微机原理实验交通灯控制实验

课程设计课程设计名称：交通灯控制实验专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：2014.12.22---2015.1.2微机原理专业课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目交通灯控制实验课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师同组姓名主要内容L7、L6、L5作为南北路口的交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口的交通灯与PC2、PC1、PC0相连。编程使六个灯按交通灯变化规律亮灭。任务要求1：掌握并理解芯片8255和8253计时器工作原理2：掌握并理解源程序和程序中的函数3：熟悉8255内部结构和与单片机的接口逻辑,掌握8255芯片的3种工作方式。4：了解单片机外围芯片8255的工作原理、初始化编程以及输入、输出程序设计方法参考文献《微型计算机原理及运用》谭浩强清华大学出版社《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术》陈涛机械工业出版社《微机接口技术应用》审查意见指导教师签字：教研室主任签字：年月日一：设计的目的和内容1目的：通过并行接口8255实现十字路口交通灯的模拟控制,进一步掌握对并行口的使用。2内容：如图1，L7、L6、L5作为南北路口的交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口的交通灯与PC2、PC1、PC0相连。编程使六个灯按交通灯变化规律亮灭。图1二：设计思想：在选择循环的时间上，老师上课时说过，长延时可以采用双层嵌套，外层嵌套为0FFFFH，内层嵌套为4000H，我在编程时外层送进了0，相当于初值为65536，内层送进了4000H。为了达到闪烁和延时的区别，我在编闪烁的程序时，给外层嵌套送入初值3000H，内层0100H（这是我通过实验的结果）。人眼感觉闪烁的效果只是短延时的结果此方案是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。如上图所示，红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接南，东，北，西路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30S定时到。OUT2产生1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。三：设计方案与硬件连接设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H；通道1为04A2H；通道2为04A4H；命令控制口为04A6H。黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波，8255控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方式，理论设计输出周期为0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。四：程序流程图开始设置8255A口输出C口输出南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮长延时长延时南北路口黄灯亮，东西路口红灯亮南北路口红灯亮，东西路口绿灯亮南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮是否有键按下？返回DOS五：程序分析1：源程序datasegmentio8255aequ28ahio8255bequ28bhportc1db24h,44h,04h,44h,04h,44h,04h;六个灯可能db81h,82h,80h,82h,80h,82h,80h;的状态数据db0ffh;结束标志dataendscodesegmentassumecs:code,ds:datastart:movax,datamovds,axmovdx,io8255bmoval,90houtdx,al;设置8255为C口输出movdx,io8255are_on:movbx,0on:moval,portc1[bx]cmpal,0ffhjzre_onoutdx,al;点亮相应的灯incbxmovcx,200;参数赋初值testal,21h;是否有绿灯亮jzde1;没有,短延时movcx,2000;有,长延时de1:movdi,9000;di赋初值9000de0:decdi;减1计数jnzde0;di不为0loopde1pushdxmovah,06hmovdl,0ffhint21hpopdxjzon;没有,转到onexit:movah,4ch;返回int21hcodeendsendstart可通过对cx的初始值设定来改变黄色灯亮的时间间隔来改变红灯亮的时间长度。2：调用函数分析中断-中断函数简介1、EnableIntr;语法:BOOLEnableIntr();功能描述:将微机实验装置的中断输入设为有效，执行此函数后，PLX9054将接受微机实验装置上的中断请求，然后根据该请求申请一个PCI中断。参数:无返回值:如果成功，则返回True，否则返回False备注:应用程序在调用该函数之前，必须先调用Startup函数。2、DisableIntr;语法:BOOLDisableIntr();功能描述:将微机实验装置的中断输入设为无效，执行此函数后，PLX9054将不相应微机实验装置上的中断请求参数:无返回值:如果成功，则返回True，否则返回False备注:应用程序在调用该函数之前，必须先调用Startup函数。3、RegisterISR;语法:BOOLRegisterISR(ISR_ROUTINEpfuncISR);功能描述:注册中断服务程序，当微机实验箱上的中断输入有效时，且实验箱上的中断输入使能，程序将会执行该中断服务程序。参数:pfuncISR:该参数即为中断服务函数名返回值:如果成功，则返回True，否则返回False备注:应用程序在调用该函数之前，必须先调用Startup函数六：调试记录及结果分析1：本电路没有设置显示倒计时的七段LED数码管，如果应用到街道上，不利于司机、行人把握2：在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。如果是放到一个大的交通灯系统中，会影响到各个交通灯的运行时间，可能整个系统对交通的指挥调度会大大偏离理论计算，不能有效地防止和消除交通堵塞现象；3：当出现紧急情况，在特种车（如消防车、救护车）正要通过时，这种编程方式就不能完成；但是，可以看到以上方案的一般性，只要将程序里的数据排列或规律稍加修改就可应用到任何一个路口的某一个方向上的交通灯上了，可移植性很强。七：参考资料《微型计算机原理及运用》谭浩强清华大学出版社《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术》陈涛机械工业出版社《微机接口技术应用》八：芯片资料1．82558255的内部结构8255A是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片按功能可把8255A分为三个逻辑电路部分，即：口电路、总线接口电路和控制逻辑电路。（1）口电路8255A共有三个8位口，其中A口和B口是单纯的数据口，供数据I/O使用。而C口则既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现A口和B口的控制功能。数据传送中A口所需的控制信号由C口高位部分（PC7～PC4）提供，因此把A口和C口高位部分合在一起称之为A组；同样理由把B口和C口低位部分（PC3～PC0）合在一起称之为B组。（2）总线接口电路总线接口电路用于实现8255A和单片微机的信号连接。其中包括：（a）数据总线缓冲器数据总线缓冲器为8位双向三态缓冲器，可直接和80C51的数据线相连，与I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。（b）读/写控制逻辑与读写有关的控制信号有CS—片选信号（低电平有效）RD—读信号（低电平有效）WR—写信号（低电平有效）A0、A1—端口选择信号。8255A共有四个可寻址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用二位地址编码即可实现选择。参见下表。RESET—复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除，各端口被置为输入方式。读写控制逻辑用于实现8255A的硬件管理：芯片的选择，口的寻址以及规定各端口和单片微机之间的数据传送方向。（c）控制逻辑电路控制逻辑电路包括A组控制和B组控制，合在一起构成8位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字8255A工作方式及数据I/O操作（1）8255A的工作方式8255A共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2.（a）方式0基本输入/输出方式方式0下，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。（b）方式1选通输入/输出方式A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。具体定义见表7–2。可见A口和B口的联络信号都是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使用，则还剩下2位口线，这两位口线仍然可以进行位状态的输入输出。方式1适用于查询或中断方式的数据输入/输出。（c）方式2双向数据传送方式只有A口才能选择这种工作方式，这时A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的五位线作控制线，信号定义如表7–2所示。方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，则B口只能工作于方式0.（2）数据输入操作用于输入操作的联络信号有：STB(StroBe)—选通脉冲，输入，低电平有效。当外设送来STB信号时，输入数据装入8255A的锁存器。IBF(InputBufferFull)—输入缓冲器满信号，输出，高电平有效。IBF信号有效，表明数据已装入锁存器，因此它是一个状态信号。INTR(INTerruptRequest)—中断请求信号，高电平有效，当IBF数据输入过程：当外设准备好数据输入后，发出信号，输入的数据送入缓冲器。然后IBF信号有效。如使用查询方式，则IBF即作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，当信号由低变高时，产生INTR信号，向单片微机发出中断。单片微机在响应中断后执行中断服务程序时读入数据，并使INTR信号变低，同时也使IBF信号同时变低。以通知外设准备下一次数据输入。（3）数据输出操作用于数据输出操作的联络信号有：ACK(ACKnowledge)—外设响应信号输入，低电平有效。当外设取走输出数据，并处理完毕后向单片微机发回的响应信号为高，信号由低变高(后沿)时，中断请求信号有效。向单片微机发出中断请求。OBF（OutputBufferFull）——输出缓冲器满信号，输出，低电平有效。当单片微机把输出数据写入8255A锁存器后，该信号有效，并送去启动外设以接收