課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)12自動(dòng)化2姓 名設(shè) 計(jì) 起 止 日 期2014.12.222014.12.26設(shè)計(jì)題目：交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)（主要技術(shù)參數(shù)）：1.利用8253定時(shí)器、8255等接口，設(shè)計(jì)一電路，模擬十字路口交通燈控制。2.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)應(yīng)急控制。指導(dǎo)教師評(píng)語： 成績(jī)： 簽字：年 月 日課程設(shè)計(jì)說明書 NO.11 引言交通燈是采用計(jì)算機(jī)通過編寫匯編語言程序控制的。紅燈停，綠燈行的交通規(guī)則。廣泛用于十字路口,車站, 碼頭等公共場(chǎng)所,成為人們出行生活中不可少的必需品,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用,使得交通燈的功能多樣化,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式交通燈, 交通燈的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了交通燈的功能。諸如閃爍警示、鳴笛警示，時(shí)間程序自動(dòng)控制、倒計(jì)時(shí)顯示，所有這些，都是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的。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(shí)間?；蛘呓o紅綠色盲聲音警示的人性化設(shè)計(jì)。現(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(duì)闖紅燈的車輛進(jìn)行拍照。當(dāng)某方向紅燈亮?xí)r，此時(shí)相應(yīng)的傳感器開始工作，當(dāng)有車輛通過時(shí)，照相機(jī)就把車輛拍下。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(jì)，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(shí)調(diào)節(jié)交通燈。因此，研究交通燈及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.22 設(shè)計(jì)方案論證2.1設(shè)計(jì)原理此設(shè)計(jì)是通過并行接口芯片8255A和8086計(jì)算機(jī)的硬件連接，以及通過8253延時(shí)的方法，來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制。用LED演示交通燈變化規(guī)律：亮、滅、閃爍；通過8253計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定時(shí)；用8255的某一輸入輸出口中的某些位控制東西、南北路口交通燈的狀態(tài)；用8259A管理可屏蔽中斷。2.2設(shè)計(jì)環(huán)境及設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)、8255并口：用做接口芯片。LED：共有12個(gè)LED燈開關(guān)2.3交通燈工作原理1東西方向車輛放行60秒鐘。即東西綠燈和南北方向的紅燈同時(shí)點(diǎn)亮1分鐘；21分鐘后，東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時(shí)南北方向仍維持紅燈點(diǎn)亮。3東西方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向放行60秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時(shí)點(diǎn)亮60秒鐘； 4南北方向放行60秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時(shí)東西方向仍維持紅燈點(diǎn)亮。 5南北方向的紅（綠）燈閃爍5秒鐘后轉(zhuǎn)為東西方向放行1分鐘。如此循環(huán)重復(fù)。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 8086簡(jiǎn)介Intel8086是16位的微處理器（其內(nèi)部總線為16位，外部總線為8位，故稱為準(zhǔn)16位微處理器），它采用HMOS工藝40條引腳封裝。8086工作時(shí)使用5V電源，時(shí)鐘頻率5MHz（8086-1為10MHz，8086-2為8MHz）它有20根地址線，故可尋址的內(nèi)存空間為1MB【2】。(1)8086的主要特性Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微處理器，具體如下主要特性：(a)8086CPU數(shù)據(jù)總線為16位，8088CUP數(shù)據(jù)總線為8位。(b)地址總線都是20位，低16位用于數(shù)據(jù)總線復(fù)用，可直接尋址為1MB的存儲(chǔ)空間。(c)有16位的端口地址，可以尋址64KB的I/O端口。(d)有99條基本指令，指令功能強(qiáng)大。(e)有9種基本尋址方式。(f)可以處理內(nèi)部和外部中斷，外部中斷源多達(dá)256個(gè)。(g)兼容性好，8086、8085在源程序一級(jí)兼容。(h)8086/8088標(biāo)準(zhǔn)主頻為5MHz，8086/8088-2主頻為8MH【3】。(i)支持單處理器或多處理器系統(tǒng)工作。(2)8086CPU寄存器結(jié)構(gòu)8086CPU中有14個(gè)16位的寄存器,其中有4個(gè)16位的通用寄存器,2個(gè)16位指針寄存器,2個(gè)16位變址寄存器,1個(gè)16位指令指針及1個(gè)16位標(biāo)志寄存器【8】。通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，計(jì)數(shù)寄存器CX，數(shù)據(jù)寄存器DX四個(gè)寄存器，位于CPU的EU中，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可存放16位操作數(shù)， 也可拆成兩個(gè)8位寄存器，用來存放8位操作數(shù)。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.4指針和變址寄存器包括：堆棧指針SP、基址指針BP、源變址寄存器SI、和目的變址寄存器DI四個(gè)16位寄存器，可以來存放數(shù)據(jù)和地址。段寄存器包括：代碼段寄存器CS，數(shù)據(jù)段寄存器DS，附加段寄存器ES，堆棧段寄存器SS【4】。圖1 8086CPU的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖3.2 8255簡(jiǎn)介 8255可編程外圍接口芯片是 Intel 公司生產(chǎn)的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三個(gè)并行接口，并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與I/O 設(shè)備或被控制對(duì)象之間傳遞信息。CPU和接口之間的數(shù)據(jù)傳送總是并行的，即可以同時(shí)傳遞8 位、16 位、32 位等。用+5V單電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0-基本輸入/出方式、方式1-選通輸入/出方式、方式2-雙向選通工作方式【3】。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.58255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖2所示。圖2 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖具體的各引腳功能如下【3】:D0D7為雙向數(shù)據(jù)信號(hào)線，用來傳送數(shù)據(jù)和控制字。RD為讀信號(hào)線，與其它信號(hào)線一起實(shí)現(xiàn)對(duì)8255接口的讀操作通常接系統(tǒng)總線的IOR信號(hào)。WR為寫信號(hào)線，與其它信號(hào)一起實(shí)現(xiàn)對(duì)8255的寫操作，通常接系統(tǒng)總線的IOW。CS為片選信號(hào)線，當(dāng)它為低電平（有效）時(shí)，才能選中該8255芯片，也才能對(duì)8255進(jìn)行操作【6】。A0，A1為口地址選擇信號(hào)線。8255內(nèi)部有3個(gè)口；A口，B口，C 口，還有一個(gè)控 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.6制寄存器，它們可由程序?qū)ぶ贰0，A1上的不同編碼可分別尋址上述3個(gè)口和一個(gè)控制寄存器,具體規(guī)定如表1所示。表1 8255的尋址方式A1A0選擇00A口01B口10C口11控制寄存器通常 A0，A1分別接系統(tǒng)總線A0和 A1，它們與CS一起來決定8255的接口地址。RESET為復(fù)位輸入信號(hào)。此端上的高電平可使8255復(fù)位。復(fù)位后，8255的A口，B口，C 口均被定為輸入狀態(tài)。PA0PA7為A口的8條輸入輸出信號(hào)線。PB0PB7為B口的8條輸入輸出信號(hào)線。PC0PC7，8條線根據(jù)其工作方式可作為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線，也可以用作控制信號(hào)的輸出或狀態(tài)信號(hào)的輸入線 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.78255 工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式如圖3所示【4】。 圖3 置位/復(fù)位控制字格式8255的尋址：8255占外設(shè)編址的4個(gè)地址，即A口，B口，C口和控制寄存器各占一個(gè)外設(shè)接口地址。對(duì)同一個(gè)地址分別可以進(jìn)行讀寫操作。例如，讀A口可將A口的數(shù)據(jù)讀出；寫A口可將CPU的數(shù)據(jù)寫入A口并輸出【8】。如表2為方式0下系統(tǒng)的輸入輸出組合，其中分為A,B組，A組分為A口和C口，B組分為B口和C口。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.8表2 方式0下，8255的16種輸入輸出組合A 組B組A口（PA0-PA7）C口（PC4-PC7）B口（PB0-PB7）C口（PC0-PC3）入入入入入入入出入入出入入入出出入出入入入出入出入出出入入出出出出入入入出入入出出入出入出入出出出出入入出出入出出出出入出出出出 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.93.3 8253簡(jiǎn)介intel8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，有幾種芯片型號(hào)，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計(jì)數(shù)速率有所差異。 圖4 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖 8253內(nèi)部可分為6個(gè)模塊，每個(gè)模塊的功能如下：（1） 數(shù)據(jù)總線緩沖器及數(shù)據(jù)總線D0D7（如上圖所示）（2） 讀/寫控制邏輯及控制引腳（3） 控制字寄存器在初始化編程時(shí)，CPU寫入方式控制字到控制字寄存器中，用以選擇計(jì)數(shù)通道及其相應(yīng)的工作方式。8253的工作方式也是有控制字來決定。（4） 計(jì)數(shù)通道0、計(jì)數(shù)通道1、計(jì)數(shù)通道2 3個(gè)計(jì)數(shù)通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)通道都由一個(gè)16位計(jì)數(shù)初值寄 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.10存器、一個(gè)16位減法計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位計(jì)數(shù)值鎖存器組成計(jì)數(shù)初值存于預(yù)置寄存器，在計(jì)數(shù)過程中，減法計(jì)數(shù)器的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時(shí)，鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)器的3個(gè)引腳說明：1.CLK時(shí)鐘輸入信號(hào)在計(jì)數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（下降沿），計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減2.GATE門控輸入信號(hào)控制計(jì)數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型。3.OUT計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)當(dāng)一次計(jì)數(shù)過程結(jié)束（計(jì)數(shù)值減為0），OUT引腳上將產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。8253有6種工作方式，由方式控制字確定。區(qū)分這6種工作方式的主要標(biāo)志由3點(diǎn)：一是輸出波形不同；二是啟動(dòng)計(jì)數(shù)器的觸發(fā)方式不同；三是計(jì)數(shù)過程中門控信號(hào)GATE對(duì)計(jì)數(shù)器操作的控制不同。圖5 8253控制字 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.11 在Proteus環(huán)境下，結(jié)合課程設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)硬件原理圖，搭建硬件電路軟件設(shè)計(jì)1方式0-低電平輸出（GATE信號(hào)上升沿繼續(xù)2方式1-低電平輸出（GATE信號(hào)上升沿重新計(jì)數(shù)） 3方式2-周期性脈沖輸出 4方式3-周期性方波輸出OUT輸出低電平，裝入計(jì)數(shù)值n后，OUT立即跳變?yōu)楦唠娖?。如果?dāng)前GATE為高電平，則立即開始減“1”計(jì)數(shù)，OUT保持為高電平，若n為偶數(shù)，則當(dāng)計(jì)數(shù)值減到n/2時(shí)，OUT跳變?yōu)榈碗娖剑恢北３值接?jì)數(shù)值為“0”，系統(tǒng)才重新置入計(jì)數(shù)值n，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)。這時(shí)OUT端輸出周期為nCLK周期，占空比為1：1的方波序列：若n為奇數(shù)，則OUT端輸出周期為nCLK周期，占空比(n+1)/2 : (n-1)/2的近似方波序列。 5方式4-單次負(fù)脈沖輸出（軟件觸發(fā)）6方式5-單次負(fù)脈沖輸出（硬件觸發(fā)） 每種工作方式的設(shè)置過程類似： 設(shè)定工作方式 設(shè)定計(jì)數(shù)初值 硬件啟動(dòng) 計(jì)數(shù)初值進(jìn)入減1計(jì)數(shù)器 每輸入一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器減1的計(jì)數(shù)過程 計(jì)數(shù)過程結(jié)束3.4八個(gè)LED顯示器及其接口十二個(gè)LED小燈為共陽極，一端接高電平，一端接8255端口，當(dāng)輸出為0時(shí)，小燈才會(huì)亮。LED技術(shù)參數(shù)說明:發(fā)光二極管的壓降一般為1.5-2.0V，即工作電壓要求不高，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，其工作電流一般取10-20mA為宜。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.123.5模擬8086系統(tǒng)硬件接線圖圖6硬件連接圖 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.134 交通燈軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖圖7程序流程圖 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.144.2軟件編程實(shí)現(xiàn)CS8253_T0 EQU 00010HCS8253_CTL EQU 01810HCS8255_PA EQU 00018HCS8255_PB EQU 00218HCS8255_CTL EQU 00618H CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODESTART: PUSH CS POP DS CLI ;關(guān)中斷 MOV DX,CS8253_CTL ;定時(shí)器0工作在方式3 MOV AL,00010000B OUT DX,AL MOV DX,CS8253_T0 MOV AL,01H ;頻率12hz，計(jì)時(shí)為1s OUT DX,AL MOV AL,10000000B MOV DX,CS8255_CON OUT DX,AL 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.15 CALL STATUS0 ;初始狀態(tài)(都是紅燈)MLOOP: CALL STATUS1 ;南北綠燈,東西紅燈 CALL STATUS2 ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈 CALL STATUS3 ;南北紅燈,東西綠燈 CALL STATUS4 ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈 JMP MLOOPSTATUS0: MOV AL,0F0H ;南北紅燈,東西紅燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,ALMOV BL,10 STI ;開中斷LOOPA: CMP CL,1 ;判斷是否計(jì)時(shí)為1s JNE LOOPA ;不到一s則回去 MOV CL,0 CLI ;關(guān)中斷 RET STATUS1: MOV AL,05AH ;南北紅燈,東西紅燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,50 STI ;開中斷 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.16LOOPB: CMP CL,5 ;判斷是否計(jì)時(shí)為5s JNE LOOPB ;不到一s則回去 MOV CL,0 CLI ;關(guān)中斷 ;延時(shí)5秒 RET STATUS2: MOV CX,3 ;綠燈閃3次FLASH: MOV AL,050H ;南北紅燈,東西紅燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,3CALL DELAY ;延時(shí)0.3秒 MOV AL,05AH ;南北紅燈,東西紅燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,ALMOV BL,3 CALL DELAY ;延時(shí)0.3秒 LOOP FLASH MOV AL,0FAH ;南北紅燈,東西紅燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,10 STI ;開中斷 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.17LOOPC: CMP CL,1 ;判斷是否計(jì)時(shí)為1s JNE LOOPC ;不到一s則回去 MOV CL,0 CLI ;關(guān)中斷 ;延時(shí)1秒 RET STATUS3: MOV AL,0A5H ;南北紅燈,東西綠燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,50 STI ;開中斷LOOPD: CMP CL,5 ;判斷是否計(jì)時(shí)為5s JNE LOOPD ;不到一s則回去 MOV CL,0 CLI ;關(guān)中斷 ;延時(shí)5秒 RET 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.18STATUS4: ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈 MOV CX,3 ;綠燈閃3次FLASH1: MOV AL,0A0H MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,3 CALL DELAY ;延時(shí)0.3秒 MOV AL,0A5H MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,3 CALL DELAY ;延時(shí)0.3秒 LOOP FLASH1 MOV AL,0F5H ;南北紅燈,東西黃燈 MOV DX,CS8255_PA OUT DX,AL MOV BL,10 STI ;開中斷 LOOPE: CMP CL,1 ;判斷是否計(jì)時(shí)為1s JNE LOOPE ;不到一s則回去 MOV CL,0 CLI ;關(guān)中斷 ;延時(shí)1秒 RET 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.19DELAY PROC NEAR PUSH CXDL1: MOV CX,8000HDL2: LOOP DL2 DEC BL CMP BL,0JNE DL1 POP CX RET DELAY ENDP IRQ2: CLI MOV AL,BL NOT AL MOV BL,AL ADD CL STI IRET CODE ENDSEND START 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.205 仿真結(jié)果圖8仿真結(jié)果圖6 設(shè)計(jì)體會(huì)一周的微機(jī)課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，在課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且加深了我對(duì)以前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)的掌握。以前我們學(xué)的東西僅限于課本，對(duì)實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用還比較模糊，這次課程設(shè)計(jì)有利于同學(xué)們學(xué)習(xí)目的的明確性和主動(dòng)性。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們知道了哪些東西是應(yīng)該確實(shí)掌握的，在學(xué)校里，沒有實(shí)實(shí)在在的實(shí)習(xí)，我們總以為學(xué)的東西沒太多用，當(dāng)我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過程中了解到我們學(xué)的東西是如此重要時(shí)，我們學(xué)習(xí)的積極性有了，目的性提高了。總之，經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)今后的專業(yè)學(xué)習(xí)所要注意的事項(xiàng)有了更深刻地了解，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 NO.217 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