微机专业课程设计设计应用实现交通灯控制.doc
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1、前 言 随着计算机科学技术不断发展,微型计算机得到了广泛应用,是人们运用计算机设计和开发各种应用系统基本。同步微型计算机接口技术也是一门实践性较强课程, 理论与实践相结合可以更好掌握知识,这也是这次交通灯系统控制设计目。交通灯是交通安全核心,已广泛应用于城乡十字路口,它有无作为交通安全检查重要根据,是交通秩序正常进行有力保障。十字道口红绿灯是交通法规无声命令,是司机和行人行为准则。十字道口交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通核心。当前,国内大多数都市正在采用“自动”红绿交通灯,它具备固定“红灯绿灯”转换间隔,并自动切换。它们普通由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向批示灯”三某些
2、构成。交通灯时间控制显示,以固定期间值预先“固化”在单片机中,每次只是以一定周期交替变化。但是,事实上不同步刻车辆流通状况是十分复杂,是高度非线性、随机,还经常受以为因素影响。采用定期控制经常导致道路有效应用时间挥霍,浮现绿灯方向车辆较少,红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数实际状况变化,其最大缺陷就在于当路况发生变化时,不能满足司机与路人实际需要,轻者导致时间上挥霍,重者直接导致交通堵塞,导致都市交通效率下降。当前,有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯办法。可以依照十字路口两个方向上车辆动态状况,自动判断红绿灯时间间隔,以保证最大车流量,减少道口交通堵塞。但是却不像定期控制,能用数字
3、显示屏显示当前灯色剩余时间,以便于驾驶员随时掌握自己驾驶动作,及时停车或启动。 本次交通灯控制系统重要由8255A并行口、8253定期/计算器、8259单极中断控制器以及74LS139译码器实验等芯片构成。整个课程设计重要使用8255AA口和B口模仿十字路口交通灯闪烁状况。重要涉及如下五个方面:1.课程设计题目名称;2.课程设计规定完毕任务;3.系统设计文档(涉及了总体设计、详细设计以及程序设计等文档);4、课程设计总结 ;5.参照文献本次课程设计以固定程序实现对交通灯实行控制,没有实现智能化,但智能化是交通控制系统是交通控制系统发展必然趋势,也是满足日益发展社会需要。通过本次课程设计,更好学
4、习微机接口应用技术,使咱们将课堂所学到知识和实践有机结合起来,初步掌握计算机应用系统设计环节和接口设计办法,提高分析和解决实际问题能力。由于时间仓促和水平所限,本次课程设计难免有欠妥之处,请不吝批评指正。摘要:本文简介了以计算机为核心.运用可编程并行接口芯片8255A软硬件功能,实现对交通灯控制核心词: 计算机 可编程并行接日芯片 交通灯 8255A目录封 面 1前 言 2目 录 3课程设计任务书 4第一章 课程设计题目及规定5第二章 系统设计62.1 交通灯控制系统简介2.2 芯片选取 2.3 系统原理第三章 详细设计93.1 硬件设计 3.1.1 8255A并行接口10 3.1.2 825
5、9A可编程中断控制器12 3.1.3 8253可编程定期器/计数器133.2 软件设计 153.3 程序流程图21第四章 程序设计 22第五章 调试成果 24 5.1 实验环节 5.2 调试记录与分析第六章 小结 25第七章 参照文献26第八章 附录27 课程设计题目:交通灯 原始资料1、微型计算机及接口实验指引书2、微型计算机接口技术及应用教材3、交通灯工作原理(图书馆借、网上搜索、下载) 课程设计任务内容1. 课程设计目意义:通过课程设计培养同窗们系统设计能力,使同窗们达到如下能力训练:、调查研究、分析问题能力;、使用设计手册、技术规范能力;、查阅中外文献能力;、制定设计方案能力;、计算机
6、应用能力;、设计计算和绘图能力;、技术经济指标分析能力;、语言文字表达能力。2. 本课题研究重要内容:使用 8255AA口和B口模仿十字路口交通灯闪烁状况。基本规定:、设计实验电路(规定运用FD-88实验仪硬件资源)、分析实验原理、列出实验接线表、采用汇编语言编写实验程序、通过实验验证功能实现、编写课程设计阐明书第一章 课程设计题目以及规定一、课程设计题目:交通灯 使用8255AA口和B口模仿十字路口交通灯闪烁状况二、基本规定:1、设计实验电路(规定运用FD-88实验仪硬件资源)2、分析实验原理3、列出实验接线表4、采用汇编语言编写实验程序5、通过实验验证功能实现6、编写课程设计阐明书。第二章
7、 系统设计21交通灯控制系统简介十字道口红绿灯是交通法规无声命令,是司机和行人行为准则。十字道口交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通核心。当前,国内大多数都市正在采用“自动”红绿交通灯,它具备固定“红灯绿灯”转换间隔,并自动切换。它们普通由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向批示灯”三某些构成。假设为某个十字路口设计一种交通灯控制系统,1、3为东,南方向, 2、4为西,北方向,初始态为4个路口红灯全亮。 之后, 1、3路口绿灯亮, 2、4路口红灯亮, 1、3路口方向通车。 延迟一段时间后, 1、3路口绿灯熄灭,而1、3路口黄灯开始闪烁。闪烁若干次后, 1、3路口红灯亮, 同步2、
8、4路口绿灯亮, 2、4路口方向开始通车。 延迟一段时间后, 2、4路口绿灯熄灭,而黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到1、3路口方向。 之后,重复上述过程。2.1.1重要内容在十字路口东西和南北两个方向都各有红、黄、绿三个信号灯。红、黄、绿交通灯变化规律为: 1)南北方向绿灯、东西方向红灯同步亮20秒。 2)南北方向绿灯灭、黄灯亮5秒,同步东西方向红灯继续亮。 3)南北方向黄灯灭、红灯亮,同步东西方向红灯灭、绿灯亮,持续20秒。 4)南北方向红灯继续亮,同步东西方向绿灯灭、黄灯亮5秒。 5)转1)重复。 2.1.2工作原理交通灯工作过程如下:设十字路口1、3为南,北方向,2、4为东西方向,初始
9、态为4个路口红灯全亮。之后,1、3路口绿灯亮,2、4路口红灯亮,1、3路口方向通车,2个路口LED数码管开始倒计时25秒。延迟20秒后,1、3路口绿灯熄灭,而1,3路口黄灯开始闪烁(1HZ)。闪烁5次后,1、3路口红灯亮,同步2、4路口绿灯亮,2、4路口方向开始通车,2个路口LED数码管重新开始倒计时25秒。延迟20秒时间后,2、4路口绿灯熄灭,而黄灯开始闪烁。闪烁5次后,再切换到1、3路口方向。之后,重复上述过程。当有紧急状况时,2个方向都红灯亮,倒计时停止,车辆禁止通行,当紧急状况结束后,控制器恢复此前状态继续工作。在设计中采用6个发光二极管来模仿2个路口黄红绿灯,每个路口用2个数码管来显
10、示通行或禁止剩余时间。紧急状况用一种单脉冲发生单元申请中断来模仿,紧急状况结束后,再发一种中断来恢复此前状态。依照前面简介,本设计硬件由定期模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块构成。定期模块采用硬件定期和软件定期相结合办法,用8253定期/计数器定期100ms,再用软件计时实现所需定期。发光二极管模块由8255控制发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上LED显示模块实现。紧急中断模块是由单脉冲发生单元和8279中断控制器构成。程序重要是由定期子程序、发光二极管显示子程序、数码管显示子程序和中断服务程序构成。涉及对8253、8255以及8259等可编程器件编程。交通灯显示模块
11、2.2、芯片选取1用实验系统8255A实现对信号灯控制(所用端口自定);2位数码显示用 8255A实现控制。 2. 用实验系统8253计数器2定期向实验系统主片8259AIRQ7祈求中断, 以实现定期;实验系统8253计数器2CLK2接OPCLK,频率为1.19318MHZ;GATE2已接 +5V;定期采用软硬件相结合方式实现。 用实验系统发光二极管模仿红绿灯2.3 系统原理本次系统运用8253定期,8259中断、8255A并口输出实现交通灯模仿控制硬件电路,运用汇编语言程序编写源程序代码实现软件某些;能自动控制和手动控制,可以调节自动模式绿灯和红灯时间。通过接口芯片8255构成并行接口电路,
12、用它A口和B口模仿交通灯闪烁状况,A口表达东、南方向,B口表达西、北方向,绿灯和红灯共同表达黄灯。一方面片选相应端口地址,定义8255A工作方式位0;然后对端口A和B进行不同数据写入,控制交通灯亮度以及闪烁状况,采用延时子系统。 第三章 详细设计3.1硬件设计本课题设计可通过实验平台上某些功能模块电路构成,由于各模块电路内部已经连接,顾客在使用时只要设计模块间电路连接,因而,硬件电路设计及实现相对简朴。完整系统硬件连接如图1所示。硬件电路由定期模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块构成。定期模块是由8253计数器0来实现定期100ms。Clk0接实验平台分频电路输出Q6,f4687
13、5hz。GATE0接8255PA0,由8255输出来控制计数器起停。OUT0接8259IRQ2,定期完毕申请中断,进入中断服务程序。Q6OUT0 8253 GATE0 Clk0 PA0 8255 PC地址 CS1译码 CS2电路 CS3 CS4路数码管显示模块IRQ28259IRQ3发光二极管电路单脉冲发生单元PC BUS图1 系统硬件电路图3.1.1.8255A并行接口一. 8255A引脚及功能 8255A是一种采用NMOS工艺制造40个引脚双列直插式组建, 其外部引脚如下图所示:功能:8255A具备面向主机系统总线和面向外设两个方向连接能力,即通过8255A,CPU可直接同外设相连接,负责
14、CPU和外设之间数据传送。1、面向系统总线信号线D0D7:双向数据线;CPU通过它向8255A发送命令、数据;8255A通过它向CPU回送状态、数据/CS:选片信号线,该信号线低电平有效,由系统总线经I/O地址译码器产生A1、A0:芯片内部端口地址信号线,与系统地址总线地位相连/RD:读信号线,该信号低电平有效,CPU通过执行IN指令,发读信号将数据或状态信号从8255A读至CPU/WR:写信号线,该信号低电平有效,CPU通过执行OUT指令,发写信号,将命令或数据写入8255ARESET:复位信号线,该信号高电平有效。2、面向I/O设备信号线PA0PA1:端口A输入/输出线PBOPB7:端口B
15、输入/输出线PC0PC7:端口C输入/输出线这24根信号线均可用来连接I/O设备,通过它们传送数字量信息或开关量信息二、内部构造1、数据总线缓冲器2、读/写控制逻辑3、A组和B组控制电路4、数据端口A、B、C三、8255工作方式1、方式0基本输入/输出方式8255工作在方式0时,三个端口提成彼此两个8位口,即A口和B口,两个4位口,这4个并行口都能设定为输入或输出。方式0惯用于无条件查询传送2、方式1选通输入/输出方式3、方式2双向输入/输出方式3.1.2 8259A可编程中断控制器一、8259A引脚及功能8259A引线分为3某些,即与CPU接口引线,与外设引线和用于级联接口引线,如下图所示1
16、、8259A与CPU接口引线D7D0:数据线,双向,三态。与CPU数据总线直接相连/WR: 写信号,输入,低电平有效/RD: 读信号,输入,低电平有效A0: 地址线,输入,用于寻址8259A内部两个端口,此引脚连接CPU系统地址线/CS: 片选信号,输入,低电平有效。此引脚连接译码电路输出端INT:中断祈求信号,输出,高电平有效,连接CPU可屏蔽中断祈求输入端INTR/INTA; 中断响应信号,低电平有效,用于接受CPU送回中断响应负脉冲二、内部构造1、数据总线缓冲器2、读/写逻辑3、级联缓冲/比较器4、中断祈求寄存器5、终端屏蔽寄存器6、优先权分析器7、中断服务寄存器8、控制逻辑三、工作方式
17、1、屏蔽中断源方式2、设立优先级方式3、中断结束方式4、查询中断方式5、读取状态方式6、级联方式7、连接系统总线方式 3.1.3、8253可编程定期器/计数器一、8253定期/计数器引脚及功能8253是NMOS工艺制成,采用单一+5V电源,24引脚双列直插式封装,外部引脚如下所示1、8253与CPU接口引线D7D0:双向数据线:可直接与数据总线相连,用于传递各种数据信息/WR:写信号,输入,低电平有效,用于控制CPU对8253写操作/RD:读信号,输入低电平有效。用于控制CPU对8253读操作A1、A0:地址线,输入信号/CS:片选信号,输入信号,低电平有效。当/CS为0时,8253被选中,容
18、许CPU对其进行读/写操作2、8253与外设接口引线CLKOCLK2:时钟输入信号;GATE0GATE2:门控输入信号;OUT0OUT2:计数输出端3、定期与计数方式二、内部构造1、数据总线缓冲器2、读/写逻辑电路3、控制字寄存器4、计数器三、8253方式控制字定期/计数器8253每个计数通道依照CPU发命令写入控制寄存器控制字拟定工作方式和计数格式。8253控制字格式如下所示:D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCDD7、D6:计数器选取位SC1、SC0。82533个计数器互相独立,并且均有一种控制寄存器。但这三个控制寄存器占用同一种端口地址,即A1A0=1
19、1D5、D4:读/写批示位RW1、RW0。CPU向某个计数器写入初值和读取它们当前值时不同格式D3、D2、D1:工作方式选取位M2、M1、M0。8253有6种工作方式,选取哪种工作方式由M2、M1、M0编码拟定DO:数值计数格式,用来选取计数格式。DO=O,计数器按二进制格式计数;D0=1,计数器按BCD码格式计数四、8253工作方式1、方式0计数结束中断方式2、方式1可编程单稳态输出方式3、方式2分频器4、方式3方波发生器5、方式4软件触发选通3.2软件设计1. 软件设计思路本程序由主程序、定期中断子程序和外部中断子程序构成。主程序重要负责系统初始化和等待中断。定期中断子程序重要负责数码管显
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- 微机 专业课程 设计 应用 实现 交通灯 控制
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