PTCON8255；檢測(cè)PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXMOVAH,ALTEST11：MOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXTESTAH,ALJZTEST11MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001010BOUTAL,DXADDCL,1CMPCL,5JNZTEST1;閃爍5次MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,05HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0FHOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0AH;1，3紅燈亮，2，4綠燈亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL;8253通道1賦值開(kāi)始計(jì)時(shí)SCAN2:MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN2FLA2:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0A0HOUTDX,ALTEST2:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,00001111BOUTAL,DXMOVDX,PTCON8255；檢測(cè)PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXANDAL,0FHMOVAH,ALTEST21：MOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXTESTAH,ALJZTEST21MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTBM