微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

武漢紡織大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱： 基于8086/8088的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)完成期限：2011年12月12日至2011年12月22日院系名稱外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 指導(dǎo)教師周國(guó)鵬專業(yè)班級(jí)機(jī)設(shè)0824 指導(dǎo)教師職稱 學(xué)生姓名鈕宇寬院系課程設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽字 一、 任務(wù)分析基于8086/8088交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)主要需要實(shí)現(xiàn)這幾部分功能，第一，信號(hào)燈的通斷延時(shí)；第二、緊急按鍵對(duì)交通信號(hào)燈的控制；第三、環(huán)境濕度、溫度的采集。在以往的設(shè)計(jì)中，采用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)，運(yùn)用較多，這種設(shè)計(jì)方法，定時(shí)范圍比較任意，不受條件的限制，不足之處，需要的硬件電路塊比較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，如果運(yùn)用我們本次設(shè)計(jì)任務(wù)，不利于節(jié)約資源?；诖?，我采用了，單級(jí)計(jì)數(shù)器累加定時(shí)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方法。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容分析根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，確定燈亮滅的規(guī)律；東西南北兩個(gè)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)6秒。3?東西方向紅燈亮，南北方向轉(zhuǎn)為黃燈亮；延續(xù)3秒。4?東西方向紅燈亮，延續(xù)3秒；南北方向黃燈亮，以頻率1HZ閃爍3秒。5?東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，延續(xù)6秒。6?東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮；延續(xù)3秒。7?東西方向黃燈亮，以頻率1HZ閃爍3秒；南北方向紅燈亮，延續(xù)3秒。&東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，重復(fù)以上步驟。9?每一個(gè)路口有一個(gè)緊急按鍵，可以中斷當(dāng)前的交通狀態(tài)，使當(dāng)前的路口為綠燈，經(jīng)過(guò)12秒后恢復(fù)。從允許通行時(shí)燈的亮滅情況開(kāi)始分析，總結(jié)出下表（1標(biāo)示燈亮，0標(biāo)示燈滅）：

000狀態(tài)2東西向綠燈亮南北向紅燈亮000000狀態(tài)2東西向綠燈亮南北向紅燈亮000000狀態(tài)3東西向黃燈亮南北向紅燈亮000狀態(tài)時(shí)間十六進(jìn)制二進(jìn)制狀態(tài)10-684H10000100B狀態(tài)26-1288H10001000B狀態(tài)312-1830H00110000B狀態(tài)418-2450H01010000B東西、南北分別在0-6,、6-12、12-18、18-24時(shí)間段的亮燈情況比較：OOOOOOO狀態(tài)0 ?0 狀態(tài)1 ?O東西向紅燈亮Oo東西想紅燈亮2O南北向綠燈亮南北向黃燈亮?OOOOOOOO?OOoo? ooe一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：（1）南北車道綠燈亮，東西車道紅燈亮。表示南北車道上的車輛允許通行，東西車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)ST,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（2） 南北車道黃燈亮，東西車道紅燈亮。表示南北車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，東西車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（3） 南北車道紅燈亮，東西車道黃燈亮。表示南北車道禁止通行，東西車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

（4）南北車道紅燈亮，東西車道黃燈亮。表示南北車道禁止通行，東西車道上位過(guò)縣停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST,系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。三、電路設(shè)計(jì)思路1、 延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)邏輯：把8253計(jì)數(shù)器0設(shè)為1s定時(shí)中斷，周期為0-24秒，用8255的A、B口低12位控制東西、南北路口交通燈的狀態(tài)；燈的亮滅可直接由8088輸出0,1控制。用8259A管理可屏蔽中斷及開(kāi)機(jī)初始化。計(jì)數(shù)器0,累計(jì)時(shí)間與狀態(tài)時(shí)間相比較，從而控制燈的狀態(tài)改變，達(dá)到延時(shí)效果。2、 譯碼電路設(shè)計(jì)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(shè)高十二為全為1將它們相與后作為38譯碼器的始能信號(hào)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(hào)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(gòu)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(guò)38譯碼器構(gòu)成譯碼電路。3、 主要芯片的工作原理及接線1）對(duì)5255A芯片的介紹：8255A是一種可編程的芯片，它采用雙列直插封裝，用+5V電源供電。內(nèi)部有3個(gè)8位的I/0端口：A口、B口和C口。這三個(gè)端口也可以分為各有12位的兩組：A組和B組。A組包含A口8位和C口的高四位，B組包含B口8位和C口的低四位；A組控制和B組控制用于實(shí)現(xiàn)方式選擇操作;讀寫控制邏輯用于控制芯片內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)和控制字經(jīng)數(shù)據(jù)總線緩沖器送入各組接口寄存器中。由于8255A數(shù)據(jù)總線緩沖器是雙向三態(tài)8位驅(qū)動(dòng)器，因此可以直接和8088系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。8255A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖：I/OPA7—PA0I/OPC7-PC0I/OPA7—PA0I/OPC7-PC0I/OPC0—PC20I/OPB7—PB0圖4.4.28255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A有三種工作方式：方式0、方式1和方式2。它通過(guò)對(duì)控制寄存器寫入不同的方式選擇控制字來(lái)決定其三種不同的工作方式。方式0是基本輸入輸出方式。該方式下的A口8位和B口8位可以由輸入的控制字決定為輸入或輸出，C口分成高4位（PC4-PC7）和低4位（PC0-PC3）兩組，也有控制字決定其輸入或輸出。需要注意的是，該方式下，只能將C口其中一組的四位全部置為輸入或輸出。方式1選通輸入輸出方式，又叫單向輸入輸出方式。它分為A、B兩組，A組由數(shù)據(jù)口A和控制口C的高4位組成，B組由數(shù)據(jù)口B和控制口C的低4位組成。數(shù)據(jù)口的輸入輸出都是鎖存的，與方式0不同，由控制字來(lái)決定它是作為輸入還是輸出。C口的相應(yīng)位用于寄存數(shù)據(jù)傳送中所需的狀態(tài)信號(hào)和控制信息。方式2為雙向輸入輸出方式。本方式只有A組可以使用。此時(shí)A口為輸入輸出雙向口，C口中的5位（PC3-PC7）作為A口的控制位。在本系統(tǒng)中，8255A的三個(gè)端口均工作于方式0,全部為輸出口。2）對(duì)8259A芯片的介紹：一個(gè)8259A芯片的可以接最多8個(gè)中斷源，但由于可以將2個(gè)或多個(gè)8259A芯片級(jí)連（cascade），并且最多可以級(jí)連到9個(gè)，所以最多可以接64個(gè)中斷源。早期，IBMPC/XT只有1個(gè)8259A，.但設(shè)計(jì)師們馬上意識(shí)到這是不夠的，于是到了IBMPC/AT，8259A被增加到2個(gè)以適應(yīng)更多外部設(shè)備的需要，其中一

個(gè)被稱作Master，另外一個(gè)被稱作Slave，Slave以級(jí)連的方式連接在Master上。女口今絕大多數(shù)的PC都擁有兩個(gè)8259A，這樣最多可以接收15個(gè)中斷源。8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：D0—D7數(shù)據(jù)總—k線控制斗器-RD-WRA0—CSCAS0 ?D0—D7數(shù)據(jù)總—k線控制斗器-RD-WRA0—CSCAS0 ?CAS1* .CAS2級(jí)聯(lián)緩沖器/比較器SP/-EN1-INTAINT控制邏輯01234567RRRRRRRRIIIIIIII: 弐 中斷屏蔽寄存器IMR內(nèi)部總線3）對(duì)8253芯片的介紹：可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)控制器器8253芯片具有定時(shí)、計(jì)數(shù)雙功能。它由數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器、讀/寫控制器、控制字寄存器及3個(gè)計(jì)數(shù)通道組成，共有24條引腳，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)流程圖及引腳信號(hào)如圖：CUC0GATEDOI.ITO—*01.IT1CS控制字01.IT2計(jì)數(shù)通道1讀/寫邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器向部數(shù)據(jù)總線D7~IiOA1計(jì)數(shù)ioo計(jì)數(shù)<—GATE2<—GATE1cncri oi.rrri+GATEDGNIi1CUC0GATEDOI.ITO—*01.IT1CS控制字01.IT2計(jì)數(shù)通道1讀/寫邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器向部數(shù)據(jù)總線D7~IiOA1計(jì)數(shù)ioo計(jì)數(shù)<—GATE2<—GATE1cncri oi.rrri+GATEDGNIi12422332242152068253 19T1881T916101511141213弋 Vcc WR M■< A1 Au龍 GLK2 >01.H2 GATE2 CU：1 GATE1 v01.IT18253引腳圖82538253引腳圖數(shù)據(jù)總線緩沖存儲(chǔ)器由8位雙向三態(tài)緩沖存儲(chǔ)器構(gòu)成，是CUP與8253之間交換信息的必經(jīng)之路。讀/寫控制器接受CPU送入的讀/寫控制信號(hào)，并完成對(duì)芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能，因此，它實(shí)際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。可接受的控制信號(hào)：（1） A”。一端口選擇信號(hào)，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個(gè)獨(dú)立的通道，和一個(gè)控制字寄存器，它們構(gòu)成8253芯片的4個(gè)端口，CPU可對(duì)3個(gè)通道進(jìn)行讀/寫操作，對(duì)控制字寄存器進(jìn)行寫操作。（2） CS—片選信號(hào)，由CPU輸入，低電平有效，通常由端口地址的高位地址譯碼形成。（3） RD、WR—讀/寫控制命令，由CPU輸入，低電平有效。RD有效時(shí)，CPU讀取由AAq所選定的通道內(nèi)計(jì)數(shù)的內(nèi)容。WR有效時(shí)，CPU將計(jì)數(shù)值寫入各個(gè)通道的計(jì)數(shù)器中，或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中。8253內(nèi)部包含3個(gè)功能完全相同的通道，每個(gè)通道內(nèi)部設(shè)有一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)。與此計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)，每個(gè)通道內(nèi)設(shè)有一個(gè)16位計(jì)數(shù)值鎖存器，必要時(shí)用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)值。當(dāng)某通道用作計(jì)數(shù)器時(shí)，應(yīng)將要求計(jì)數(shù)的次數(shù)預(yù)置到該通道的計(jì)數(shù)器中，被計(jì)數(shù)的事件以脈沖方式從CLK端輸入，每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器內(nèi)容減“1”，待計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”，iOUT端將有輸出，表示計(jì)數(shù)次數(shù)到。i當(dāng)某通道用作定時(shí)器時(shí)，由CLK端輸入一定頻率的時(shí)鐘脈沖。根據(jù)要求定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)i短確定所需的計(jì)數(shù)值，并預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器內(nèi)容減1”，待計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”，OUT端將有輸出，表示定時(shí)時(shí)間到。i控制字寄存器用來(lái)存放由CPU寫入8253的方式選擇控制字，由它來(lái)定義8253中各通道的工作方式。D7DiD7DiDiDyD3DiOnSCiSCoRLiRLo陸MeMoBCD+ >V-— If1：BCD計(jì)數(shù)1th2進(jìn)制計(jì)數(shù)-000：方式0001；齊式1jX10：方式2]XII：卡式3100；方式400：計(jì)數(shù)器鎖存，供CPU讀1101：方式于01：只讀/寫計(jì)薇器低字節(jié)10=只讀/寫計(jì)數(shù)器高字節(jié)11:先詢寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)，后讀/寫高字節(jié)00=選捧通道001：選擇通道1 710：選擇通道2I11;無(wú)效82越的控制字sq、SC位用來(lái)選擇通道，RL.RL°位用來(lái)定義對(duì)所選通道中的計(jì)數(shù)器的操作，BCD位用來(lái)定義是采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)還是十進(jìn)制計(jì)數(shù)，M2MM位用來(lái)定義所選通道的6種工作方式。4）對(duì)8253的工作方式的分析：8253可以工作在方式0到方式5，常用的有方式2頻率發(fā)生器方式和方式3方波發(fā)生器方式。在方式2時(shí)，當(dāng)初值裝入后，OUT變?yōu)楦撸挥?jì)數(shù)結(jié)束，OUT變?yōu)榈汀Ｔ摲绞较氯绻?jì)數(shù)未結(jié)束，但GATE為低時(shí)，立即停止計(jì)數(shù)，將OUT變?yōu)楦?；?dāng)GATE再變高時(shí)，便啟動(dòng)一次新的計(jì)數(shù)周期。在方式3時(shí)，當(dāng)裝入初值后，在GATE上升沿啟動(dòng)計(jì)數(shù)，OUT輸出高電平；當(dāng)計(jì)數(shù)完成一半時(shí)，OUT輸出低電平。在本系統(tǒng)中，8253A工作于方式3方波發(fā)生器方式。四、總體設(shè)計(jì)框圖五、緊急處理流程圖六、硬件原理圖g七、程序代碼DATASEGMENT;設(shè)置數(shù)據(jù)段，以及端口地址分配PORTAEQU218HPORTBEQU219HPORTCEQU21AHPTCON8255EQU21BHPORT0EQU238HPORT1EQU239HPORT2EQU240HPTCON8253EQU241HDATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODEINIT: MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,PTCON8253MOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,PORTOMOVAX,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,96H

OUTDX,ALMOVDX,PORT2MOVAL,64HOUTDX,AL;通道2工作方式3周期Is8253初始化完成MOVDX,PTCON8255MOVAL,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STA:MOVDX,PORTAMOVAL,0A0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,50HOUTDX,AL;南北綠燈亮，東西紅燈亮MOVDX,PORT1MOVAX,0BB8HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL;8253通道1賦值開(kāi)始計(jì)時(shí)SCAN1:MOVAL,0MOVDX,PTCON8255MOVAL,90HOUTDX,ALMOVDX,PORTAINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,1JNZSCAN1；掃描PA7口FLA1:MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,50HOUTDX,ALMOVCX,0TESTI:MOVDX,PTCON8255；檢測(cè)PB7MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXANDAL,0FHMOVAH,ALMOVDX,PTCON8255MOVAL,82HOUTDX,ALMOVDX,PORTBINAL,DXANDAL,0FHXORAL,AHADDCL,ALCMPCL,9JNZTESTI;閃爍3次MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTAMOVAL,50HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0A0H;南北紅燈亮，東西綠燈亮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,0FHJNZSCAN2FLA2: MOVDX,PTCON8255MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,PORTCMOVAL,0F0HOUTDX,ALMOVDX,PORTBMOVAL,0A0HOUTDX,ALTEST2:MOVDX,PTCON8255MOVAL,88HOUTDX,ALMOVDX,PORTCINAL,DXANDAL,0FHMOVAH,ALMOVDX,PTCON8255MOVAL,88HOUTDX,ALMOVDX,PORTCINAL,DXANDAL,0FHXORAL,AHADDCL,ALCMPCL,9JNZTEST2;閃爍3次CODEENDSENDSTA八、 設(shè)計(jì)小結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我們熟悉了8086、8259、8253、8255、8282以及38譯碼器和門電路的功能和應(yīng)用。學(xué)會(huì)了用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)程序的方法。在設(shè)計(jì)時(shí)遇到了很多難題，但我還是通過(guò)查書