微機課程設計(交通燈管理系統(tǒng))

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文檔簡介

1、　　本科生課程設計說明書　　題目：交通燈管理系統(tǒng) 　　學院：計算機與通信工程學院 　　專業(yè)：通信工程 　　姓名：

2、 xxxxx 　　學號： xxxxxxxxxx 　　指導教師簽字： xxxxx 　　2012年 08月 24 日

3、　摘　　要　　隨著電子技術的發(fā)展，計算機在現(xiàn)代科學技術的發(fā)展中起著越來越重要的作用。各種技術都離不開計算機，計算機已經(jīng)在人們生活的各個方面普及了。本課程設計是微機原理及接口技術的簡單應用。運用所學的微機原理和接口技術知識完成交通燈系統(tǒng)。通過硬件與軟件的結合，用我們剛剛學過的匯編語言編寫程序模擬分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作

4、原理，給出了一種簡單實用的交通燈控制系統(tǒng)的硬件、軟件電路設計方案。該系統(tǒng)適用于單主干道的十字路口?，F(xiàn)假定其1、3為南北方向，2、4為東西方向。交通燈的時間控制顯示，以固定時間值預先“固化”，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，是高度非線性的、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。它不顧當前道路上交通車輛數(shù)的實際情況變化，

5、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。 　　關鍵詞：交通燈硬件電路軟件編程模擬系統(tǒng) 　　前　　言　　隨著人們生活水平的提高，微機已經(jīng)成為人們生活中重要的部

6、分，掌握微機原理是我們信息類專業(yè)的必備知識。8086/8088CPU是基礎且廣泛應用的處理器，它由執(zhí)行單元和總線接口部分組成。本說明書是包括課程設計的要求、匯編語言程序以及相關的硬件設計等內容組成。根據(jù)匯編語言的優(yōu)點，運用匯編語言的來編寫程序，使程序更加便于閱讀和理解。　　本說明書是根據(jù)本人課堂上所學的知識以及參考相關文獻的基礎上編寫的。通過這次的編寫，使我對微機原理和各種軟硬件系統(tǒng)的認識變得更

7、加深刻，打下實踐的基礎。　　全書共分為4章，第1章為課題的來源，為本說明書的導論，基本概括來介紹了本設計題目的基本要求。第2章為總體的設計思路，系統(tǒng)的介紹了本課題的具體如何實現(xiàn)。第3章為硬件設計，該部分主要介紹了所需要的硬件和硬件的連接。第4章為軟件設計，該部分主要介紹了設計流程和具體實現(xiàn)的程序代碼。　　本說明書的編寫得到了許多同學的關心和幫助，正是由于

8、他們的指導、幫助和大力支持，才使本說明書得以順利的完成。　　由于本人水平有限，說明書中難免存在不足與疏漏之處，懇請老師不吝指正。　　目　　錄　　摘　　要2　　引　　言3<

9、;/b>　　課程設計任務書5　　1[課題來源]6　　1.1[需求分析]6　　1.1.1[課題來源的意義]6　　1.1.2[設計內容]6&l

10、t;/p>　　1.1.3[設計目的]6　　1.1.4[系統(tǒng)功能]6　　2[總體設計思路]8　　2.1[設計思路]8　　2.2[紅黃綠燈的表示]9　　3[硬件設計]10

11、　　3.1[芯片8255]10　　3.1.1[芯片8255的引腳]10　　3.1.2[芯片8255的工作方式]11　　3.2[硬件連接]12　　3.2.1[硬件連接圖]12　　3.2.2[其他配置]1

12、4 　　4[軟件設計]15　　4.1[程序流程圖]15　　4.2[程序設計]16　　小　　結23　　參考文獻24　　課程設計任

13、務書　　一.設計內容　　設有一個十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個路口的紅燈全亮，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車。延遲30秒后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開始閃爍。閃爍5次后，1、3路口的紅燈亮，同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車。延

14、遲30秒時間后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍。閃爍5次后，再切換到1、3路口方向；之后，重復上述過程。　　二.目標　　盡自己大的努力，實現(xiàn)上述的設計要求，并使上述現(xiàn)象能夠很好地顯示出來。　　進度安排<

15、p>　　8月13日，下載相關資料，并通過查找資料和詢問同學老師，了解程序設計的要求、目的和任務。　　8月14日，想好要設計的內容，并對所要設計的內容做好詳細的計劃安排。根據(jù)要設計的題目和計劃，寫好課程設計任務書。　　8月15日至8月20日，根據(jù)設計的題目要求，運用匯編語言編寫相關的程序，并檢查所編寫的程序，且調試并改正錯誤。

16、　　8月21日，編寫說明書的封面、前言和目錄。　　8月22日至8月23日，編寫說明書的正文部分。　　8月24日，最終檢查確認后，上交課程設計說明書。　　1 課題來源　　1.1 需求分析</

17、b>　　1.1.1課題來源的意義　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市問題越來越引起人們的關注。汽車的數(shù)量越來越多，有效的管理汽車的通行，成為的交通管理部門急切需要解決的問題之一。城市的交通管理系統(tǒng)主要是有交通信號燈來管理系統(tǒng)來組成的。　　隨著城市機動車量的不斷增加，特別是一些大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負

18、荷運行的情況。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速通道，緩解主干道與匝道、城市同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門急需解決的重要問題之一。　　所以，由此而產(chǎn)生來靈感，設計交通燈管理系統(tǒng)來緩解交通負荷重的問題。　　1.1.2設計內容<

19、p>　　利用可編程芯片8255設計交通燈控制的接口方案，根據(jù)設計的方案畫出程序流程圖，并編寫程序進行調試。　　1.1.3設計目的　　綜合運用《微機原理與接口技術》課程知識，利用集成電路設計實現(xiàn)一些中小規(guī)模電子電路且完成一定功能的程序，以復習鞏固課堂所學的理論知識，提高程序設計能力及實現(xiàn)系統(tǒng)、繪制系統(tǒng)電路圖的能力

20、，為實際應用奠定一定的基礎。針對此次課程設計主要是運用本課程的理論知識進行交通燈控制分析及設計，掌握8255方式0和8253計數(shù)器0和計數(shù)器1的使用與編程方法，從而復習鞏固了課堂所學的理論知識，提高了對所學知識的綜合應用能力。　　1.1.4系統(tǒng)功能　　根據(jù)要求，我所設計的系統(tǒng)主要是一個普通的十字路口，交通燈的控制分為

21、東西和南北兩組，每組用紅、黃、綠進行交通管理。　　2 總體設計思路　　2.1 設計思路　　設有一個十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個路口的紅燈全亮，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車。延遲

22、30秒后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開始閃爍。閃爍5次后，1、3路口的紅燈亮，同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車。延遲30秒時間后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍。閃爍5次后，再切換到1、3路口方向；之后，重復上述過程。交通燈系統(tǒng)如圖2.1-1所示。　　圖2.1-1 十字路口交通燈系統(tǒng)示意圖　　紅，黃，綠燈可分別接在825

23、5的A口，B口和C口上，燈的亮滅可直接由8086輸出0，1控制，30秒延時及閃爍由8253控制。設8253各口地址分別為：設8253基地址即通道0地址為04A0H；通道1為04A2H；通道2為04A4H；命令控制口為04A6H。　　黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產(chǎn)生一個1HZ的方波。采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產(chǎn)生的1MHZ時鐘脈沖，工作在方式

24、3即方波發(fā)生器方式，理論設計輸出周期為0.01s的方波。1MHZ的時鐘脈沖其重復周期為T=1/1MHZ=1s，因此通道0的計數(shù)初值為10000=2710H。由此方波分別作為clock1和clock2的輸入時鐘脈沖，所以通道1和通道2的輸入時鐘頻率為100HZ，通道1作計數(shù)器工作在方式1，計數(shù)初值3000=BB8H既30s，計數(shù)到則輸出一個高電平到8255的PA7口，8255將A口數(shù)據(jù)輸入到8086，8086檢測到高電平既完成30s定時

25、。通道2工作在方式3需輸出一個1HZ的方波，通過一個或門和8086共同控制黃燈的閃爍，因此也是工作在方波發(fā)生器方式，其計數(shù)初值為100=64H，將黃燈的狀態(tài)反饋到8255的端口PB7和PC7，同樣輸入到8086，8086通過兩次檢測端口狀態(tài)可知黃燈的狀態(tài)變化，計9次狀態(tài)變化可完成5次閃爍。三個通道的門控信號都未用，均接＋5V即可。　　2.2 紅黃綠燈的表示

26、;　　1.通過8255A并口來控制LED發(fā)光二極管的亮滅。　　2.A口控制紅燈，B口控制黃燈，C口控制綠燈。　　3.輸出為0則亮，輸出為1則滅。　　4.用8253定時來控制變換時間。　　紅燈（RLED），黃燈（YLED）和綠燈（GLED）分別接在8255的A，B，C口的

27、低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分別接1，2，3，4路口的紅燈，B，C口類推。 　　3 硬件設計　　3.1 芯片8255　　3.1.1芯片8255的引腳　　圖1芯片8255引腳圖

28、　8255A的引腳如圖3.1-1所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。　　D7~D0（數(shù)據(jù)線）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與CPU數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。　　CS：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。　　A1, A0（port address）：地址線，用來選擇內部端口。</p

29、>　　RD：讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。　　WR：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。　　RESET：復位信號線，高電平有效時，將所有內部寄存器清0。　　PA7～PA0（端口A）：A口輸入/輸出信號線。　　PB7～PB0（端口B

30、）：B口輸入/輸出信號線。　　PC7～PC0（端口C）：C口輸入/輸出信號線。　　VCC：＋5V電源。 GND：電源地線。 　　3.1.2芯片8255的工作方式　　1）芯片8255主要有三種工作方式　　方式0---基本輸入輸出方

31、式；　　方式1---選通輸入輸出方式；　　方式2---雙向選通輸入輸出方式。　　2）方式控制字：　　圖2　　c口復位/置位控制寄存器

32、　　圖3　　3.2硬件連接　　3.2.1硬件連接圖　　整個系統(tǒng)硬件電路的接線圖如圖5所示。　　圖4 芯片8284連接圖　　圖5

33、 　　圖4　　圖5　　3.2.2其他配置　　除了8086CPU，I/O接口芯片8255A，定時計數(shù)芯片8353外，其它配置如下：</p&

34、gt;　　1片8284A，作為時鐘發(fā)生器；　　2片8282，作為地址鎖存器；　　2片74LS138，作為地址選通譯碼器；　　1個二輸入或非門；1個4輸入或非門；1個二輸入與非門；4個或門　　12個發(fā)光二極管；12個限流電阻；1個復位信號開關。<

35、/p>　　4 軟件設計　　4.1 程序流程圖　　程序流程圖　　4.2程序設計　　DATA

36、SEGMENT ；設置數(shù)據(jù)段，以及端口地址　　PORTA EQU 218H ；A口端口地址 　　PORTB EQU 219H ；B口端口地址 　　PORTC EQU 21AH

37、；C口端口地址 　　PTCON8255 EQU 21BH ；8255控制端口地址　　PORT0 EQU 238H ；通道0端口地址 　　PORT1 EQU 239H ；通道1端口地址

38、　　PORT2 EQU 240H ；通道2端口地址 　　PTCON8253 EQU 241H ；8253控制端口地址　　DATA ENDS　　CODE SEGMENT

39、　　ASSUME DS:DATA,CS:CODE　　INIT: MOV AX,DATA　　MOV DS,AX　　MOV DX, PTCON8253 ；8253初始化　　MOV AL,36H</

40、p>　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORT0　　MOV AX,2710H　　OUT DX,AL　　MOV AL,AH&l

41、t;/p>　　OUT DX,AL ；通道0工作方式3 周期0.01s　　MOV DX, PTCON8253　　MOV AL,71H　　OUT DX,AL ；通道1工作方式1　　MOV DX, PTCO

42、N8253　　MOV AL,96H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORT2　　MOV AL,64H　　OUT DX,AL ；通道2工作方式3 周期1s 8253初始化完成</p

43、>　　MOV DX, PTCON8255 ；8255初始化　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL ；8255初始化 A，B，C口均工作在方式0　　MOV DX,PORTA　　MOV AL,0<

44、/b>　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,0FH　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTC

45、;　　MOV AL,0FH　　OUT DX,AL ；燈初始化完成　　START: MOV DX,PORTA　　MOV AL,0AH ；紅燈　　OUT DX,AL</b&g

46、t;　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,0FH ；黃燈　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTC　　MOV AL,05H

47、；綠燈　　OUT DX,AL ；1，3綠燈亮，2，4紅燈亮　　MOV DX,PORT1　　MOV AX,0BB8H ；計數(shù)器1初值為0BB8H　　OUT DX,AL

48、　　MOV AL,AH　　OUT DX,AL ；8253通道1賦值開始計時SCAN1: SCAN1: MOV AL,0　　MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,90H

49、;　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTA　　IN AL,DX　　AND AL,0FH　　CMP AL,1

50、　　JNZ SCAN1 ；掃描PA7口　　FLA1: MOV DX, PTCON8255　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTA<p&g

51、t;　　MOV AL,0FH　　OUT DX,AL　　MOV CX,0　　TEST1: MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,80H<

52、b>　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,00001111B　　OUT AL,DX　　MOV DX,PTCON8255 ；檢測PB7<p

53、>　　MOV AL,82H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　IN AL,DX　　MOV AH,AL<p

54、>　　TEST11：MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,82H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　IN AL,DX

55、　TEST AH,AL　　JZ TEST11　　MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB

56、　　MOV AL,00001010B　　OUT AL,DX　　ADD CL,1　　CMP CL,5　　JNZ TES

57、T1 ;閃爍5次　　MOV DX, PTCON8255　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTA　　MOV AL,05H <

58、/p>　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,0FH 　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTC&l

59、t;p>　　MOV AL,0AH ;1，3紅燈亮，2，4綠燈亮　　MOV DX,PORT1　　MOV AX,0BB8H　　OUT DX,AL　　MOV AL,AH

60、　　OUT DX,AL ;8253通道1賦值開始計時　　SCAN2: MOV AL,0　　MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,90H　　OUT DX,AL</

61、b>　　MOV DX,PORTA　　IN AL,DX　　AND AL,0FH　　CMP AL,1　　JNZ SCAN2</b

62、>　　FLA2: MOV DX, PTCON8255　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTC　　MOV AL,0F0H&l

63、t;p>　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,0A0H　　OUT DX,AL　　TEST2: MOV DX,PTCON8255<

64、p>　　MOV AL,80H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,00001111B　　OUT AL,DX　　MOV

65、DX,PTCON8255 ；檢測PB7　　MOV AL,82H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　IN AL,DX　　AND

66、 AL,0FH　　MOV AH,AL　　TEST21：MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,82H　　OUT DX,AL　　MOV DX,PO

67、RTB　　IN AL,DX　　TEST AH,AL　　JZ TEST21　　MOV DX,PTCON8255　　MOV AL,80H

68、　　OUT DX,AL　　MOV DX,PORTB　　MOV AL,00001010B　　OUT AL,DX　　ADD CL,1</

69、p>　　CMP CL,5　　JNZ TEST2 ;閃爍5次　　MOV AH,4CH　　INT 21H　　CODE ENDS <

70、/p>　　END START　　小結　　這次的課程設計不僅考驗了一個人對于專業(yè)知識的掌握程度，更是對一個人毅力耐力的一次檢閱。此次課程設計可以說是獲益匪淺，通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴展了自己的視野，不再僅僅局限于書本中幾條簡

71、短的程序，而且更重要的是明白寫程序的態(tài)度：仔細謹慎，精益求精。　　通過本次課程設計，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構造工具及其相關的技術，對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過把該算法的內容，算法的執(zhí)行順序在計算機上實現(xiàn)，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解

72、。　　本次課程設計我學到了很多新的東西，極大地拓寬了知識面,鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高，感到收獲不小。同時也發(fā)現(xiàn)了大量問題，有些在設計過程中已經(jīng)解決，有些還要待今后慢慢學習，只要學習就會有更多的問題，有更多的難點，但也會有更多的收獲。　　總之，課程設計作為一種教學方式，鞏固了我們課堂上所學的知識，提高了我們對知識學習的熱情，鍛煉了我們運用知識解決實

73、際問題的能力，讓我們收獲了很多。　　由于本人水平有限，所編寫的程序可能存在不足與疏漏之處，懇請老師不吝指正。　　參考文獻　　[1]《微型計算機原理》王忠民西安電子科技大學出版社　　[2]《微機原理、匯編與接口技術》朱定華

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