《微机原理与接口技术》课程设计--交通灯系统设计

华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计题目：交通灯系统设计学院（系）：信息工程系年级专业：自动化1073班学号：学生姓名：rr指导教师：rr武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化1073指导教师：工作单位：题目:交通灯系统设计初始条件：1．运用所学的微机原理和接口技术知识；2．微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具要求）该课程设计要求采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。具体要求如下：1．东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；2．1分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。3．东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行60秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮60秒钟；4．南北方向放行60秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。5．南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后转为东西方向放行1分钟。如此循环重复。6.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排：序号阶段内容所需时间（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合计5指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计基于微机原理交通灯的设计摘要城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本系统是一个在PC机中用软件模拟交通灯控制电路的一个屏显系统，才用汇编语言在CRT显示环境下实现，界面简单明了，能够实现简单交通灯的模拟。运用所学的微机原理和接口技术知识完成交通灯系统。通过硬件与软件的结合，用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的交通灯控制系统的硬件、软件电路设计方案。该系统适用于单主干道的十字路口，。现假定其主干道为东西方向，次干道为南北方向。可随意进行更改双向的通行时间，该功能能实现加中断控制和手动控制的方式进行,红绿灯切换时有闪烁功能以警示车辆和行人将进行红绿灯切换。当有交通堵塞或紧急状况时可进行中断手动控制，使交通安全与交通流畅度得以保证。关键词：交通灯，汇编语言，CRT，PC武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计目录前言…………………………………………………………………………………………第一章交通灯系统的设计要求与设计方案…………………………1.1交通灯方案的论证与比较1.2交通灯的功能与要求1.3交通灯设计方案的确定第二章交通灯系统的硬件设计……………………………………………2.1交通灯的硬件框图2.2状态显示电路设计2.3中断电路设计第三章交通灯系统的软件设计……………………………………………3.1主程序流程图3.2中断控制功能程序设计3.3交通灯主程序设计第四章交通灯系统的安装与调试………………………………………4.1硬件调试4.2软件调试4.3调试过程第五章设计体会与小结………………………………………………………5.1总结设计体会与心得附录…………………………………………………………………………………………前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。交通灯能保证行人过马路的安全,控制交通状况等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。广泛用于十字路口,车站,码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯,交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计第一章交通灯系统的设计要求与设计方案1.1方案的论证与比较交通灯系统的实现方法本次课设中的延时程序可以采用多种方法来实现：1)运用软件程序来实现60s的延时，要是延时精确必须要使程序中的循环次数计算精确。2）采用软件加硬件的方法实现60s延时，可以利用8253芯片的定时功能实现毫秒级的延时再通过循环程序来达到本次课设需求的60s延时。本次是选用软件程序来实现延时功能的。1.2交通灯系统的功能与要求1）东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟。2）1分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。3）东西方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行60秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮60秒钟。4）南北方向放行60秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。5）南北方向的红（绿）灯闪烁5秒钟后转为东西方向放行1分钟。如此循环重1.3设计方案的确定1）芯片的选择由于8255A芯片是一种通用的可编程并行I/O接口芯片，具有三个带锁存或缓冲的数据端口，可与外设并行进行数据交换，通用性强，使用灵活，因此选用8255A芯片。8259A可编程中断控制器可为CPU处理8级向量优先中断，故本次课设选用8259A芯片进行中断控制。a\A：实现对信号灯红—绿自动转换的控制。8259A：实现在特殊情况下让信号灯全红的控制。b\59A的端口地址为：20H、21H8255A的端口地址为：端口A-60H、端口B-61H、端口C-62H、控制端口-63H片选信号引脚连接：2）交通灯状态变换电路交通灯状态变换电路可直接选用实验箱上的红绿发光二极管来实现。3）中断电路选用8259芯片，通过中断程序对十字路口出现的紧急情况进行中断控制。第二章交通灯系统的硬件设计武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计2.1交通灯系统的硬件框图框图如下：第三章交通灯系统的软件设计软件的设计的重点在于通过对8255A的B端口赋值来控制发光二极管的状态变化武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计3.1程序流程图状态0PB=11010111B东西绿灯亮南北红灯亮延时10s东西方向红灯闪烁5s状态1PB=11101011B东西红灯亮南北绿灯亮延时10s南北方向红灯闪烁5s8255初始化B口为输出口IRQ7中断服务处理东西南北方向的红灯亮延时10s关中断返回武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计3.2中断控制功能程序设计IRQ7:MOVDX,MY8255_A；MOVAL,00000011BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,11000011BOUTDX,ALCALLDELAYED1MOVAL,20HOUT20H,ALCLIIRET3.3交通灯主程序设计MY8255_AEQU60HMY8255_BEQU61HMY8255_CEQU62HMY8255_CONEQU63HCODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:CLIMOVDX,MY8255_CONMOVAL,82HOUTDX,ALPUSHDS;保存数据段MOVAX,0000HMOVDS,AXMOVAX,OFFSETIRQ7MOVSI,003CHMOV[SI],AXMOVAX,CSMOVSI,003EHMOV[SI],AXPOPDSCLIINAL,21HANDAL,7FHOUT21H,ALSTI武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计MOVDX,MY8255_A;放初值MOVAL,003HOUTDX,ALMOVDX,MY8255_C;MOVAL,00CHOUTDX,ALCALLDELAYED1;延时10sMOVBX,6HL1:MOVDX,MY8255_AMOVAL,00000011BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,00001100BOUTDX,ALCALLDELAYED2;跳5sMOVDX,MY8255_AMOVAL,00001111BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,00001100BOUTDX,ALCALLDELAYED2DECBXJNZL1;闪烁5秒MOVDX,MY8255_AMOVAL,00001100BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,00000011BOUTDX,ALCALLDELAYED1MOVBX,6HL2:MOVDX,MY8255_AMOVAL,00001100BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_C武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计MOVAL,00000011BOUTDX,ALCALLDELAYED2MOVDX,MY8255_AMOVAL,00001100BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,00001111BOUTDX,ALCALLDELAYED2DECBXJNZL2JMPSTARTIRQ7:MOVDX,MY8255_A；中断服务程序，出现紧急情况MOVAL,00000011BOUTDX,ALMOVDX,MY8255_CMOVAL,11000011BOUTDX,ALCALLDELAYED1MOVAL,20HOUT20H,ALCLIIRET；延时程序DELAYED1:MOVAX,30L3:MOVCX,0FFFFHLOOP$DECAXJNZL3RETDELAYED2:MOVCX,0FFFFH；LOOP$RETCODEENDSENDSTART武汉理工大学华夏学院《微机原理与接口技术》课程设计第四章交通灯系统的安装与调试4.1硬件调试按电路图连接好电路，运行程序后观察发光二极管是否亮，按下中断开关时能否产生中断。4.2软件调试将写好的源程序在仿真软件上仿真以后，连接好电路，观察现象。经过多次调试后达到了设计要求。4.1调试过程硬件调试的时候，与发光二极管相连的端口选择不对，导致发光二极管不能正常工作，通过查找8255A的控制字更改与发光二极管相连的端口。软件调试时，发光二极管不能设计要求进行状态转换，首先是所有的全亮，原因是有一段程序有误，其次就是发光二极管不能按照设计要求进行状态转换，出现乱跳的现象，红灯不能闪烁或不能闪烁5次；延时程序调用不正确出现乱码；开始时整个程序的设计思路不是很完善，交通灯的状态转换不是很明朗。第五章设计体会与小结5.1总结设计体会与心得机原理课程设计----交通灯的控制，是个与实际联系很紧密的课题，综合应用了微机学习的各方面知识，体现了汇编语言作为计算机领域的主要语言在解决实际问题方面表现出了优越之处，也使理论知识的学习得到了更深的理解和应用。这次主要是用8255A芯片来完成设计要求的，学习的时候对8255的结构、引脚及功能不是很清除，刚开始拿到这个课题时真不知如何下手，经过分析、查阅相关资料大致明白设计要点，通过流程图的绘制，按照流程一步步来分步设计，使问题得到了解决。由于汇编语言学的不是很好，对端口的使用下了一番苦功夫，因此，这次的课程设计也是对自己微机汇编语言学习的补缺及提升。学习的目的在于应用，纵使专业理论知识