交通灯微机课程设计.docx
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武汉纺织大学机械设计及其自动化学院
课程设计（论文）说明书
论文题目 交通灯控制系统
学 号 1302220132
学生姓名 彭行
专业班级 测控11301班
任课老师 姬巧玲
总评成绩
2016 年1月 6 日
4
摘要
运用了8086CPU芯片以及8255A芯片、74273等辅助硬件电路，进行了交通灯控制的设计。
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。
本设计系统由8255AI/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、
LED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，总体上完成了软件的编写。
关键词：
8255A；8086微机系统
目录
一、设计任务书 4
二、总体方案设计与说明 5
三、系统硬件部分设计 6
3.1．Intel8086微处理器简介 6
3.2．8255A芯片的工作原理 7
3.3．74273芯片简介 9
四、系统原理图设
计 10
4.18086最小系统与原理图 10
4.2控制交通灯LED的外围电路图 11
五、系统仿真过程与结
果 12
六、设计总
结 13
七、附
录 14
7.1附录一：
系统整体原理图 14
7.2附录二：
元器件清
单 15
7.3附录三：
源代
码 15
八、参考文
献 17
一、设计任务书
一、设计题目：
交通灯控制系统二、设计目的：
1.巩固和加深课堂所学知识；
2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；
3.通过对交通灯的控制进行设计与制作，深入了解与掌握利用可编程 8255A进行
开关量控制的原理与方法。
三、设计任务及要求：
（在规定的时间内完成下列任务）
（一）任务：
设计一个普通十字路口，交通灯的控制可分东西向和南北向两组，每组可用
红、黄、绿三个灯进行交通管理，所以本任务要点是对十二个交通灯进行控制。
（二）功能要求：
在十字路口交通信号灯有东西向和南北向。
信号灯受启动开关控制。
当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，此时南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。
当
启动开关端开时，所有信号灯都熄灭。
交通灯的亮灭规律如下：
①南北向绿灯和东西向绿灯不能同时亮，如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立刻报警。
②南北向红灯亮并持续25s，与此同时东西向绿灯持续20s，闪烁3s，熄灭。
③东西向黄灯亮并持续2s后熄灭，切换为东西向红灯，南北向绿灯亮。
④东西向红灯持续亮30s。
南北向绿灯维持25s,闪烁3s后熄灭，南北向黄灯亮维持2s后，切换成南北红灯亮，东西向绿灯亮。
⑤上述动作循环进行。
（三）具体要求：
课程设计报告撰写格式要求具体内容如下：
①设计任务与要求②总体方案与说明
③硬件原理图、与说明④实验电路图与说明
⑤软件主要模块流程图⑥源程序清单与注释
⑦proteus仿真（仿真结果及相关文档）
⑧问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告，即在调式过程中遇到的主要
问题、解决方法及改进设想）
⑨小结与体会
完成部分：
在这次课程设计中主要完成软件的设计。
附录：
①源程序（必须有简单注释）及元件清单②使用说明③参考资料
（四）课程设计成果提交纸本文档：
课程设计报告。
电子文档：
课程设计报告电子档protel电路原理图proteus仿真文档及源程序文档
二、总体方案设计与说明
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系统整体框图如下
74273
74154
5
74273
8086CPU
总线
总线
74273
红
8255A
黄
绿
图1：
系统整体框图
本次课程设计使用8086CPU控制8255A和74273锁存器控制LED交通灯。
其中译码器74154相当于片选作用，由于此次课程设计只用到了一片8255A，将其接IO1口即可。
同时8255A也要按程序设定点亮LED交通灯。
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。
14
（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。
（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：
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