8255交通灯单片机课程设计

《单片机原理与应用》课程设计报告题目：简单交通灯控制系统专业：班级：学号：姓名：天津理工大学中环信息学院计算机工程系2011年12月29日交通灯控制系统设计摘要设计一个交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态东南西北均为红灯，持续时间为2s；然后转为状态1(10s)，为东西红、南北绿；状态2(3s)东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3(15s)，为东西绿、南北红；状态4(3s)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态1，依此循环。如遇到特殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用LED用倒计时方式显示各路口亮灯时间。关键词：单片机，交通灯，应急开关，LED1绪论1.1设计背景红绿交通灯自动控制系统在城市十字（或丁字）路口有着广泛的应用。随着社会的进步，人们生活水平的提高，私家车数量会不断增加，对城市交通带来前所为有的压力。道路建设也将随之发展，错综复杂的道路将不段增多。为维持稳定的交通秩序，红绿灯自动控制系统将得到更为广泛的应用。现在实际应用的红绿灯系统中一般没有倒计时功能，使司机和行人不知道指示灯还有多久将会改变现有状态。本设计应用基本数字电路知识，采用LED灯作红、绿、黄三交通灯，用七段数码管作同步倒计时显示。实现两方向通行时间不相等的控制并配有倒计时。1.2设计目的熟悉单片机控制系统，并了解系统设计的一般规律。掌握8255芯片的结构及编程方法。熟悉模拟交通灯控制的实现方法。1.3设计任务及要求设计一个交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态东南西北均为红灯，持续时间为2s；然后转为状态1(10s)，为东西红、南北绿；状态2(3s)东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3(15s)，为东西绿、南北红；状态4(3s)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态1，依此循环。如遇到特殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用LED用倒计时方式显示各路口亮灯时间。2设计使用的仪器和设备2.1达爱思教仪本实验采用达爱思教仪型号是Dais-PG206FD2.2八段数码管数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管，2.38255芯片8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（8255引脚如图1，8255编程模式如图2）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。图18255引脚图28255编程模式3系统硬件设计方案3.1系统硬件方案框图交通灯系统硬件方案框图如图(3)图3交通灯系统硬件方案框图3.2电路原理图电路原理图是借鉴外部中断实验（急救车与交通灯）修改的如图4，增加P2.1连接K1和P2.2连接K2。如遇到特殊情况，可拨动应急开关K1，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后拨动另一个开关K2，系统返回继续运行。图4交通灯与急救车键盘控制模块8255单片机交通灯控制系统八段管倒计时模块八段管信息演示模块接口电路交通灯演示模块紧急中断模块3.3相关知识及原理介绍8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255特性：(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.(2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态东南西北均为红灯，持续时间为2s；然后转为状态1(10s)，为东西红、南北绿；状态2(3s)东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3(15s)，为东西绿、南北红；状态4(3s)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态1，依此循环。如遇到特殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用LED用倒计时方式显示各路口亮灯时间。4系统软件设计方案4.1工具介绍汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM，TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。大多数情况下Linux程序员不需要使用汇编语言，因为即便是硬件驱动这样的底层程序在Linux操作系统中也可以完全用C语言来实现，再加上GCC这一优秀的编译器目前已经能够对最终生成的代码进行很好的优化，的确有足够的理由让我们可以暂时将汇编语言抛在一边了。但实际情况是Linux程序员有时还是需要使用汇编，或者不得不使用汇编，理由很简单：精简、高效和libc无关性。假设要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只有汇编语言能帮上忙了。汇编语言源程序的设计步骤：（1）拟制设计任务书（2）建立数学模型（3）确立算法（4）绘制程序流程图（5）编制汇编语言源程序（6）上机调试单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机如图（5）图5单片机4.2程序流程图交通灯控制系统流程框图如图6，如遇到特殊情况外部中断子程序框图如图7图6主程序流程框图图7外部中断子程序框图开始开外中断状态3(15s)，为东西绿、南北红状态1(10s)，为东西红、南北绿状态2(3s)东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次初始状态东西南北都是红灯(2s)状态4(3s)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变外部中断入口保护现场东西,南北都亮红灯特殊车辆通过，拨动开关恢复现场中断返回4.3程序源代码及注释CS8255EQU0FFFFh;8255命令控制口OUTSEGEQU0FFFCh;字形控制口OUTBITEQU0FFFDh;字位/键扫控制口SECONDEQU30HNUMEQU31HTIMEEQU32HTIME1EQU33HORG0000H;主程序的入口地址LJMPMAIN;跳转到主程序的开始处ORG0003H;外部中断0的中断程序入口地址LJMPINTORG000BH;定时器0的中断程序入口地址LJMPT0_INT;跳转到中断服务程序处MAIN:MOVSP,#50HMOVTCON,#01h;下降沿,IT0MOVIE,#8FH;CPU开中断，允许T0中断，T1中断和外部中断1中断MOVTMOD,#51H;设置T1为计数方式,T0为定时方式，且都工作于模式1MOVDPTR,#CS8255MOVA,#80H;给8255赋初值，8255工作于方式0MOVX@DPTR,AMOVR3,#5LCALLDISPLCALLDELAY;-------------------------------------------Na:SETBTR0;启动T0计时器Na0:MOVR3,#02h;东西方向禁止，南北方向通行MOVP1,#0DBH;置8255A口，东西南北方向红灯亮Na2:CJNER3,#00H,Na2;比较SECOND中的值是否为0，不为0转到当前指令处执行;-------------------------------------------N00:MOVR3,#0ah;东西方向禁止，南北方向通行10sMOVP1,#0ddH;置8255A口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮N02:CJNER3,#00H,N02;比较SECOND中的值是否为0，不为0转到当前指令处执行;------黄灯闪烁3秒程序------MOVR3,#3N1:MOVP1,#0DEH;置P1口，东西，南北方向黄灯亮N11:MOVR4,#00HN12:CJNER4,#7DH,$;黄灯持续亮0.5秒N13:MOVP1,#0DFH;置P1口，南北方向黄灯灭N14:MOVR4,#00HCJNER4,#7DH,$;黄灯持续灭0.5秒CJNER3,#00H,N1;闪烁时间达3秒则退出;------------------------------------------------------------N2:MOVR7,#00HMOVR3,#0fh;东西通行，南北禁止15sMOVP1,#0EBH;置P1口，东西方向绿灯灭，南北方向红灯亮N22:CJNER3,#00H,N22;------黄灯闪烁3秒程序------MOVR3,#03HN3:MOVP1,#0F3H;置P1口，东西，南北方向黄灯亮N31:MOVR4,#00HCJNER4,#7DH,$;黄灯持续亮0.5秒N32:MOVP1,#0FBH;置P1口，南北方向黄灯灭N33:MOVR4,#00HCJNER4,#7DH,$;黄灯持续灭0.5秒CJNER3,#00H,N3;闪烁时间达3秒则退出;---------------------------N41:MOVR7,#00HMOVR3,#03h;东西通行，南北禁止3sMOVP1,#0bBH;置P1口，东西方向绿灯灭，南北方向红灯亮N42:CJNER3,#00H,N42SJMPN00;------1秒延时子程序-------T0_INT:MOVTL0,#9AH;给定时器T0送定时10ms的初值MOVTH0,#0F1HINCR4INCR5CJNER5,#0FAH,T01;判断延时是否够一秒，不够则调用显示子程序MOVR5,#00H;R5清零DECR3;倒计时初值减一T01:ACALLDISP;调用显示子程序RETI;中断返回INT:PUSHPSWMOVTIME1,R3MOVNUM,P1MOVP1,#1BHI1:;CALLDELAY1JBP3.1,I1MOVR3,TIME1MOVP1,NUMPOPPSWRETI;------显示子程序------DISP:MOVB,#0AHMOVA,R3;SECOND中值二转十显示转换DIVABMOVR0,AMOVR2,#00000010b;Loop:MOVDPTR,#OUTBITCLRAMOVX@DPTR,A;关所有八段管MOVDPTR,#LEDMAPMOVA,R0MOVCA,@A+DPTRMOVDPTR,#OUTS