微機原理課程設計實現(xiàn)交通燈的仿真.doc

青 島 大 學理學與信息科學學院通 信 原 理 課 程 設 計 報 告設 計 題 目 交通燈微機接口設計 學生專業(yè)班級 電子信息工程07級2班 學生姓名（學號） 林飛（20074345） 指 導 教 師 孫潔老師 完 成 時 間 實 習（設計）地點 信息樓機房 14 / 14微機原理課程設計報告一、 設計題目數(shù)字控制系統(tǒng)在交通路燈管理中的應用二、 設計內容設有一十字路口，1、3為南北方向，2、4為東西方向。每個路口均有紅、黃、綠三個燈初始狀態(tài)為四個路口的紅燈亮，3秒之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口通車；延時45秒后，1、3路口綠燈閃爍3秒，后綠燈滅，黃燈亮，3秒后，1、3路口的紅燈亮，而同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口開始通車；延時40秒后，2、4路口綠燈閃爍3秒后綠燈滅，黃燈亮，3秒后，2、4路口的紅燈亮，同時1、3路口的紅燈亮（即四個路口的紅燈亮），3秒之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，重復上面的過程。三、 設計思路與步驟1）設計內容分析：通過分析設計要求找出燈亮的規(guī)律：1. 東西南北兩個方向起始狀態(tài)全為紅,延續(xù)3秒。2. 東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，延續(xù)45秒。3. 東西方向紅燈亮，南北方向綠燈以頻率1HZ閃爍3秒。4. 東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮，延續(xù)3秒。5. 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)40秒。6. 東西方向綠燈亮以頻率1HZ閃爍3秒，南北方向紅燈。7. 東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)3秒。8. 東西方向紅燈亮，南北方向紅燈亮循環(huán)以上步驟。通過分析燈亮的規(guī)律，總結出如下的功能表：交通燈亮滅功能表燈狀態(tài)南北紅L1東西紅L2南北黃L3東西黃L4南北綠L5東西綠L6 L7無效 L8無效狀態(tài)1 11 0 0 0 0 0 0狀態(tài)2 0 1 0 0 1 0 0 0狀態(tài)3010 001 0 0 0狀態(tài)4 0 1 1 0 0 0 0 0 狀態(tài)5 1 0 0 0 0 1 0 0狀態(tài)61 0 0 0 001 0 0狀態(tài)71 0 0 1 0 0 0 0轉換成控制碼為：交通燈控制碼表 十六進制 二進制狀態(tài)1 03H 00000011B狀態(tài)2 12H 00010010B狀態(tài)3 02H 12H 00000010B 00010010B狀態(tài)4 06H 00000110B狀態(tài)5 21H 00100001B狀態(tài)6 01H 21H00000001B00100001B狀態(tài)7 09H 00001001B2）電路設計的思路：1、計時功能實現(xiàn)邏輯：通過8253計數(shù)器0和計數(shù)器1級聯(lián)實現(xiàn)準確定時；用8255的A口低六位控制東西、南北路口交通燈的狀態(tài)；燈的亮滅可直接由8086輸出0，1控制。用8259A管理可屏蔽中斷即開機初始化。采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式, 并且計數(shù)器0工作于方式3用于產(chǎn)生方波信號，計數(shù)器1工作方式0，計數(shù)到時高電平信號。計數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC0口，通過查詢8255的C口的值，以完成計時功能。將計數(shù)器0的輸出OUT0接到計數(shù)器1的輸入端CLK1,而CLK0的輸入采用1.19MHZ的時鐘頻率, 計數(shù)器0計數(shù)初值為59499=0E86BH,則OUT0=20HZ, 即計數(shù)器1的時鐘頻率為20HZ。當計數(shù)器1的記數(shù)初值為9時,0.5S后OUT1輸出一高電平。8086通過讀取8255C口的值，來決定對A口寫入的數(shù)據(jù)。因此每隔0.5秒8086變換燈的狀態(tài)，持續(xù)6次即完成3秒的閃爍功能。當計數(shù)器1的記數(shù)初值為899時,45S后OUT1輸出一高電平。通過查詢8255的C口PC0的狀態(tài)改變，達到延時45秒的作用。同理計數(shù)器1的計數(shù)初值分別為59、799時，分別為3、40秒的延時。2、 譯碼電路設計 通過分析8259、8253、8255各端口地址，設計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，不妨設高十二為全為1將它們相與后作為38譯碼器的始能信號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38譯碼器構成譯碼電路。具體見下圖所示：3、 總體硬件電路構成框圖82593片8282地址譯碼電路82538286數(shù)據(jù)緩沖器8255交通燈80868284A口控制燈提供時鐘信號計數(shù)器1的OUT1向8255的C口PC0寫8086通過讀8255C口的數(shù)來記時，相當于構成了反饋系統(tǒng)4、 電路圖：初始化8259、8253、8255且L1、L2亮等待8253延時3s時間是否到？否等待8253延時45s時間是否到？否等待8253延時3s時間是否到？否等待8253延時3s時間是否到？否L2、L5亮L2亮，L5閃爍L2、L3亮L1、L6亮等待8253延時40s時間是否到？否L1亮，L6閃爍等待8253延時3s時間是否到？否L1、L4亮等待8253延時3s時間是否到？否3）軟件流程圖：4）程序代碼：* MY8259_ICW1 EQU 20H ;實驗系統(tǒng)中 8259的ICW1端口地址 MY8259_ICW2 EQU 21H ;實驗系統(tǒng)中8259的ICW2端口地址 MY8259_ICW3 EQU 21H ;實驗系統(tǒng)中8259的ICW3端口地址 MY8259_ICW4 EQU 21H ;實驗系統(tǒng)中8259的ICW4端口地址 MY8259_OCW1 EQU 21H ;實驗系統(tǒng)中8259的OCW1端口地址 MY8259_OCW2 EQU 20H ;實驗系統(tǒng)中8259的OCW2端口地址 MY8259_OCW3 EQU 20H ;實驗系統(tǒng)中8259的OCW3端口地址 MY8253_COUNT0 EQU 40H ;實驗系統(tǒng)中8253計數(shù)器0端口地址 MY8253_COUNT1 EQU 41H ;實驗系統(tǒng)中8253計數(shù)器1端口地址MY8253_COUNT2 EQU 42H ;實驗系統(tǒng)中8253計數(shù)器2端口地址 MY8253_MODE EQU 43H ;實驗系統(tǒng)中8253控制寄存器端口地址 MY8255_A EQU 0F0H ;實驗系統(tǒng)中8255的A口地址 MY8255_B EQU 0F1H ;實驗系統(tǒng)中8255的B口地址 MY8255_C EQU 0F2H ;實驗系統(tǒng)中8255的C口地址 MY8255_MODE EQU 0F3H ;實驗系統(tǒng)中8255的控制寄存器地址* DATA SEGMENT CS_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量 IP_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,3508H INT 21H MOV IP_BAK, ES ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV CS_BAK, BX ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV AX,SEG INITIAL MOV DS,AX MOV DX,OFFSET INITIAL MOV AX,2508H INT 21H ;設置中斷向量 MOV DX,MY8259_ICW1 ; 初始化實驗系統(tǒng)中8259的ICW1 MOV AL,13H ;邊沿觸發(fā)、單片8259、需要ICW4 OUT DX,AL MOV DX, MY8259_ICW2 ;初始化實驗系統(tǒng)中8259的ICW2 MOV AL,08H ;IR0中斷類型號 OUT DX,AL MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化實驗系統(tǒng)中8259的ICW4 MOV AL,03H ;自動結束EOI OUT DX,AL MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化實驗系統(tǒng)中8259的OCW1 MOV AL,0FEH ;打開IR0的屏蔽位 OUT DX,AL MOV AL,00H MOV DX, MY8259_OCW2 ;初始化實驗系統(tǒng)中8259的OCW2，完成8259的初始化 OUT DX,AL QUERY: MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3發(fā)送查詢命令 MOV AL,0CH OUT DX,AL IN AL,DX ;讀出查詢字 TEST AL,80H ;判斷中斷是否已響應 JZ QUERY ;沒有響應則繼續(xù)查詢 AND AL,01H CMP AL,00H JNE QUERY ;若不是IR0請求，繼續(xù)查詢 L4: INT 08H ;調用08H中斷程序 CALL DELAY3S ;延時3秒 MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,12H OUT DX,AL ; L2、L5亮 CALL DELAY45S ;延時45秒 MOV CX, 03H ;周期1S，循環(huán)三次完成燈閃爍 L2: MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,02H OUT DX,AL ; L2亮 、L5滅 CALL DELAYHALFS ;延時0.5秒 MOV DX,MY8255_A MOV AL,12H OUT DX,AL ; L2、L5亮 CALL DELAYHALFS ;延時0.5秒 DEC CX JNZ L2 ;L2亮，L5閃爍 MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,06H OUT DX,AL ; L2、L3亮 CALL DELAY3S ;延時3秒 MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,21H OUT DX,AL ; L1、L6亮 CALL DELAY45S ;延時40秒 MOV CX,03H ;周期1S，循環(huán)三次完成燈閃爍 L3: MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,01H OUT DX,AL ; L1亮 、L6滅 CALL DELAYHALFS ;延時0.5秒 MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,21H OUT DX,AL ; L1、L6亮 CALL DELAYHALFS ;延時0.5秒 DEC CX ;L1亮，L6閃爍 JNZ L3 MOV DX,MY8255_A ;寫8255的A口 MOV AL,09H OUT DX,AL ; L1、L4亮 CALL DELAY3S ;延時3秒 JMP L4 ；循環(huán)一次完成，跳到L4重新開始循環(huán) MOV AH,4CH INT 21H ;返回DOS INITIAL PROC ;中斷類型號08H的中斷子程序 MOV DX,MY8253_MODE ;對8253初始化 MOV AL,36H OUT DX,AL MOV AX, 0E86BH MOV DX,MY8253_COUNT0 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計數(shù)器0工作方式3 ,OUT0為頻率20HZ的方波 MOV DX, MY8255_MODE MOV AL,89H OUT DX,AL ;8255初始化完成 A口輸出，C口輸入 MOV DX,MY8255_A MOV AL,03H OUT DX,AL ;兩個紅燈L1、L2亮,燈初始化完成 IRET INITIAL ENDP ;開機初始化完成 DELAY3S PROC ;延時3S子程序 MOV AL,51H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AL,59H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL ;計數(shù)器1工作方式0 ,計數(shù)初值為59 L1: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L1 RET DELAY3S ENDP DELAY45S PROC ;延時45S子程序 MOV AL,71H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AX,0899H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計數(shù)器1工作方式0 ,計數(shù)初值為899 L5: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L5 RET DELAY45S ENDP DELAYHALFS PROC ;延時0.5S子程序 MOV AL,51H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AL,09H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL ;計數(shù)器1工作方式0 ,計數(shù)初值為9 L6: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L6 RET DELAYHALFS ENDP DELAY40S PROC ;延時40S子程序 MOV AL,71H MOV DX,MY8253_MODE OUT DX,AL MOV AX,0799H MOV DX,MY8253_COUNT1 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;計數(shù)器1工作方式0 ,計數(shù)初值為799 L7: MOV DX, MY8255_C IN AL,DX CMP AL,01H LOOPNZ L7 RET DELAY40S ENDP CODE ENDS END START四、 設計總結設計心得：通過這次課程設計針對設計的內容和要求，我利用8086、8259、8253、8255、8282、8286以及38譯碼器和門電路設計了交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)。通過利用匯編，編寫了軟件控制程序。同時查閱資料，用PROTEL軟件設計出了硬件系統(tǒng)。在這次課程設計的過程中，我無論是在關于X86系列的相關知識或在接口芯片的初始化及應用方面還是在利用所學到知識全面設計系統(tǒng)方面收獲都很大。剛拿到設計題目覺得無從下手，經(jīng)過仔細分析問題之后找到了行之有效的解決問方法。雖然六盞燈一共有七種不同的亮滅狀態(tài)，其實只需用8255的A口的低六位不同狀態(tài)即可控制。針對不同的延時時間，采用8253的計數(shù)器0和計數(shù)器1的級聯(lián)可以準確定時?？紤]到綠燈閃爍頻率為1HZ，故讓8253的計數(shù)器0的輸出OUT0為20HZ的方波作為計數(shù)器1的時鐘頻率。這樣對8253計數(shù)器1的計數(shù)初值寫不同的值即可實現(xiàn)不同的定時。本系統(tǒng)的核心計時方法是：8253計數(shù)器1的輸出OUT1送給8255的C口的PC0，然后8086讀8255的C口的值來判斷是否改變燈的狀態(tài)。8255的C口相當于控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)，是本系統(tǒng)的能夠準確及時的原因所在。對于硬件系統(tǒng)的設計查閱相關資料，從而引入了8284、8282、8286芯片使硬件系統(tǒng)更加完善。硬件設計最大的問題是地址譯碼電路的設計，針對這一問題我先找出8259、8253、