交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、濱江學(xué)院微機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題： 交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 12電氣3班 學(xué)生姓名： 崔 志 剛 學(xué)生學(xué)號(hào)： 20122340910 指導(dǎo)教師： 宋 瑩 成 績(jī)： 二一五 年 六 月 十 六 日 交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20122340910 崔志剛摘要 十字交叉路口的紅綠燈控制系統(tǒng)是控制東西走向和南北走向的紅綠燈狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序，確保交通安全和道路暢通，因此設(shè)計(jì)一個(gè)合理的控制系統(tǒng)就顯得尤為關(guān)鍵。此設(shè)計(jì)是基于8086 CPU的基礎(chǔ)上結(jié)合并行接口8255A芯片實(shí)現(xiàn)的。我們?cè)O(shè)置4個(gè)路口的紅燈和綠燈亮滅，包括紅綠燈切換時(shí)，中間黃燈的閃爍。1. 設(shè)計(jì)目的 1）加強(qiáng)對(duì)8086 CPU和8255

2、A并行接口的工作方式和應(yīng)用；2）了解十字路口交通燈控制系統(tǒng)的控制規(guī)律；3）充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、模塊化編程等多項(xiàng)認(rèn)識(shí)；4）會(huì)用Protues軟件畫出最小模式的控制電路；5）能夠在Masm集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境下編寫出程序并加載到Protues的控制電路中，實(shí)現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果正確運(yùn)行；6）完成交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告。2. 設(shè)計(jì)要求 圖1 十字路口交通燈1）交通燈控制系統(tǒng)接收到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北綠燈亮，東西紅燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷后，信號(hào)燈都滅。2）南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，南北綠燈亮維持15秒之后，黃燈閃爍5秒，紅燈亮，東西方向綠燈亮15秒，接著黃

3、燈閃爍5秒，之后紅燈亮。3）周而復(fù)始，維持下去。4）A口低4位接綠燈，高4位接紅燈，B口高4位接黃燈，綠燈亮20秒，黃燈閃爍5次。 3. 設(shè)計(jì)思路 交通燈控制系統(tǒng)在東西南北方向分別有放置3個(gè)發(fā)光二極管，代表紅綠黃3種顏色的燈。啟動(dòng)按鈕后，先是南北方向的綠燈會(huì)變亮并維持15秒，對(duì)應(yīng)東西方向的紅燈也會(huì)亮，只能限制單方向的通過(guò)。南北方向綠燈亮15秒之后，黃燈會(huì)閃爍5秒之后熄滅，變成紅燈亮，此時(shí)禁止通行。對(duì)應(yīng)的東西方向綠燈會(huì)變亮，亮15秒之后，黃燈閃爍5秒，之后紅燈變亮，由此循環(huán)往復(fù)，交通燈控制系統(tǒng)就算合理的設(shè)計(jì)好了。通過(guò)8255A的端口A和B口高4位控制共陽(yáng)極的發(fā)光二極管，要想南北綠燈亮，東西紅燈亮

4、，就將相應(yīng)的端口送二進(jìn)制數(shù)0，不亮的送1。而綠燈的量的時(shí)間可以通過(guò)相應(yīng)的延時(shí)程序設(shè)置。延時(shí)時(shí)間可根據(jù)要求，另黃燈的閃爍次數(shù)也可直接通過(guò)程序設(shè)計(jì)。8086最小模式電路圖中的74LS138的輸入A、B、C分別接地址線、，其中i=5,j=8,k=11。8255芯片的片選信號(hào)接74LS138的輸出，其中2。根據(jù)自己的學(xué)號(hào)10，根據(jù)設(shè)計(jì)要求用自己的學(xué)號(hào)除以8，商1余2，從而8255芯片的片選信號(hào)接74LS138的輸出IO2。74LS138的輸入A、B、C分別接地址線A11，A8 ，A5。 圖2 74LS138接線引腳圖A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0控制字10

5、000001000001108106H10000001000000008100H10000001000000108102H10000001000001008104H端口地址如下： 表1端口地址4仿真電路4.1 8086 CPU原理 8086是Intel系列的16位處理器，它有如下特點(diǎn)：1） 指令系統(tǒng)功能齊全，各類指令共100多條；2） 多種尋址方式，適用于高級(jí)語(yǔ)言中的數(shù)組和記錄等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式；3） 20位地址線，存儲(chǔ)器尋址范圍可達(dá)1MB存儲(chǔ)空間；4） 16位I/O端口地址，I/O接口尋址64K；5） 具有較強(qiáng)的中斷處理能力；6） 具有管理和響應(yīng)DMA操作的能力；7） 可實(shí)現(xiàn)多處理器協(xié)調(diào)和管理總

6、線的能力。4.2.1 8255A 工作原理Intel 8255A是一種功能完備的通用性并行接口，它的基本功能如下：1） 具有3組共24條獨(dú)立的輸入/輸出引腳，每條引腳可編程控制；2） 具有簡(jiǎn)單輸入/輸出、可選擇單向和雙向輸入/輸出3種可選擇的工作方式；3） 可實(shí)現(xiàn)與CPU之間的直接、查詢、中斷、DMA 4種數(shù)據(jù)傳輸方式；4） 輸入與輸出電平與TTL電平兼容；5） 單一電源5V,雙列直插式的40引腳電路。4.2.2 8255A芯片引腳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。D7-D0（輸入/輸出）-雙向數(shù)據(jù)線，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連接，CPU通過(guò)它向82

7、55A發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，8255A也通過(guò)它向CPU回送數(shù)據(jù)、狀態(tài)。RESET（輸入）復(fù)位信號(hào)，低電平有效，它清除控制寄存器和置所有端口為輸入方式；CS（輸入）片選信號(hào)，低電平有效，它啟動(dòng)CPU與8255A之間的數(shù)據(jù)交換；RD（輸入）讀信號(hào)，低電平有效，它控制8255A送出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息至CPU；WR（輸入）寫信號(hào)，低電平有效，它控制把CPU輸出的數(shù)據(jù)或命令信號(hào)寫到8255A；A1,A0（輸入）端口地址選擇線，用來(lái)選擇3個(gè)數(shù)據(jù)端口和控制字寄存器。圖4 8255A芯片引腳圖 4.2.3 8086系統(tǒng)硬件接線圖 圖5 8086最小模式4.2.4發(fā)光二極管1）在畫發(fā)光二極管的時(shí)候，要區(qū)分二極管陰極和陽(yáng)極

8、的方向，不能掉亂，否則二極管會(huì)不亮。2）二極管和電阻連接完之后，需將電阻的阻值改為100歐姆。圖6 Protues軟件二極管連接圖5. 程序設(shè)計(jì)程序如下：CODE SEGMENT ASSUME CS:CODEIOCON EQU 08106HIOA EQU 08100HIOB EQU 08102HIOC EQU 08104HSTART: MOV DX,08106H ;初始化8255A MOV AL,080H OUT DX,AL MOV DX,IOB ;設(shè)置PB端口地址 MOV AL,0FFH ;4個(gè)路口黃燈燈全滅 OUT DX,AL MOV DX,IOA ;設(shè)置PA端口地址 MOV AL,0FH

9、 ;4個(gè)路口紅燈全亮，綠燈全滅 OUT DX,AL CALL DELAY1 ;延時(shí)IOLED0: MOV DX,IOA ;設(shè)置PA端口地址 MOV AL,010100101B ;南北綠燈亮，東西紅燈亮 OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1 MOV AL,010101111B ;南北綠燈滅 OUT DX,AL MOV CX,5IOLED1: MOV DX,IOB ;設(shè)置PB端口地址 MOV AL,011110101B ;南北路口黃燈亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 MOV AL,0FFH ;南北路口黃燈滅 OUT DX,AL CALL DELAY2 L

10、OOP IOLED1 MOV DX,IOA ;設(shè)置PA端口地址 MOV AL,00FH ;4個(gè)路口紅燈全亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 MOV AL,001011010B ;南北紅燈亮，東西綠燈亮 OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1 MOV AL,001011111B ;東西綠燈滅 OUT DX,AL MOV CX,5IOLED2: MOV DX,IOB ;設(shè)置PB端口地址 MOV AL,011111010B ;東西黃燈亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 MOV AL,0FFH ;東西黃燈滅 OUT DX,AL CALL DELAY2

11、 LOOP IOLED2 CALL DELAY2 JMP IOLED0DELAY1: PUSH AX PUSH CX MOV CX,0030HDELY2: CALL DELAY2 LOOP DELY2 POP CX POP AX RETDELAY2: PUSH CX MOV CX,8000HDELA1: LOOP DELA1 POP CX RETCODE ENDS END START 6 設(shè)計(jì)總結(jié)在這次課程設(shè)計(jì)中，使用了8086系統(tǒng)和8255A可編程并行接口來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的十字路口交通燈控制系統(tǒng)，我通過(guò)課本所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合，并查閱資料，掌握了匯編語(yǔ)言編程的指導(dǎo)思想，讓自己更進(jìn)一步的了解編譯程序的流程，調(diào)試，并能夠在8086最小模式下畫出硬件接線圖，還要把引腳和端口地址配套相連接，不能接錯(cuò)，否則無(wú)法完成，通過(guò)課程設(shè)計(jì)讓我更進(jìn)一步的掌握了芯片的功能，以及引腳的作用，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料熟悉常用電子元器件的類型和特性，運(yùn)用Protues軟件對(duì)程序進(jìn)行仿真調(diào)試。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，并能在出現(xiàn)問(wèn)題后善于思考找出程序設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，例如：一開(kāi)始程序運(yùn)行后南北方向紅燈熄滅后，對(duì)應(yīng)的東西方向的綠燈應(yīng)該變亮，而此時(shí)綠燈并沒(méi)有正常響應(yīng)，通過(guò)和同學(xué)之間溝通交流，再加上自己的思辨，把程序進(jìn)行改進(jìn)，再次運(yùn)行時(shí)，交通燈就能