交通信號燈控制課程設計

1、<p>　　課題名稱_________________________________</p><p>　　所在院系_________________________________</p><p>　　班 級_________________________________</p><p>　　學 號_____________________

2、____________</p><p>　　姓 名_________________________________</p><p>　　指導老師_________________________________</p><p>　　時 間_________________________________</p><p><

3、;b>　　目 錄</b></p><p>　　一 概 述 ………………………………………………… 3</p><p>　　二　設計內容與要求 ……………………………………… 4 </p><p>　　三　設計思想 ……………………………………………… 5 </p><p>　　四　教學實驗系統(tǒng)連

4、線 …………………………………… 6 </p><p>　　五　所用芯片工作原理 …………………………………… 6 </p><p>　　六　實驗連線圖 …………………………………………… 7 </p><p>　　七　程序流程圖 …………………………………………… 7 </p><p>　　八　程序源代碼 …

5、………………………………………… 11 </p><p>　　九　設計心得 ……………………………………………… 15 </p><p><b>　　概述</b></p><p>　　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鍵。當前，國內大多數(shù)城市正在采用“自動

6、”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈—黃燈—綠燈”轉換間隔，并自動切換。它們一般由通行與禁止時間控制、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈三部分組成。交通燈的時間控制，以固定時間值預先“固化”在單片機中，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雜的、高度非線性的、隨機的，還經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。它不會因當前道路上通行車輛數(shù)的實際情況而變

7、化，其最大的缺陷就在于當路況發(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，重者直接導致交通堵塞，導致城市交通效率的下降。         本次課程設計有一個十字路口，1，3為南北方向，2，4為東西方向，每個路口各有紅、黃、綠三個交通信號燈。用紅黃綠三個彩色發(fā)光二極管模擬控制交通信號。紅、黃、綠燈接通時間分別為5秒、2秒、5秒。</p

8、><p><b>　　二、設計內容與要求</b></p><p><b>　　1、設計要求</b></p><p>　　假設有一個十字路口，1，3為南北方向，2，4為東西方向，每個路口各有紅、黃、綠三個交通信號燈。用紅黃綠三個彩色發(fā)光二極管模擬控制交通信號。紅、黃、綠燈接通時間分別為5秒、2秒、5秒。</p>&

9、lt;p><b>　　2、設計內容</b></p><p>　　用8255的B端口和C端口控制12個LED發(fā)光二極管的, 發(fā)光二極管輸入為“0”時點亮；為“1”時熄滅。8255應工作于模式0輸出狀態(tài)。</p><p>　　十字路口紅、綠燈通電方式如下表：</p><p>　　十字路口紅、綠燈通電方式</p><p>

10、;　?。?）交通燈的時間控制</p><p>　　時間控制有兩種方法：</p><p><b>　　1)硬件定時；</b></p><p>　　2)用軟件延時，調用軟件延時子程序。</p><p><b>　　三、設計思想</b></p><p>　　用實驗系統(tǒng)8255A實現(xiàn)

11、對信號燈的控制（所用端口自定）；2位數(shù)碼顯示用8255A實現(xiàn)控制。</p><p>　　用實驗系統(tǒng)8235的計數(shù)器2定時向實驗系統(tǒng)主片8259A的IRQ7請求中斷，以實現(xiàn)要求的5秒鐘、2秒鐘和5秒鐘的定時。實驗系統(tǒng)8235的計數(shù)器2的CLK2接OPCLK，頻率為1.19318MHZ；GATE2已接 +5V；定時采用軟硬件相結合的方式實現(xiàn)。</p><p>　?、?用實驗系統(tǒng)的發(fā)光二極管模擬

12、紅綠燈。     注：8259A的端口地址為：218H、219H         8255A的端口地址為：端口A-200H、端口B-201H、端口</p><p>　　C-202H、控制端口-203H</p><p>　　8253的端口地址為：計數(shù)器0-208H、計數(shù)

13、器1-209H、計數(shù)器2-20aH、控制寄存器 0-20bH。</p><p>　　設計數(shù)器0的計數(shù)初值為25000，由于CLK0接脈沖信號，頻率為2.5MHZ，所以每10ms中斷一次。利用CX對不同的狀態(tài)時間計數(shù)，用來實現(xiàn)計數(shù)器0對5秒鐘，2秒鐘，5秒鐘的定時。中斷子程序分為數(shù)碼顯示刷新部分和紅綠黃燈各種狀態(tài)切換部分。每進入中斷即刷新LED顯示。用對于東西車道和南北車道黃燈閃爍利用標志位判斷實現(xiàn)，滿足比較條件就

14、暗，不滿足條件就亮。</p><p>　　四、教學實驗系統(tǒng)連線</p><p>　　五、所用芯片工作原理</p><p>　　8253計數(shù)的起停由8255的PA0控制，8255的PA0輸出1時，8253開始計數(shù)，交通燈按正常狀態(tài)切換工作，PA0輸出0時，計數(shù)器停止工作，交通燈不再按正常狀態(tài)切換。8253開始計數(shù)后每100ms發(fā)出一個中斷申請信號，在中斷子程序中先刷新

15、數(shù)碼管，然后判斷當前狀態(tài)，進入相應的處理程序進行處理。當有緊急情況時進入外部中斷服務子程序，先讓8253停止計數(shù)，然后點亮所有的紅燈，下一次外部中斷處理時，恢復原來的交通燈狀況，啟動8253開始工作。</p><p><b>　　六、實驗連線圖</b></p><p><b>　　8255接口電路</b></p><p>

16、<b>　　七、程序流程圖</b></p><p>　　主程序負責系統(tǒng)的初始化，然后數(shù)碼管數(shù)據(jù)輸出顯示，同時檢測PC鍵盤按鍵，有按鍵就退出程序。主程序的流程圖如圖1示。</p><p>　　系統(tǒng)初始化包括8253的初始化，8255的初始化，中斷向量初始化以及設置交通燈工作的初始狀態(tài)。8253定時的時間是100ms，clk0的輸入時鐘f＝46875hz，所以計數(shù)初值為1

17、24FH。</p><p>　　圖1 主程序的流程圖</p><p>　　定時中斷子程序是本設計的重點，負責完成數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新和各個狀態(tài)的處理切換。中斷子程序包括數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新程序和各狀態(tài)處理程序。中斷程序的流程圖如圖2所示。</p><p>　　數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)刷新子程序是實現(xiàn)倒計時5s，用LEDOUT表示輸出的數(shù)據(jù)，cnt用來軟件計時1s，就是計數(shù)50個1

18、00ms。LED輸出是要將輸出的數(shù)據(jù)轉化為段選碼。LED數(shù)碼管倒計時顯示子程序的流程圖如圖3所示。</p><p>　　根據(jù)當前的狀態(tài)跳轉到相應的處理程序，在處理程序中完成定時和狀態(tài)的切換。狀態(tài)1和3的流程是一樣的，先點亮對應的交通燈，再判斷定時到了就可以切換了。狀態(tài)2和4要實現(xiàn)黃燈的閃爍，間隔點亮和熄滅就可以了。狀態(tài)1和3處理程序的流程圖（以狀態(tài)1為例）如圖4所示，其中NUM是狀態(tài)1對應的PC口輸出，見前面的表

19、中介紹。狀態(tài)2和4處理程序（以狀態(tài)1為例）的流程圖如圖5所示，其中NUM1和NUM2是狀態(tài)1對應的PC口輸出。</p><p>　　外部中斷服務子程序主要用來處理緊急情況，將2個方向的車都停止運行，點亮所有紅燈。下次中斷來時恢復以前的狀態(tài)。用一個標志位FLAG判斷是第一次進入還是恢復狀態(tài)。外部中斷服務子程序的流程圖見圖6所示。</p><p><b>　　八、程序源代碼</

20、b></p><p>　　本次設計中，選用8235的計數(shù)器0定時向實驗系統(tǒng)主片8259A的IRQ0請求中斷。設置8253的計數(shù)器0每100ms請求一次中斷，工作于模式3；8255的A端口控制交通燈；數(shù)碼管驅動程序采用指導老師提供的程序。初始化程序：</p><p>　　DATA SEGMENT LED DB   3FH,06H,5BH,4FH,66H,6D

21、H,7DH,07H        ；存放七段代碼表 DB   7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H        D1 EQU 10HD2       EQU 2

22、00H             ；8255A端口AEA EQU 200H                ；8259端口地址EE EQU 203H

23、CONTROL EQU 20bH           ；8253端口地址COUNT0   EQU 208H COUNT1   EQU 209H            &

24、#160;     COUNT2   EQU 20aHZ8279     EQU        222HD8279     EQU       

25、; 220HLEDMOD    EQU        00    ;左邊輸入,八位顯示外部譯碼八位顯示LEDFEQ    EQU        38H   ;掃描頻率DATA EN

26、DSCODE </p><p>　　*******************************************</p><p>　　START: MOV AX,0MOV DS,AXMOV AX,OFFSET IRQ0ADD AX,2000HMOV SI,0FH*4MOV [SI],AXMOV AX,0MOV [SI+2],AXIN AL,218HAND

27、AL,7FHOUT 219H,ALCLIMOV AL,80H         ;初始化8255OUT EE,ALMOV AL,00OUT EA,ALMOV AL,0f0HOUT EA,AL            

28、0; MOV    DX,218H       ;8259初始化MOV    AL,00010010bOUT    DX,ALMOV    AL,08HMOV    DX,219HOUT  

29、;  DX,AL    MOV      DX,203H     ;設置為全輸出MOV      AL,80HOUT      DX,ALMOV    

30、;  DX,200HMOV      AL,0ffhOUT      DX,AL        ;清LEDMOV      DX,200H      ;全

31、紅M</p><p><b>　　九、課程設計總結</b></p><p>　　在本次設計中，使用了8259A中斷控制器、8253計數(shù)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計時、分別控制。在設計中掌握的計算機接口設計的基本方法、鍛煉了團隊合作的能力。</p><p>　　本次設計中，對MCS-51單片機又有了更深的認識。

32、MCS-51單片機內部有兩個可編程定時器/計數(shù)器T0和T1，每個定時器/計數(shù)器有四種工作方式：方式0~方式3。方式0是13位的定時器/計數(shù)器，方式1是16位的定時器/計數(shù)器，方式2是初值重載的8位定時器/計數(shù)器，方式3只適用于T0，將T0分為兩個獨立的定時器/計數(shù)器，同時T1可以作為串行接口波特率發(fā)生器。不同位數(shù)的定時器/計數(shù)器其最大計數(shù)值也不同。</p><p>　　對于定時器/計數(shù)器的編程包括設置方式寄存器、

33、初值及控制寄存器（可位尋址）。初值由定時時間及定時器/計數(shù)器的位數(shù)決定。本次設計通過用以上四種工作方式設計100ms定時實例來對紅綠燈的轉換定時，不但要對硬件的控制，同時也運用了秒表的控制原理。</p><p>　　中斷是指當機器正在執(zhí)行程序的過程中，一旦遇到某些異常情況或特殊請求時，暫停正在執(zhí)行的程序，轉入必要的處理（中斷服務子程序），處理完畢后，再返回到原來被停止程序的間斷處（斷點）繼續(xù)執(zhí)行。中斷請求的優(yōu)先級

34、由用戶編程和內部優(yōu)先級共同確定，中斷編程包括中斷入口地址設置、中斷源優(yōu)先級設置、中斷開放或關閉、中斷服務子程序等。</p><p>　　通過這次的設計，本人對《匯編語言》和在大一的時候學習的《邏輯語言和邏輯系統(tǒng)》得到了很好的實踐，并對《微機原理與接口技術》的理解有了更深的認識，我相信自己會把這些理論知識很好的運用的生活中去的。</p><p><b>　　十 參考文獻</