南京工程学院-微机原理及应用-课程设计

南京工程学院课程设计说明书(论文)题目带数码管显示的交通信号灯模拟系统设计课程名称微机原理及应用院系电力工程学院专业电气工程及其自动化（电网监控）班级监控101学生姓名徐成杰学号206100736设计地点工程实践中心8-216指导教师李升徐懂理设计起止时间：2012年12月17日至2012年12月21日成绩南京工程学院课程设计任务书课程名称微机原理及应用院（系、部、中心）电力工程学院专业电气工程及其自动化(电网监控)班级监控101起止日期2012年12月17日~12月21日指导教师李升徐懂理1．课程设计应达到的目的1）掌握8088应用系统的设计方法，掌握可编程接口芯片8255、8253的应用和编程方法，做到理论联系实际。2）进一步掌握8086/8088汇编语言程序设计方法。2．课程设计题目及要求题目：带数码管显示的交通信号灯模拟系统设计一、概述在STARES598PCI实验系统的基础上，应用可编程并行接口8255、定时/计数器8253等I/O接口芯片，设计一个十字路口交通信号灯模拟控制系统。二、设计目的通过设计一个十字路口交通灯系统掌握8255、8253等接口芯片的编程和应用方法，做到理论联系实际。三、设计要求要求绘制流程图、编写源程序，并在实验系统上调试通过程序。四、设计内容1、十字路口交通信号灯设置某十字路口交通信号灯系统在4个路口均装设红、绿2个灯，每个路口均装设一个数码管显示倒计时。图1交通信号灯设置实验时用LED（发光二极管）代替十字路口的红绿灯。2、交通信号灯亮灭规律交通信号灯系统初始状态为所有红灯闪烁N1秒钟（不必在数码管显示）；之后东西向车行道绿灯亮，车辆放行N秒钟，此时南北向车行道红灯亮，之后转为南北向车行道放行N秒钟，如此循环重复。要求数码管能够显示倒计时。参数N选择：N=20s/25s…85s/90s（每隔5s取一个秒数）N1≤10s，闪烁次数为3~8次每组自行选择N、N1（及闪烁次数）。3、硬件方案采用8255、8253组成系统，采用8253产生定时。完成规定的基本要求可得基础分，加入紧急车辆通过功能或其他任何先进功能，可加分。五、设计报告要求要求在报告中详细叙述所选方案的原理、特点及评价，给出硬件原理图、程序流程、源程序、调试结果描述。报告采用电力工程学院统一的标准格式书写。最终上交的报告内容包括：1、任务书、2设计内容（正文）、3、心得体会，装订成册。3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕预习要求：1）预习《微机原理及接口技术实验指导书》中实验仪硬件环境及星研集成环境软件的操作方法。2）预习本任务书，根据设计任务，预先画出电路原理图、程序流程图，编写程序。设计报告要求：1）画出接口部分电路原理图，并阐述系统工作原理。2）绘制程序流程图（Visio软件绘制）、给出源程序清单。3）调试过程描述和结果说明。4）要求用WORD撰写报告，上交打印报告和电子稿（全班刻盘）。4．主要参考文献1、李干林，李升.微机原理及接口技术实验指导书.北京：北京大学出版社.2、李继灿.新编16/32位微型计算机原理及应用（第4版）.北京：清华大学出版社.3、其他资料自选.5．课程设计进度安排起止日期工作内容12月17日前12月17～19日12月20～21日任务布置和基本知识储备，设计原理电路、绘制程序流程图，编写源程序在星研实验装置上调试验收答辩6．成绩考核办法实验表现占30%，验收答辩占30%，设计报告占40%。教研室审查意见：同意。教研室主任签字：鞠阳2012年12月7日院（系、部、中心）意见：同意。主管领导签字：李先允2012年12月7日目录1、设计思路与功能描述..........................................................................................7（1）设计思路....................................................................................................7①8255.............................................................................................................7②8253.............................................................................................................8（2）功能描述....................................................................................................82、电路图...................................................................................................................9（1）电路原理图................................................................................................9（2）实物图.......................................................................................................103、结构框图.............................................................................................................10（1）延时子程序..............................................................................................10（2）主程序.......................................................................................................114、运行情况和结论................................................................................................12（1）实际情况..................................................................................................12（2）结论...........................................................................................................13①本设计基本完成了任务书中所要求的功能.........................................13②有待改进之处..........................................................................................135、系统调试中的问题和解决办法........................................................................136、源程序清单.........................................................................................................137、心得体会.............................................................................................................22参考资料22设计说明书课程设计要求：设计一个十字路口的交通信号灯。采用8255PA口输出控制信号灯，8255PC0输入K8控制开关信号，用8253硬件定时，软件查询方式实现如下功能。正常模式：①东西方向和南北方向各放行11秒。绿灯转红灯前绿灯闪烁3秒。②LED数码显示器显示倒数计时，从10倒数到0；倒数到3时绿灯亮。紧急模式：两个方向红灯闪烁，绿灯不亮。1、设计思路与功能描述（1）设计思路①8255交通信号灯的灯光变化和数码显示通过8255实现控制。8255是一种具有多种功能的可编程并行通信接口电路芯片。芯片包括A、B、C三个数据端口、A组控制部件、B组控制部件、读写逻辑控制电路、数据总线缓冲器。8255有三种工作方式，其中方式0是基本输入/输出方式，适用于无条件传送和查询方式的接口电路。本设计中，PA口用于输出信号控制灯光的变化（D6D5=00，D4=0），PB口用于输出信号控制数码管的显示（D2=0，D1=0），PC0用于输入K8的控制开关信号，PC1用于输入用于硬件延时的方波信号（D0=1）。PC7用于输出控制数码管工作/不工作的信号（D3=0）。故写入方式控制字为10000001B=81H。8255A输入/输出信号接线方案如下表所示：8255-PB输出方式PCH输出方式8255-PA输出方式PCL输入方式引脚输出信号引脚输出信号引脚输出信号引脚输入信号PB7PB7—DP段PB6—G段PB5—F段PB4—E段PB3—D段PB2—C段PB1—B段PB0—A段PA7南绿PB6PA6北绿PB5PA5南红PB4PA4北红PB3PA3东绿PC3PB2PA2西绿PC2PB1PA1东红PC18253-OUT0PB0PA0西红PC0控制紧急信号a.灯光显示：送低电平则灯亮，送高电平则灯灭。东西绿灯，南北红灯：PA0～PA7应输出00111100B=3CH东西红灯，南北绿灯：PA0～PA7应输出11000011B=0C3H两个路口都红灯闪烁：两个红灯亮，绿灯不亮：PA0～PA7应输出11001100B=0CCH两个红灯灭，绿灯不亮：PA0～PA7应输出11111111B=0FFHb.LED数码显示：数码管采用共阴极接法，位选信号为0则数码管工作。a～dp段发亮条件：对应位输入1，见下表所示：显示数字0123456789PB输出3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH②8253交通信号灯亮、灭的时间及数码管的倒计时间隔都通过8253控制。8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围接口芯片，它有三个独立的16位计数器，计数范围为0～2MHz。8253有6种工作方式，其中方式三是方波发生器方式。本设计中选用通道0，CLK0接3906HZ的时钟信号，GATE0接高电平VCC，OUT0接8255的PC1。因为需要产生周期为0.5s的方波，即产生2Hz的方波，所以计数初值为3906/2=1953。由于选用了通道0（SC1SC0=00），工作在方式3（M2M1M0=011），对计数器进行读写/操作时，先送低8位，再送高8位（RW1RW0=11），计数器的数值采用10进制（BCD=1），故初始化时命令字为00110111B=37H。③正常和紧急模式的切换通过8255读取PC0的状态后，用软件判断是执行正常还是紧急模式。使用IN指令，将PC0的状态送入寄存器AL，只需判断PC0的值，故将AL同00000001B相与。使用JZ判断，若结果为1，即PC0