8086交通灯微机课程设计

郑州航空工业管理学院微机原理课程设计说明书2015级电气工程及其自动化S专业1506971班级题目交通灯控制系统(软件定时)姓名刘来友学号150697110指导教师王义琴2015年12月28日第2页摘要运用了8086CPU芯片以及8255A芯片、8253芯片和数码管等辅助硬件电路，进行了数码管倒计时的设计。进行了软件设计并编写了源程序。交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。本系统采用8086为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展强。本设计就是采用8086最小方式下在Protues7.8SP2软件下模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时显示时间。本设计系统由8255AI/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。本系统采用8086汇编语言编写，主要编写了主程序，LED数码管显示程序等。总体上完成了软件的编写。关键词：带倒计时功能的交通灯；8255A；8086微机系统第3页目录一、概述1.1课程设计的目的······················································31.2课程设计的要求············································3二、总体设计方案及说明2.1系统总体设计方案·····················································42.2系统工作框图··············································4三、系统硬件电路设计3.1Intel8086微处理器的简介···································53.28255A芯片的工作原理·············································73.3多位数码管的工作原理················································83.474LS273芯片简介··········································103.5系统电路图设计········································113.5.1.系统总电路图设计································113.5.2.8086最小系统原理图设计····································12四、系统软件部分设计4.1系统流程图··························································144.2系统软件源程序············································154.3汇编源程序及说明········································16五、总结5.1系统调试·······································185.2心得与体会·················································20六、参考文献······················································22第4页一、概述1.1课程设计应达到的目的通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的微型计算机应用系统。针对课堂重点讲授内容使学生加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了微机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。设计一个基于8086/8088微型计算机的一个交通信号灯控制系统，要求能完成基本的交通灯控制，如红、绿、黄三种灯的定时交替点亮与熄灭；要求学生了解8086/8088微型计算机控制系统的基本设计方法与思路，能独立查阅资料并汇总，具备一定的控制系统设计能力，掌握绘制电路原理图的能力，能编写一定难度的汇编程序并调试。1.2设计一个模拟交通信号灯控制系统，要求：1）系统功能：十字路口信号灯东西向南北向各2组，每组用红黄绿3只LED模拟交通信号灯。开始：南北红灯、东西绿灯亮，之后南北红灯、东西黄灯亮，然后南北绿灯、东西红灯亮，然后南北黄灯、东西红灯亮，返回开始。2）给出系统设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理；3）画出程序框图并编写程序。第5页二、总体设计方案与说明2.1系统总体设计方案本设计是基于Windows环境下的Proteus7.8软件，在其中进行硬件电路的的设计，汇编语言源程序的编写以及以上两部分工作完成后的软件系统的调试。本设计的处理控制系统由Intel8086微处理器在最小模式下组成的单处理器系统构成，用来进行对外围硬件电路进行信息采集、数据处理和控制。2.2系统工作框图本课程设计使用8086CPU控制8255A和74273锁存器分别控制LED数码管和LED交通灯。第一片8255A被选择后，从数据总线上写入数据到输出端，把LED数码管的待显示的字符对应是16进制数，即要7段数码管的对应位的LED置高电平（选择的是共阴极数码管）就可以显示对应的段码。第二片8255A被选择后，从数据总线上写入的数据是指定哪一位数码管显示字符，低电平有效。同时74273锁存器也要按程序设定点亮LED交通灯。第6页三、系统硬件部分设计3.1Intel8086微处理器的简介Intel8086是Intel公司于1978年推出的16位微处理器。它采用HMOS工艺制造，片内有2.9万个晶体管，单一电源+5V供电，时钟频率4.77-10MHz，片内数据总线、寄存器和外部数据总线都为16位，最大可寻址的物理地址为1M。要掌握一个CPU的工作性能及使用方法，首先应该了解它的编程结构。在8086CPU的编程结构上，从功能上，分为两部分，即总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）。8086的逻辑地址为20位，物理地址为16位，，对于编程员来说，只需要考虑逻辑地址即可。8086为40只引脚双列直插式封装。Intel8086可以工作在最大和最小两种模式下，最小模式和最大模式的确定是通过一条MN/MN所接的逻辑电平是“1”还是“0”来完成。在最小方式下，微处理器被用来构成一个小规模的单处理机系统，微处理器本身必须提供全部的的控制信号给外围电路。微处理器被用来构成一个较大规模的多机系统。在最小模式下的信号如下：(1)AD15~AD0（addressdatabus）地址/数据复用引脚（双向工作）分时复用的地址/数据线。(2)A19/S6~A16/S3（Address/Status）输出，是分时复用的地址/状态线。用作地址线时，A19~A16与A15~A0一起构成访问存储器的20位物理地址。(3)BHE/S7（BusHighEnabale/Status）总线高字节有效信号。三态输出，低电平有效，用来表示当前高8位数据线上的数据有效。(4)NMI（NonMaskableInterruptRequest）不可屏蔽中断请求信号。由外部输入，上升沿触发，不受中断允许标志的限制。(5)INTR（InterruptRequest）可屏蔽中断请求信号。由外部输入，电平触发，高电平有效。(6)RD（Read）读信号。三态输出，低电平有效，表示当前CPU正在读存储器或IO端口。(7)CLK（Clock）主时钟引脚（输入）。由8284时钟发生器输入。8286CPU可使用的最高时钟频率随芯片型号不同而异，8086为5MHz，8086-1为10MHz，8086-2为8MHz。第7页(8)RESET（reset）复位信号。由外部输入，高电平有效。(9)READY（ready）准备就绪信号。由外部输入，高电平有效，表示CPU访问的存储器或IO端口已准备好传送数据。(10)TEST测试信号。由外部输入，低电平有效。CPU执行WAIT指令时，每隔5个时钟周期对TEST进行一次测试，若测试TEST无效，则CPU处于踏步等待状态，直到TEST有效，CPU才继续执行下一条指令。(11)MN/MX工作模式选择信号。由外部输入，MN/MX为高电平时，CPU工作在最小模式；MN/MX为低电平时，CPU工作在最大模式。(12)GND/VCC电源地和电源。8086CPU只需要单一的+5V电源，由VCC引脚输入。(13)INTA中断响应信号。向外部输出，低电平有效。在中断响应周期，该信号表示CPU响应外部发来的INTR信号，用作读中断类型码的选通信号。(14)ALE地址锁存允许信号。向外部输出，高电平有效。在最小模式系统中用作地址锁存器的片选信号。(15)DEN数据允许信号，三态输出，低电平有效。(16)DT/R数据发送/接收控制信号。(17)M/IO存储器/IO端口访问信号。(18)WR写信号。三态输出，低电平有效，表示当前CPU正在写存储器或IO端口。(19)HOLD总线请求信号。由外部输入、高电平有效。表示有其他共享总线的处理器/控制器向CPU请求使用总线。(20)HLDA总线请求响应信号。向外部输出，高电平有效。CPU一旦测试到有HOLD请求，就在当前总线周期结束后，使HLDA有效，表示响应这一总线请求，并立即让出总线使用权。在不要求使用总线的情况下，CPU中指令执行部件可继续工作。HOLD变为无效后，CPU也将HLDA置成无效，并收回对总线的使用权，继续操作。3.28255A芯片的工作原理8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255第8页可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。1）与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0～D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0～A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0～D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0～A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2）与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0～PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B口：编号为PB0～PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C口：编号为PC0～PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。3）控制器部分8255将3个