城市交通灯控制系统设计

城市交通灯控制系统设计摘要：新型多功能交通灯控制系统越来越多的被用于个大中小城市中，它的研究有效地改善了交通堵塞等现象。利用微型计算机8086/8088作为控制器，设计制作城市道口交通灯控制系统。系统由硬件和软件两个部分组成，设计以8255A为核心，提出了系统的硬件实现方案，对各单元电路以及系统的整体硬件部分进行了设计与调试。系统工作稳定可靠，实用性强。最后介绍了系统的存储单元分配，软件流程图，软件源程序及注释等内容。关键词：城市道口交通灯控制系统；8255A；程序流程图；编写程序目录一．课程设计的题目二．课程设计目的三．技术要求及设计数据四．设计思路及方案的确定五．设计原理图六.程序流程图及编写程序七.收获体会和建议八．参考文献使用软件一．设计题目：城市交通灯控制系统设计二．设计目的：通过对红，绿，黄LED的控制熟练掌握8255A可编程并行接口的编程方法。三．设计要求：⑴使用微型计算机8086/8088作为控制器。⑵纵向与横向的交通灯定时60秒交换红绿灯一次。⑶灯光有三种颜色：红、黄、绿。灯光亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止，从绿灯亮到红灯亮之间有一过度状态：黄灯闪烁，闪烁的次数自定。起始状态为纵向与横向的红灯都是点亮状态。四．设计思路及方案的确定相关知识及重要元器件作用的说明：Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。二、8255A的编程结构8255A由以下几部分组成：8255A内部结构图8255A的引脚排列1、三个数据端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。·A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。·B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。·C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O2．A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。3．数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4．读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号CS及系统读信号RD、写信号WR、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。三、8255A的引脚信号引脚信号可以分为两组：一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。1、面向CPU的引脚信号及功能·D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；·RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；·CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；·RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；·WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；·A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作。2、面向外设的引脚信号及功能•PA0~PA7：A组数据信号，用来连接外设；•PB0~PB7：B组数据信号，用来连接外设；•PC0~PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。二、8255A的编程结构8255A由以下几部分组成：1、三个数据端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。·A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。·B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。·C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O2．A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。3．数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4．读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号CS及系统读信号RD、写信号WR、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。三、8255A的引脚信号引脚信号可以分为两组：一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。1、面向CPU的引脚信号及功能·D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；·RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；·CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；·RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；·WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；·A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作。2、面向外设的引脚信号及功能•PA0~PA7：A组数据信号，用来连接外设；•PB0~PB7：B组数据信号，用来连接外设；•PC0~PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。1、三个数据端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。·A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。·B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。·C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O2．A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。3．数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4．读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号CS及系统读信号RD、写信号WR、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。三、8255A的引脚信号引脚信号可以分为两组：一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。1、面向CPU的引脚信号及功能·D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；·RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；·CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；·RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；·WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；·A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作。2、面向外设的引脚信号及功能•PA0~PA7：A组数据信号，用来连接外设；•PB0~PB7：B组数据信号，用来连接外设；•PC0~PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。74LS240结构图74LS240八反相缓冲器/线驱动器/线接收器（三态）当/1G和/2G同时为H时，Y=高阻；当/1G和/2G同时为L时，Y=/A。74LS241、74F241、74ALS241、74HCT241、74S241、74HC241八缓冲器/线驱动器/线接收器（三态）当/1G为H、/2G为L时，Y=高阻；当/1G为L、/2G为H时，Y=A。首先了解交通灯的亮灭规律。假设有一个十字路口，1，2为南北方向，2，4为东西。①初态为4个红灯全亮，禁止通行。②1，3路口绿灯亮，2，4路口红灯亮。③1，3路口绿灯灭。④1，3路口黄灯闪烁。⑤4个路口红灯全亮。⑥2，4路口绿灯亮，同时1，3路口红灯亮。⑦2，4路口绿灯灭。⑧2，4路口黄灯闪烁。⑨转向步骤①循环执行。系统硬件设计和软件设计在本次设计中需要用到微型计算机8086/8088作为主控制系统，连接8255A芯片，利用两块74LS240分别控制黄灯和红灯绿灯，各发光二极管阳极通过电阻接+5V。详细见图所示。连接好电路图后，对8255A进行程序编写，然后编译，运行调试。通过多次的调试达到预定的要求。在设计中要注意红灯绿灯的过渡的状态，和黄灯的闪烁时间。五．设计原理图原理图中PB4`PB7对应黄灯，PC0`PC3对应红灯，PC4`PC7对应绿灯。8255A的A端口，B端口，C端口和控制端口的地址分别为：FF28H,FF29H,FF2AH,FF2BH。六．程序流程图：开始↓定义8255A各寄存器地址↓写8255A控制字为80H，A、B、C三口均为方式0输出↓4个路口绿灯、黄灯灭，红灯亮↓延时程序2延时——————————————→↓↓↓↓↓延时程序1，延时约1分钟↓2、4绿灯灭，2、4黄灯闪3次，每次1秒|______________________________↓结束编辑程序如下：CODESEGMENTASSUMECS:CODECONTEQU0FF2BH;定义控制口地址IO_AEQU0FF28H;定义A口地址IO_BEQU0FF29H;定义B口地址IO_CEQU0FF2AH;定义C口地址ORG1003HALL_RED:MOVDX,CONT;写8255A控制字MOVAL,80H;定义A口、B口、C口为输出OUTDX,ALMOVDX,IO_B;灭所有绿灯和黄灯MOVAL,00H亮1、3路口绿灯，同时亮2、4路口红灯延时程序1，延时约1分钟1、3绿灯灭，1、3黄灯闪3次，每次1秒灭1、3黄灯，亮2、4绿灯，亮1、3红灯OUTDX,ALMOVDX,IO_C;亮4个红灯MOVAL,0FHOUTDX,ALCALLDELAY2;延时时间较短GREEN13:MOVAL,01011010BMOVDX,IO_COUTDX,AL;1、3路口绿灯亮，同时2、4路口红灯亮CALLDELAY1;延时1分钟MOVAL,00001010B;灭1、3路口绿灯OUTDX,ALMOVCX,3H;置计数初值为3YELLOW13:MOVDX,IO_BMOVAL,50H;点亮1、3路口黄灯OUTDX,ALCALLDELAY2;延时MOVAL,00H;灭1、3路口黄灯OUTDX,ALCALLDELAY2;延时较短时间LOOPYELLOW13;黄灯闪烁3次GREEN24:MOVAL,10100101B;点亮2、