微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計--交通燈控制的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p>　　微機原理與接口設(shè)計報告</p><p>　　學 院： 信息科學與工程學院_______T</p><p>　　班 級： G</p><p>　　學 號： G</p><p

2、>　　姓 名： _G</p><p>　　指導(dǎo)老師： G</p><p>　　完成時間： 2012年06月24號 G</p><p><b>　　目 錄</b></p>

3、;<p>　　一、設(shè)計目的…………………………………………………1</p><p>　　二、設(shè)計任務(wù)及要求…………………………………………1</p><p>　　1、設(shè)計任務(wù)………………………………………………………………………………1</p><p>　　2、設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………………………………1</p>

4、<p>　　3、設(shè)計器材………………………………………………………………………………2</p><p>　　三、設(shè)計原理及設(shè)計方案的選擇……………………………3</p><p>　　1、設(shè)計原理………………………………………………………………………………3</p><p>　　2、系統(tǒng)原理………………………………………………………………………………4&l

5、t;/p><p>　　2.1 8255的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………4</p><p>　　2.2 發(fā)光二極管顯示原理……………………………………………………………………………5</p><p>　　四、總體設(shè)計…………………………………………………5</p><p>　　五、詳細設(shè)計…………………………

6、………………………6</p><p>　　1、電路設(shè)計………………………………………………………………………………6</p><p>　　2、延時模塊設(shè)計…………………………………………………………………………6</p><p>　　3、交通燈主程序設(shè)計……………………………………………………………………7</p><p>　　六、運行結(jié)果及

7、說明…………………………………………9</p><p>　　七、課程設(shè)計總結(jié)及體會……………………………………9</p><p>　　八、參考文獻…………………………………………………10</p><p>　　九、程序源代碼…………………………………………………10</p><p><b>　　一、設(shè)計目的</b><

8、;/p><p>　　1、了解交通燈管理的基本工作原理。</p><p>　　2、熟練掌握8255A可編程并行接口芯片的接口編程方法，掌握8255A在不同工作方式下通過輸出對顯示燈的控制。</p><p>　　3、熟練掌握8253芯片的編程及應(yīng)用，掌握不同方式下定時計數(shù)的方法，知道用8253芯片控制時間和申請中斷。</p><p>　　4、熟練掌握

9、8259芯片的編程及應(yīng)用，掌握8259芯片對中斷的控制。</p><p>　　5、熟悉掌握對硬件的運用，能夠通過軟件編程來達到對硬件的控制。</p><p>　　6、掌握多位LED顯示問題的解決。</p><p>　　7、學習單板方式下擴展簡單I/O接口的方法以及雙色燈的使用。</p><p>　　8、進一步學習微處理器的編程技術(shù)。</

10、p><p><b>　　二、設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p><b>　　1、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計的題目是交通燈控制的設(shè)計與實現(xiàn)，主要是模擬十字路口的紅綠燈。 </p><p>　　交通燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn)主要是通過編寫匯編語言程序利用8255A的B口和C口實現(xiàn)對燈的

11、亮與滅進行控制。首先，要了解的是8255A是如何工作的，包括它的B、C口和控制端口是如何寫數(shù)據(jù)的，還包括芯片的初始化等。在編寫程序時得先規(guī)劃好紅綠黃所要接的端口，繼而編寫相應(yīng)的端口控制程序。對于紅綠燈的持續(xù)時間我用到的軟件延時。最后要在實驗室通過一個軟件進行調(diào)試，調(diào)試通過后即可看到設(shè)計的結(jié)果。</p><p><b>　　2、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　城市

12、十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負責控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序,關(guān)鍵是各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進行適當?shù)臅r間延時,正是基于以上考慮,采用如下設(shè)計，通過設(shè)計實現(xiàn)以下功能：</p><p>　　本實驗本要用12個發(fā)光二級管，由于實驗板上只有8個發(fā)光二級管，所以我只是用到其中的六個發(fā)光二級管實現(xiàn)了相鄰兩個路口的紅綠燈控制。其總共分有四個狀態(tài)：</p><p>　　1．狀態(tài)一：剛開始

13、是設(shè)置的是所有路口都禁止車輛通行，故所有的路口都是亮紅燈，維持5秒；然后跳到下一個狀態(tài)。</p><p>　　2．狀態(tài)二：第一個狀態(tài)結(jié)束，緊接著就是南北（假設(shè)南北路口）路口的紅燈熄滅，綠燈亮起，此路口可以通車，東西路口紅燈繼續(xù)亮著，這個狀態(tài)持續(xù)15秒。</p><p>　　3．狀態(tài)三：東西方向的紅燈熄滅（老師指出的缺陷：東西路口不該所有的燈都熄滅，應(yīng)持續(xù)到南北路口黃燈閃爍之后再熄滅），南北

14、方向的黃燈閃爍三次后，轉(zhuǎn)為東西方向放行15秒鐘。即南北方向的紅燈和東西方向的綠燈同時點亮15秒鐘。</p><p>　　4．狀態(tài)四：東西方向放行15秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向的黃燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。</p><p>　　5．東西方向的黃燈閃爍5秒鐘后，再轉(zhuǎn)為南北方向車輛放行15秒鐘。如此循環(huán)重復(fù)。</p><p>　　十字路口交通燈分布示意圖</p&g

15、t;<p><b>　　3、設(shè)計器材</b></p><p>　　超想—3000TB綜合實驗/仿真系統(tǒng) </p><p><b>　　導(dǎo)線若干</b></p><p>　　微機原理及接口技術(shù)試驗箱</p><p>　　三、設(shè)計原理及設(shè)計方案的選擇</p

16、><p><b>　　1、設(shè)計原理</b></p><p>　　實驗原理圖如圖5—9所示，PB4~PB7分別與發(fā)光二極管電路L1~L12相連，本實驗為模擬交通燈實驗。交通燈的亮滅規(guī)則如下：</p><p>　　設(shè)有一個十字路口，1、3為南北方向，2、4為東西方向，初始為四個路口的紅燈全亮，之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向

17、通車；延時一段時間后，1、3路口的綠燈熄滅，而1、3路口黃燈開始閃爍，閃爍若干次以后，1、3路口的紅燈亮，而同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向通車；延時一段時間以后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍，閃爍若干次以后，再切換到1、3路口方向，之后重復(fù)上述過程。</p><p>　　8255A的PB4~PB7對應(yīng)黃燈，PC0~PC3對應(yīng)紅燈，PC4~PC7對應(yīng)綠燈。8255A工作與模式0，并置為輸出。由于個發(fā)

18、光二極管為共陽極，使其點亮應(yīng)使8255A相應(yīng)端口清0.</p><p><b>　　圖5—9</b></p><p><b>　　2、系統(tǒng)原理</b></p><p>　　本次課程設(shè)計使用到的芯片就只有8255， 使用這塊芯片首先應(yīng)該明白了解這塊芯片的功能、工作方式以及初始化方式等。</p><p>

19、;　　2.1 8255的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)：</p><p>　　圖1：8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳</p><p>　　1) 數(shù)據(jù)總線緩沖器：這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。</p><p>　　2) 兩個端口B和C：B端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入

20、/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(輸入沒有鎖存器)。</p><p>　　3) 讀寫控制邏輯:用來控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到CPU。</p><p>　　8255A的工作方式：</p><p>　　方式0---基本輸入輸出

21、方式；</p><p>　　方式1---選通輸入輸出方式；</p><p>　　方式2---雙向選通輸入輸出方式。</p><p>　　圖2：8255工作方式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式</p><p>　　2.2 發(fā)光二極管顯示原理：</p><p>　　發(fā)光二極管顯示模塊由8255的B口和C口來控制發(fā)光二極

22、管的亮滅。各口控制的二極管以及各二極管的亮滅及顏色控制如下所示：</p><p>　　PB4一L2 PC0一L3 PC4一L1</p><p>　　PB5一L5 PC1一L6 PC5一L4</p><p>　　PB6一L8

23、PC2一L9 PC6一L7</p><p>　　PB7一L11 PC3一L12 PC7一L10</p><p>　　這個設(shè)計在試驗箱上仿真時只利用L1~L6這六個發(fā)光二級光來簡單模擬。</p><p><b>　　四、總體設(shè)計</b></p>

24、<p>　　整體實驗設(shè)計思想如下圖所示：</p><p><b>　　五、詳細設(shè)計</b></p><p><b>　　1、電路設(shè)計</b></p><p>　　本課題的設(shè)計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，因此在使用時只要設(shè)計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計及實現(xiàn)相對

25、簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖所示。硬件電路由控制模塊、發(fā)光二極管構(gòu)成。</p><p><b>　　2、延時模塊設(shè)計</b></p><p>　　在設(shè)計任務(wù)時，由于期間交通燈閃爍的情況，設(shè)計時先讓交通燈亮，在采用軟件延時的方法來讓其亮一段時間，在設(shè)置讓其滅，再延時后讓其亮，這樣交通燈就會出現(xiàn)一閃一閃的情況了。在設(shè)計軟件延時，利用執(zhí)行一條指令所需要的指令周期來達到延長時

26、間的目的。其程序設(shè)計如下：</p><p>　　DELAY1: PUSH AX</p><p><b>　　PUSH CX</b></p><p>　　MOV CX,0030H</p><p>　　DELY2:CALL DELAY2</p><p>　　LOOP DELY2</p>

27、<p><b>　　POP CX</b></p><p><b>　　POP AX</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY2: PUSH CX</p><p>　　MOV CX,8000H</p><p

28、>　　DELA1:LOOP DELA1</p><p><b>　　POP CX</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　3、交通燈主程序設(shè)計</p><p>　　主程序?qū)崿F(xiàn)4種狀態(tài)及循環(huán)，其程序如下：</p><p>　　START:

29、 MOV AX,0H</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV AL,82H</p><p>　　MOV DX,IOCONPT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,00H<

30、/p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV BYTE PTR DS:[0501H],AL</p><p>　　MOV DX,IOCONPT</p><p>　　MOV AL,80H</p><

31、;p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,IOBPT</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MO

32、V DX,IOCPT</p><p>　　MOV AL,0FH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　IOLED0: MOV AL,01011010B</p><p>　　MOV DX,IOCPT</p>

33、<p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　AND AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b

34、>　　MOV CX,8H</b></p><p>　　IOLED1: MOV DX,IOBPT</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL,01011111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　

35、CALL DELAY2</p><p>　　AND AL,00000000B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　LOOP IOLED1</p><p>　　MOV DX,IOCPT</p><

36、p>　　MOV AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　MOV AL,10100101B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL

37、 DELAY1</p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　AND AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　MOV CX,8H</b></p><p>　　IOLED2: MOV DX,IOBPT

38、</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL,10101111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　AND AL,00000000B</p><p&

39、gt;<b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　LOOP IOLED2</p><p>　　MOV DX,IOCPT</p><p>　　MOV AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b>

40、;</p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　JMP IOLED0</p><p>　　DELAY1: PUSH AX</p><p><b>　　PUSH CX</b></p><p>　　MOV CX,0030H</p><p>　　DELY2:

41、CALL DELAY2</p><p>　　LOOP DELY2</p><p><b>　　POP CX</b></p><p><b>　　POP AX</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY2: PUSH

42、 CX</p><p>　　MOV CX,8000H</p><p>　　DELA1:LOOP DELA1</p><p><b>　　POP CX</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　CODE ENDS</b&g

43、t;</p><p>　　1END START</p><p><b>　　六、運行結(jié)果及說明</b></p><p>　　1．剛開始是設(shè)置的是所有路口都禁止車輛通行，故所有的路口都是亮紅燈，維持5秒；然后跳到下一個狀態(tài)。</p><p>　　2．第一個狀態(tài)結(jié)束，緊接著就是南北（假設(shè)南北路口）路口的紅燈熄滅，綠燈亮起，

44、此路口可以通車，東西路口紅燈繼續(xù)亮著，這個狀態(tài)持續(xù)15秒。</p><p>　　3．東西方向的紅燈熄滅（老師指出的缺陷：東西路口不該所有的燈都熄滅，應(yīng)持續(xù)到南北路口黃燈閃爍之后再熄滅），南北方向的黃燈閃爍三次后，轉(zhuǎn)為東西方向放行15秒鐘。即南北方向的紅燈和東西方向的綠燈同時點亮15秒鐘。</p><p>　　4．東西方向放行15秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向的黃燈閃爍5秒鐘，以警示將切換紅綠燈。&l

45、t;/p><p>　　5．東西方向的黃燈閃爍5秒鐘后，再轉(zhuǎn)為南北方向車輛放行15秒鐘。如此循環(huán)重復(fù)。</p><p>　　七、課程設(shè)計總結(jié)及體會</p><p>　　本次實驗較為成功，實現(xiàn)了交通燈的基本功能，但也還有不足之處。比如設(shè)計交通燈黃燈閃爍的時候，其使用了軟件延時來控制燈亮滅的時間實現(xiàn)閃爍的效果，這樣的話就會使軟件延時和硬件計時同時存在調(diào)用，這樣就會產(chǎn)生時間差，

46、比實際的時間稍有延遲，雖在不影響閃爍效果前提下計過程中延時次說已經(jīng)很短，但偏差還是存在，另外就是在黃燈開始閃爍的同時其相鄰路口的紅燈熄滅了，現(xiàn)實中是要等黃燈閃爍完畢再熄滅的。</p><p>　　經(jīng)過將近一個星期的接口課程設(shè)計及學習，雖然實現(xiàn)的功能不是很多，并且其中還是有些問題，但是還是基本符合要求，，最主要的就是在設(shè)計過程中，讓我學到了很多在課本中學不到的知識，收獲頗豐。而且也讓我更深層次了解了接口，懂得了怎樣

47、快速學習運用軟件來編程，來設(shè)計東西。懂得怎樣快速把自己所學的運用到實際中。在這個過程中我過得很充實，很有意義。</p><p>　　此次實習可以說是獲益匪淺。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。</p><p>　　在實際操作過程中犯的一些錯誤還會有意外的收獲，感覺設(shè)計很有意

48、思。在具體操作中對這學期所學的接口技術(shù)的理論知識得到鞏固，尤其是對于書本中的比較重要的芯片，平時在做題目過程中，總感覺對于芯片的應(yīng)用更多的是被動的通過題目來熟悉再理解，而這次是通過實際操作然后在理解的基礎(chǔ)上再熟記于心。這是一種飛躍的進步。達到設(shè)計的基本目的，也發(fā)現(xiàn)自己的不足之出，在以后的上機中應(yīng)更加注意，同時體會到科技的魅力所在。</p><p>　　總之，通過這次微機原理及接口課程設(shè)計實驗，增加了自己的動手能力

49、，鍛煉了學習能力，達到了熟練課程的目的，培養(yǎng)了自己學習的熱情。同時也明白了學習過程中不能在完全學會了才動手去做，我們應(yīng)該邊學邊做，在摸索中學習，不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷解決問題，這樣才能在更正錯誤、補充不足中不斷進步。尤其在現(xiàn)在這個信息時代，一切更新都是那么的快，新的技術(shù)層出不窮。所以我們更應(yīng)當有學習的精神，和快速學習和應(yīng)用的能力，經(jīng)過這次課程實驗，我認為，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，通過查找大量資料，請教老師和同

50、學，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計中，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。堅信：付出就一定有收獲！</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　微機原理與接口技術(shù) 主編：梁建武

51、 中國水利水電出版社</p><p>　　IBM-PC匯編語言程序設(shè)計 清華大學出版社</p><p>　　單片機基礎(chǔ) 北京航空航天出版社</p><p><b>　　九、程序源代碼</b></p><p>　　CODE SEGM

52、ENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE</p><p>　　IOCONPT EQU 0073H</p><p>　　IOAPTEQU 0070H</p><p>　　IOBPTEQU 0071H</p><p>　　IOCPTEQU 0072H</p><p>　　IOB

53、DATA EQU 0500H</p><p>　　DATA1EQU 0640H</p><p>　　START: MOV AX,0H</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV AL,82H</p><p>　　MOV DX,IOCONPT</p&

54、gt;<p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV BYTE PTR DS:[0501H],AL<

55、/p><p>　　MOV DX,IOCONPT</p><p>　　MOV AL,80H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,IOBPT</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL

56、,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,IOCPT</p><p>　　MOV AL,0FH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY1</p>

57、<p>　　IOLED0: MOV AL,01011010B</p><p>　　MOV DX,IOCPT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　AND AL,

58、0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　MOV CX,8H</b></p><p>　　IOLED1: MOV DX,IOBPT</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL,01

59、011111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　AND AL,00000000B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2<

60、/p><p>　　LOOP IOLED1</p><p>　　MOV DX,IOCPT</p><p>　　MOV AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　MOV AL,101001

61、01B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　CALL DELAY1</p><p>　　AND AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p>&

62、lt;p><b>　　MOV CX,8H</b></p><p>　　IOLED2: MOV DX,IOBPT</p><p>　　MOV AL,DS:[0501H]</p><p>　　OR AL,10101111B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p>

63、<p>　　CALL DELAY2</p><p>　　AND AL,00000000B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　LOOP IOLED2</p><p>　　MOV DX,IOCPT<

64、;/p><p>　　MOV AL,0F0H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　CALL DELAY2</p><p>　　JMP IOLED0</p><p>　　DELAY1: PUSH AX</p><p><b>　　P

65、USH CX</b></p><p>　　MOV CX,0030H</p><p>　　DELY2:CALL DELAY2</p><p>　　LOOP DELY2</p><p><b>　　POP CX</b></p><p><b>　　POP AX</b>

66、;</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY2: PUSH CX</p><p>　　MOV CX,8000H</p><p>　　DELA1:LOOP DELA1</p><p><b>　　POP CX</b></p>&