微機原理交通燈課程設(shè)計---交通信號燈的設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目 交通信號燈的設(shè)計 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　運用了8086CPU芯片以及74273芯片、74154芯片和鍵盤、顯示器等輔助硬件電路，進行了交通信號燈的設(shè)計。進行了軟件設(shè)計并編寫

2、了源程序。該信號燈具有十字路口信號指示的功能，并且通過對顏色和時間的設(shè)置，可對顏色和時間的長短進行調(diào)整分析了現(xiàn)代交通和管理問題的現(xiàn)狀結(jié)合城鄉(xiāng)交通的實際情況設(shè)計出來的一種簡單實用的交通信號燈的設(shè)計方案</p><p>　　關(guān)鍵詞：；交通信號燈；8086微機系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 、概述………………

3、……………………………………………………………………3</p><p>　　二、總體設(shè)計方案及說明………………………………………………………………4</p><p>　　三 、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計……………………………………………………………………5</p><p>　　2.1 8086CPU的工作原理………………………………………………………………5</p&g

4、t;<p>　　2.2 74154芯片的工作原理……………………………………………………………5</p><p>　　2.3 74273芯片的工作原理……………………………………………………………6</p><p>　　2.4 交通燈的工作原理……………………………………………………………</p><p>　　2.5 交通燈的工作方式………………

5、……………………………………………… 8</p><p>　　四 、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計………………………………………………………………… 10</p><p>　　五 、課程設(shè)計體會……………………………………………………………………… 23</p><p>　　六 、參考文獻…………………………………………………………………………… 23</p>&l

6、t;p>　　附錄1：原理圖…………………………………………………………………………… 24 </p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1.目的：</b></p><p>　　通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，掌握系統(tǒng)總體控制方案的設(shè)計方法。使學(xué)生進一步掌握微型計算機應(yīng)

7、用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)方法，輸入/輸出(I/O)接口技術(shù)，應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)，并能結(jié)合專業(yè)設(shè)計簡單實用的微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)。針對課堂重點講授內(nèi)容使學(xué)生加深對微型計算機硬件原理的理解及提高匯編語言程序設(shè)計的能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計搭建了微機系統(tǒng)應(yīng)用平臺，提高學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)新能力</p><p><b>　　2. 要求：</b></p><p>　　1）給出系統(tǒng)設(shè)計方案；畫出硬

8、件連線圖，并說明工作原理；</p><p>　　2）畫出程序框圖并編寫程序。</p><p><b>　　總體設(shè)計方案與說明</b></p><p>　　本設(shè)計由以下四部分組成：8086CPU芯片、74273、74154和交通信號燈。其原理圖如圖所示。首先把想得到的字符通過編寫得到源程序，源程序經(jīng)過編譯之后送入8086CPU芯片，再通過鎖存器和

9、譯碼器找到相應(yīng)的模塊把數(shù)據(jù)通過交通信號燈顯示出來。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件部分設(shè)計</b></p><p>　　2.1 8086CPU工作原理</p><p>　　8086CPU是16位機，1 6位微處理器比8位微處理器有更大的尋址空間、更強的運算能力、更快的處理速 度和更完善的指令系統(tǒng)。1 6位微處理器比8位微處理器有更大的尋址

10、空間、 更強的運算能力、 更快的處理速 度和更完善的指令系統(tǒng)。芯片引腳為40根，20根地址線，16根數(shù)據(jù)線，其最大的地址空間為1MB。</p><p>　　8086從功能上來說可以分成兩個大部分，總線接口單元BIU和執(zhí)行單元EU。</p><p>　　BIU：負責(zé)與存儲器或I/O接口交換信息，即8086與存儲器或I/O接口之間的信息傳送，都是由BIU負責(zé)進行的，即：</p>

11、<p>　?。?）BIU從內(nèi)存的指定部分取出指令，送到指令隊列排隊。</p><p>　?。?）取出執(zhí)行指令時所需的操作數(shù)，送至EU部分。</p><p>　　EU：負責(zé)指令的執(zhí)行。</p><p>　　特點：將CPU分為兩個單元，可以使取指令和執(zhí)行指令同進行，減少了CPU為取指令而等待的時間，從而提高了CPU的利用率，提高了系統(tǒng)的運行速度。</p&

12、gt;<p>　　8086微處理器的引腳功能可分3部分：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線。</p><p>　?。?）地址/數(shù)據(jù)總線AD15-AD0</p><p>　　AD15-AD0:地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳，雙向，三態(tài)。 地址/數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用。在總線周期開始時（T1），用作地址總線的16位，給出內(nèi)存單元的地址；其他時間為數(shù)據(jù)總線，用于數(shù)據(jù)傳輸。</p><p

13、>　?。?）地址/狀態(tài)總線A19/S6-A16/S3 </p><p>　　A19/S6-A16/S3:地址/狀態(tài)總線復(fù)用引腳，輸出，三態(tài)。A19-A16：輸出訪問存儲器的20位地址的高4位地址A19-A16。8086的20條地址線訪問存儲器時可尋址1MB內(nèi)存單元；訪問外部設(shè)備時，只用16條地址A15-A0,可尋址64K個I/O端口。</p><p>　　2.2 74154 為 4

14、線－16 線譯碼器</p><p>　　74154 為 4 線－16 線譯碼器，當選通端（G1、G2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。 如果將G1和G2中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對輸出尋址，74LS154還可作1線-16線數(shù)據(jù)分配器。</p><p>　　2.3 74273芯片的工作原理</p><p>　　

15、74273就是一個8位的數(shù)據(jù)鎖存器</p><p>　　第1腳是復(fù)位腳，平時應(yīng)保持高電平；低電平時1Q~8Q輸出全部低電平，同時內(nèi)部寄存器全部清零。</p><p>　　1D~8D為數(shù)據(jù)輸入，在11腳（CLK）從低電平跳變到高電平時（即上跳沿），1D~8D被保存到74273寄存器中，同時1Q~8Q輸出對應(yīng)1D~8D的電平。</p><p>　　第1腳保持高電平，第1

16、1腳為低電平、高電平、高電平到低電平跳變（下跳沿）這些狀態(tài)對輸出1Q~8Q及74273內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)無影響。</p><p>　　2.4交通燈的工作原理</p><p>　　1  東西方向車輛放17s 。即東西方向綠燈和南北方向的紅燈同時點亮17s 。 </p><p>　　2  17s 后東西方向的紅綠燈以黃燈17秒 鐘以警示車輛將切換紅綠燈。此時 南北方向仍

17、維持紅燈點亮 。</p><p>　　3  東西方向的紅綠燈亮17秒鐘后轉(zhuǎn)為南北方向放行17秒鐘 。即東西方向的 紅燈和南北方向的綠燈同時點亮17秒鐘。 </p><p>　　4  南北方向放行 17秒鐘后轉(zhuǎn)為南北方向的紅綠燈的黃燈亮17秒鐘以警示將 切換紅綠燈 。此時東西方向仍維持紅燈點亮 。</p><p>　　5  南北方向的紅綠燈的黃燈亮17秒鐘后轉(zhuǎn)

18、為東西方向放行17秒鐘 。如此循環(huán)重復(fù) 。</p><p>　　2.5 交通燈的工作方式</p><p>　　十字路口信號燈東西向南北向各2組，每組用紅黃綠3只LED模擬交通信號燈。開始：南北紅燈、東西綠燈亮，之后南北紅燈、東西黃燈亮，然后南北綠燈、東西紅燈亮，然后南北黃燈、東西紅燈亮，返回開始。</p><p>　　四、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計</p>&l

19、t;p><b>　　系統(tǒng)軟件流程圖</b></p><p>　　程序編譯完成后運行————東西燈綠，南北紅17s——————東西黃，南北紅17s——————東西紅，南北綠17s——————東西紅，南北黃17s————重復(fù)</p><p><b>　　第二步</b></p><p><b>　　程序編譯完成后

20、運行</b></p><p>　　東西燈綠，南北紅17s</p><p>　　東西黃，南北紅17s</p><p>　　東西紅，南北綠17s</p><p>　　東西紅，南北黃17秒</p><p><b>　　源程序</b></p><p>　　.MODEL

21、 SMALL</p><p><b>　　.8086</b></p><p><b>　　.STACK</b></p><p><b>　　.CODE</b></p><p><b>　　.STARTUP</b></p><p>　

22、　START: MOV AX,ALL_LIGHT</p><p>　　MOV DX,0200H</p><p><b>　　MOV DX,AX</b></p><p>　　AGAIN: MOV SI,OFFSET SITUATION</p><p>　　MOV DX,0200H</p><p&

23、gt;　　NEXT: MOV AX,[SI]</p><p><b>　　OUT DX,AX</b></p><p>　　CALL DELAY1</p><p><b>　　ADD SI,2</b></p><p>　　MOV AX, [SI]</p><p>　　OUT

24、 DX, AX</p><p><b>　　ADD SI, 2</b></p><p>　　CMP SI,OFFSET SIT_END</p><p><b>　　JB NEXT</b></p><p><b>　　JMP AGAIN</b></p><p

25、>　　DELAY1 PROC NEAR</p><p>　　MOV BX, 10000</p><p>　　LP1: MOV CX, 469</p><p>　　LP2: LOOP LP2</p><p><b>　　DEC BX</b></p><p><b>

26、;　　JNZ LP1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1 ENDP</p><p>　　DELAY2 PROC NEAR</p><p>　　MOV BX, 500</p><p>　　LP1: MOV CX, 469&

27、lt;/p><p>　　LP2: LOOP LP2</p><p><b>　　DEC BX</b></p><p><b>　　JNZ LP1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY2 ENDP<

28、/p><p><b>　　.DATA</b></p><p>　　SITUATION DW 0000011110011110B</p><p>　　S1 DW 0000101110101110B</p><p>　　S2 DW 0000110011110011B

29、</p><p>　　S3 DW 0000110101110101B</p><p>　　SIT_END = $</p><p>　　ALL_LIGHT EQU 0000001001001001B</p><p><b>　　END</b></p><p&g

30、t;<b>　　系統(tǒng)調(diào)試與總結(jié)</b></p><p>　　將檢查無錯的電路原理圖sy5.dsn復(fù)制到masm32文件夾內(nèi)。</p><p>　　建立本實驗匯編語言.ASM文件：</p><p>　　打開masm32文件夾</p><p>　　打開qeditor(應(yīng)用程序編輯器)</p><p>

31、　　將實驗程序復(fù)制到打開的qeditor編輯窗口，并以sy5.asm保存到當前的masm32文件夾中。</p><p>　　建立本實驗批處理.BAT文件：</p><p>　　打開qeditor(應(yīng)用程序編輯器)</p><p>　　打開pcl.bat文件：</p><p>　　選中qeditor菜單欄中的file->open->

32、pcl.bat</p><p>　　修改原有的pcl.bat文件中所有名字為syli項，將其更名為本實驗名字sy5</p><p>　　保存修改后的批處理文件：</p><p>　　選中qeditor菜單欄中的file->save as->pcl5.bat</p><p><b>　　編譯和連接：</b>&l

33、t;/p><p>　?。?）打開qeditor(應(yīng)用程序編輯器)</p><p>　?。?）執(zhí)行pcl5.bat文件：</p><p>　　選中qeditor菜單欄中的file->cmd prompt->pcl5->回車</p><p>　　往8086CPU中添加可執(zhí)行.EXE文件：</p><p>　　

34、打開電路原理圖sy5.dsn</p><p>　　右擊8086CPU，打開其屬性窗口（Edit Properties）</p><p>　　單擊program file文件夾->選擇可執(zhí)行程序sy5.exe->確定（OK）</p><p><b>　　調(diào)試仿真：</b></p><p>　　單擊電路原理圖sy

35、5.dsn左下角的仿真開始按鈕，觀察LED亮滅的狀態(tài)是否與相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)一致。</p><p>　　隨意撥動開關(guān)，觀察LED亮滅的狀態(tài)是否與相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)一致。</p><p>　　單擊電路原理圖sy5.dsn左下角的仿真停止按鈕，仿真結(jié)束。</p><p>　　通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)微型計算機原理及應(yīng)用后，我們在學(xué)期快結(jié)束的時候，開始了這門課程的課程設(shè)計。本實驗是以80

36、86處理器為背景來設(shè)計的，在老師布置任務(wù)之后，我們進行了深入的研究，然后選定課題為交通燈系統(tǒng)。</p><p>　　對于譯碼器，鎖存器，以及8086各引腳的作用深入了解之后，根據(jù)原理圖，來進行設(shè)計。在連接線路的時候，要考慮各個器件的分布情況，然后再進行連接。這樣可以達到事半功倍的效果。</p><p>　　這次的課程設(shè)計也鍛煉了我們找資料的能力，從各個方面來收集資料，以確保實驗的準確性和安

37、全性。一開始在軟件中進行調(diào)試的時候，出現(xiàn)了幾個錯誤，經(jīng)過仔細的排查之后，發(fā)現(xiàn)是線連接錯誤，重復(fù)了。還有就是線頭的編號出現(xiàn)了問題。通過這次實驗，也鍛煉了我們自己糾錯的能力。在態(tài)度上，這次設(shè)計是對我的學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢驗。對于這次課程設(shè)計，我的第一大心得體會就是作為一名技術(shù)人員，要求具備的首要素質(zhì)應(yīng)該是嚴謹。我們這次實習(xí)所遇到的多半問題多數(shù)都是由于我們不夠嚴謹。因此，在今后的工作中，要謹慎，心細，以確保實驗的高效率完成。</p>

38、<p>　　這次的課程設(shè)計，鍛煉了我們的能力，掌握了在設(shè)計一個程序時候的一般步驟，使以后我們在需要設(shè)計一個東西時，知道如何設(shè)計總體的系統(tǒng)方案，然后進行實施方案。短暫的課程設(shè)計，使我加深對微型計算機硬件原理的理解及提高匯編語言程序設(shè)計的能力，為我以后打下來一個堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]許立梓.微

39、型計算機原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2]本書編輯委員會.微型計算機及外部設(shè)備常用芯片手冊[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.</p><p>　　[3]徐愛鈞.單片機原理實用教程：基于Proteus虛擬仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009</p><p><b>　　附錄</b></