高科學(xué)院 微型計算機原理與接口技術(shù) 資 料 標(biāo) 簽 20142015 年 第一 學(xué)期專 業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 ： 2012級5班 學(xué) 號： 2012030537 姓 名： 獨永亮 指 導(dǎo) 教 師 ： 雷佩 課程設(shè)計時間： 2014.12.182014.12.26 成 績： 批改時間： 二一四二一五學(xué)年第 一 學(xué)期高科學(xué)院課程設(shè)計報告書課程名稱： 微機原理課程設(shè)計 班 級： 2012級5班 學(xué) 號： 2012030537 姓 名： 獨永亮 指導(dǎo)教師： 雷佩 二一四年 十二 月 二十六 日 2014 年 秋 季學(xué)期學(xué)生姓名獨永亮學(xué) 號2012030537專業(yè)方向機械設(shè)計制造及其自動化班 級2012級5班題目名稱 交通控制燈系統(tǒng)題目介紹：紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機和行人的行為準(zhǔn)則，是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。一、 課程設(shè)計總結(jié)報告要求：設(shè)計中使用了8259中斷控制器、8255可編程并行接口，實現(xiàn)了對南北、東西方向交通的分流控制，設(shè)計采用定時加中斷控制的方式進(jìn)行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時。二、設(shè)計進(jìn)度周次安排進(jìn)度備 注第16周周四初步設(shè)計階段（查文獻(xiàn)）對原始資料進(jìn)行分析周五擬定初步方案第17周周一硬件電路圖設(shè)計，軟件程序設(shè)計周二硬件圖與軟件程序聯(lián)機調(diào)試并驗證周三撰寫設(shè)計報告周四提交設(shè)計報告 指導(dǎo)教師簽字:目錄前言 11 交通燈設(shè)計的課題簡介 12 交通燈的設(shè)計方案 13 交通燈具體設(shè)計 23.1 電路原理 23.2 系統(tǒng)原理 33.2.1 8259A的工作原理 33.2.2 8255A的工作原理 34 程序原理圖 5 5 程序設(shè)計 6 6 交通燈設(shè)計總結(jié) 10 7 心得體會 108 參考文獻(xiàn) 11前 言因為在繁華的路口沒有安裝交通燈，時有慘劇發(fā)生。無規(guī)矩，不成方圓;紅燈停，綠燈行是我們必須遵循的交通規(guī)則。交通燈是采用計算機通過編寫匯編語言程序控制的。紅綠燈廣泛用于十字路口,車站等公共場所,成為人們出行生活中不可少的必需品,由于計算機技術(shù)的日益成熟與廣泛應(yīng)用,使得交通燈的功能多樣化, 交通燈的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了交通燈的功能。諸如閃爍警示、時間程序自動控制、倒計時顯示，所有這些，都是以計算機為基礎(chǔ)的。還可以根據(jù)主、次干道的交通狀況的不同，設(shè)置各自的不同的通行時間。或者給紅綠色盲聲音警示的人性化設(shè)計，現(xiàn)在的交通燈系統(tǒng)很多都增加了智能控制環(huán)節(jié)，比如對闖紅燈的車輛進(jìn)行拍照。當(dāng)某方向紅燈亮?xí)r，此時相應(yīng)的傳感器開始工作，當(dāng)有車輛通過時，照相機就把車輛拍下。這極大了保障了人民的生命安全。131 交通燈設(shè)計的課題簡介十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機和行人的行為準(zhǔn)則。十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時間控制顯示中，通常要么東西、南北兩方向各60秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向60秒，南北方向40秒，時間控制都是固定的。但是，實際上不同時刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機的，還經(jīng)常受認(rèn)為因素的影響。時逢節(jié)假日，不得不讓警察同志，冒著酷暑，嚴(yán)寒指揮交通，采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它無法判斷當(dāng)前道路上交通車輛數(shù)的實際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時，不能滿足司機與路人的實際需要，輕者造成時間上的浪費，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。 目前，有一種控制交通燈的方法，能夠根據(jù)十字路口兩個方向上車輛動態(tài)狀況，顯示前方擁堵狀況警示司機，自動判斷紅綠燈時間間隔，以保證最大車流量，減少道口的交通堵塞。但是卻不能夠像定時控制那樣，能用數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余時間，以便于駕駛員隨時掌握自己的駕駛動作，及時停車或啟動。2 交通燈的設(shè)計方案設(shè)計中使用了8259中斷控制器、8255可編程并行接口，實現(xiàn)了對南北、東西方向交通的分流控制，設(shè)計采用定時加中斷控制的方式進(jìn)行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時。城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序,關(guān)鍵是各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r間延時,正是基于以上考慮,設(shè)計如下: 1、東西方向車輛放行60秒鐘。即東西方向的綠燈和南北方向的紅燈同時點亮1分鐘； 2、1分鐘后，東西方向的黃燈閃爍5秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。在南北方向亮紅燈期間，在2位數(shù)碼管上顯示計數(shù)值（每秒減1），從65減為0。3、東西方向的黃燈閃爍5秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向放行20秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮20秒鐘； 4、南北方向放行20秒鐘后，轉(zhuǎn)為南北方向的黃燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時東西方向仍維持紅燈點亮。5、南北方向的黃燈閃爍5秒鐘后，再轉(zhuǎn)為東西方向車輛放行1分鐘。如此循環(huán)重復(fù)。3 交通燈的具體設(shè)計3.1電路原理本課題的設(shè)計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，用戶在使用時只要設(shè)計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計及實現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖所示。硬件電路由R-S觸發(fā)器電路、發(fā)光二極管模塊、8255可編程并行接口模塊和緊急中斷模塊8259組成。實驗的對應(yīng)接線關(guān)圖系圖如下所示：上電路圖為紅綠燈模擬設(shè)計總電路圖，通過8086CPU系統(tǒng)總線來控制8255的A端口、B端口，而A、B端口分別接LED發(fā)光二極管來控制十字路口紅綠燈。 紅、黃、綠燈的表示情況如下：由于儀器上面只有8個發(fā)光二級管，且從高到低依次標(biāo)注了顏色。由8255控制8個LED發(fā)光二極管的亮與暗來表達(dá)十字路口的交通信號，A口表示東、南方向，B口表示西、北方向,綠燈和紅燈共同表示黃燈?？梢酝ㄟ^發(fā)光二極管來判斷具體是哪個方向、哪個燈亮。3.2.系統(tǒng)原理3.2.1 8259A的工作原理1、數(shù)據(jù)總線緩沖器:8259A與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口，是8位雙向三態(tài)緩沖器。CPU與8259A之間的控制命令信息、狀態(tài)信息以及中斷類型信息，都是通過緩沖器傳送的。2、讀/寫控制邏輯:CPU通過它實現(xiàn)對8259A的讀/寫操作。 3、級連緩沖器:用以實現(xiàn)8259A芯片之間的級連，使得中斷源可以由8級擴展至64級。4、控制邏輯電路:對整個芯片內(nèi)部各部件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。5、中斷請求寄存器IRR:8位，用以分別保存8個中斷請求信號，當(dāng)響應(yīng)的中斷請求輸入腳有中斷請求時，該寄存器的相應(yīng)位置1。6、中斷屏蔽寄存器IMR:8位，相應(yīng)位用以對8個中斷源的中斷請求信號進(jìn)行屏蔽控制。當(dāng)其中某位置“0“時，則相應(yīng)的中斷請求可以向CPU提出；否則，相應(yīng)的中斷請求被屏蔽，即不允許向CPU提出中斷請求。該寄存器的內(nèi)容為8259A的操作命令字OCW1，可以由程序設(shè)置或改變。7、中斷服務(wù)寄存器ISR:8位，當(dāng)CPU正在處理某個中斷源的中斷請求時，ISR寄存器中的相應(yīng)位置1。8、用以比較正在處理的中斷和剛剛進(jìn)入的中斷請求之間的優(yōu)先級別，以決定是否產(chǎn)生多重中斷或中斷嵌套。3.2.2 8255的工作原理1、8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu): 8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳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三個并行接口，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。8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如上圖所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式如下圖所示 2、8255工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式 （1）數(shù)據(jù)總線緩沖器:這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255A與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。（2）三個端口A，B和C:A端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(輸入沒有鎖存器)。（3）A組和B組控制電路:這是兩組根據(jù)CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于CPU而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定A組的工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C口按位復(fù)位命令字可對C口的每一位實現(xiàn)置位或復(fù)位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組控制電路控制B口和C口下半部。（4）讀寫控制邏輯:用來控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到CPU。3、引腳信號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。4程序原理圖交通燈控制系統(tǒng)程序流程圖如下：芯片初始化東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮20秒 東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮5秒 東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮20秒 東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍5秒 有鍵按下？返回到DOS 結(jié)束 否是5 程序設(shè)計IOY0 EQU 0DA00H ;片選IOY0對應(yīng)的端口始地址MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A口地址MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B口地址MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C口地址MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT LA DB ? ;定義數(shù)據(jù)變量LB DB ?DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,MY8255_MODE ;定義8255工作方式 MOV AL,80H ;工作方式0，A口和B口為輸出 OUT DX,ALLOOP1: MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，東方向綠燈亮,南方向紅燈亮 MOV AL,3CH OUT DX,AL MOV DX,MY8255_B ;寫B(tài)口發(fā)出的數(shù)據(jù)，西方向綠燈亮,北方向紅燈亮 MOV AL,3CH OUT DX,AL CALL DALLY1 MOV CX,08HL1: MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，東方向黃燈亮,南方向紅燈亮 MOV AL,0FCH OUT DX,AL MOV DX,MY8255_B ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，西方向黃燈亮, 北方向紅燈亮 MOV AL,0FCH OUT DX,AL CALL DALLY2MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，東方向黃燈滅,南北方向紅燈亮 MOV AL,30H OUT DX,ALMOV DX,MY8255_B ;寫B(tài)口發(fā)出的數(shù)據(jù)，西方向黃燈滅,南北方向紅燈亮 MOV AL,30H OUT DX,AL CALL DALLY2 LOOP L1MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，東方向紅燈亮,南方向綠燈亮 MOV AL,0C3H OUT DX,AL MOV DX,MY8255_B ;寫B(tài)口發(fā)出的數(shù)據(jù)，西方向紅燈亮,北方向綠燈亮 MOV AL,0C3H OUT DX,AL CALL DALLY1 MOV CX,08HL2: MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，南方向黃燈亮,東方向紅燈亮 MOV AL,0F3H OUT DX,AL MOV DX,MY8255_B ;寫B(tài)口發(fā)出的數(shù)據(jù)，北方向黃燈亮,西方向紅燈亮 MOV AL,0F3H OUT DX,AL CALL DALLY2 MOV DX,MY8255_A ;寫A口發(fā)出的數(shù)據(jù)，南北方向黃燈滅,東方向紅燈亮 MOV AL,0C0H OUT DX,AL MOV DX,MY8255_B ;寫B(tài)口發(fā)出的數(shù)據(jù)，南北方向黃燈滅,西方向紅燈亮 MOV AL,0C0H OUT DX,AL CALL DALLY2 LOOP L2 MOV AH,1 ;判斷是否有按鍵按下，調(diào)用功能號1 INT 16H ;ROM BIOS 功能調(diào)用 JZ LOOP1 ;無按鍵則跳回繼續(xù)循環(huán)，有則退出QUIT: MOV AX,4C00H ;結(jié)束程序退出 INT 21H ;DOS 系統(tǒng)功能調(diào)用DALLY PROC NEAR ;軟件延時子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0FFFHD1: MOV AX,0FFFFHD2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RETDALLY ENDPDALLY1 PROC NEAR ;軟件延時子程序，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 PUSH CX PUSH AX MOV CX,1EHD3: CALL DALLY LOOP D3 POP AX POP CX RETDALLY1 ENDPDALLY2 PROC NEAR ;軟件延時子程序，黃燈閃爍（即亮與滅）的時間間隔， PUSH CX PUSH AX MOV CX,02HD4: CALL DALLY LOOP D4 POP AX POP CX RETDALLY2 ENDPCODE ENDS END START6 交通燈設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計，讓我在課本理論知識的基礎(chǔ)上，更深入的了解了各種芯片的用法和程序的完成過程，調(diào)試方法及技巧，更加深了對微機原理這門課程的認(rèn)識和理解。在這一星期微機接口的課程設(shè)計，我對微機接口芯片有了更進(jìn)一步的了解。這次實驗通過使用了8259A中斷控制器、8255可編程并行接口實現(xiàn)了對南北、東西方向交通的分別控制。了解了紅綠燈，電子警報器，定時器，等一系列通過電腦編程來完成的設(shè)備，不僅豐富了知識，還對生活中的各種自動化程序產(chǎn)生了濃厚的興趣。同時知道了紅綠燈設(shè)計過程中產(chǎn)生的各種缺陷，以及各種改良方法，或許以后會出現(xiàn)更加安全，智能的紅綠燈?，F(xiàn)階段的交通燈的時間控制顯示，以固定時間值在芯片中，每次只是以一定周期交替變化。但是，實際上不同時刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機的，還經(jīng)常受認(rèn)為因素的影響。采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它不顧當(dāng)前道路上交通車輛數(shù)的實際情況變化，其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時，不能滿足司機與路人的實際需要，輕者造成時間上的浪費，重者直接導(dǎo)致交通堵塞，導(dǎo)致城市交通效率的下降。因此，缺陷的存在不可避免，現(xiàn)階段的技術(shù)還未達(dá)到更高級的水準(zhǔn)。7 心得與體會此次課程設(shè)計可以說是獲益匪淺。通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的過程以及思路，擴展了自己的視野，不再局限于書本中幾條簡短的程序，同時體會到寫程序的辛苦，而且更重要的是明白寫程序的態(tài)度：態(tài)度端正，思維嚴(yán)謹(jǐn)。另外，學(xué)習(xí)到了匯編過程，從點到面，提出問題到分析問題，找到解決方案。通過該課程設(shè)計，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識師機械的，表面的。把理論的內(nèi)容，在計算機上實現(xiàn)，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。通過課程設(shè)計，我的實際操作能力和設(shè)計能力都得到了一定的提高，但理論與實踐之間永遠(yuǎn)是存在著一定差距的，要把理論知識充分靈活地運用于實踐是需要一定的實踐經(jīng)驗和牢固的理論基礎(chǔ)，希望以后能有更多這樣的實踐的機會。8 主要參考文獻(xiàn)1.微機原理與接口技術(shù)實驗與實踐教程 湯書森主編，清華大學(xué)出版社2008.22.微機原理里與接口技術(shù)(第2版) 彭虎、周佩玲、傅忠謙編著，電子工業(yè)出版社 ， 出版時間 2008.4.13.微機原理里與接口技術(shù)(第2版) 馮博琴 吳寧主編，清華大學(xué)出版社2007.84.微機接口實踐指導(dǎo)書 陳小竹主編， 中國計量信息工程 院 2005.3微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計成績評定表姓 名獨永亮學(xué) 號2012030537專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化課程設(shè)計題目：交通燈控制系統(tǒng)課程設(shè)計記錄：成績評定依據(jù)：評 定 項 目評 分 成 績1.選題合理、目的明確（10分）2.設(shè)計方案可行性、創(chuàng)新性（20分）3.設(shè)計結(jié)果（系統(tǒng)原理圖、源程序、調(diào)試運行結(jié)果）（30分）4.平時成績（態(tài)度認(rèn)真、遵守紀(jì)律）（10分）5.設(shè)計報告的規(guī)范性、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）（10分）6.答辯（20分）總 分最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日