交通灯控制系统方案设计书文档格式.docx
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电子信息与电气工程系
班级
自动化
（2）班
工程技术型
一、设计内容
在A道和B道的十字路口，A、B道各有两组交通指示灯，每组有红、黄绿三个灯。
A道的同色灯连在一起，B道的同色灯连在一起。
对各组的交通灯进行控制，以保证车辆在各道上通畅运行。
A、B组的交通灯工作过程为：
1.初始状态为A、B道都是红灯亮。
当控制系统启动后，A道的绿灯亮，B道的红灯亮。
2.当延时25秒后，A、B道的黄灯同时变亮，且延时5秒。
3.延时后，B道转为绿灯，A道转为红灯，且延时25秒。
4.25秒后，转为A、B道的黄灯亮，延时5秒后，回到第一步，以次重复进行，不断循环。
5.当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B道全为红灯。
二、设计进程
（按课程设计周计算）
第一周设计任务：
（1）:
明确学习目标，通过讨论研究题目程序。
（2）:
三人轮流分工，把问题简单化。
并对实验室的单片机进行熟悉和调试
（3）：
对程序进行调试直到正确为止
第二周设计任务：
（4）：
构思交通灯的计划书
（5）：
上网收取资料，对比和参考后完成课程设计报告
三、设计任务及要求
1.选用8088最小工作模式和适当的存储器及接口芯片，编程实现上述工作过程及要求。
2.用LED显示器显示绿灯延时时间。
3.用相应的发光二极管来代替交通灯，用发光二极管的亮灭显示交通灯的工作情况。
4.系统有启动按钮和停止按钮，按启动按钮后，系统从第一步开始循环，按停止按钮后，无论在那一步，应回到初始状态。
5.画出详细的硬件接线图。
6.给出程序的设计思路，画出详细的程序流程框图。
7.给出程序清单并加上必要的注释。
完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、硬件设计思路、硬件原理图、软件设计思路、程序流程框图、程序清单、所用器件型号、总结体会、参考文献等）。
四、意义：
1.运用所学的微机原理和接口技术知识完成交通灯系统
2．熟悉8255的工作模式
五、参考文献：
1.《微型计算机原理及接口技术》实验指导书；
2.《汇编语言程序设计》南京大学出版社姚君遗编著；
3.《汇编语言程序设计教程》清华大学出版社杨记文编著；
4.《微型计算机原理及接口技术》中国科技大学出版社吴秀清周荷琴编著；
5.《汇编语言程序设计实验指导》清华大学出版社蔡启文，王志文，黄晓璐
系主任：
谭敏指导教师：
丁健
第四部分交通灯设计的简介
十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。
它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。
在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么B、A两方向各50秒；
要么根据交通规律，B方向60秒，A方向40秒，时间控制都是固定的。
交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。
但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。
采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出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的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。
目前，有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。
能够根据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，减少道口的交通堵塞。
但是却不像定时控制，能用数字显示器显示当前灯色剩余时间，以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作，及时停车或启动。
第五部分交通灯的设计方案
设计中使用了8259中断控制器、8255A可编程并行接口实现了，对A、B方向交通的分别计时、分别控制，设计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。
城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制B走向和A走向的红绿灯的状态和转换顺序,关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时,正是基于以上考虑,采用如下设计:
1.初始状态为A、B道都是红灯亮。
2.当延时25秒后，A、B道的黄灯同时变亮，且延时5秒。
3.延时后，B道转为绿灯，A道转为红灯，且延时25秒。
4.25秒后，转为A、B道的黄灯亮，延时5秒后，回到第一步，以次重复进行，不断循环。
5.当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B道全为红灯。
5.1电路原理
本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。
完整系统的硬件连接如图1所示。
硬件电路由R-S触发器电路、发光二极管模块、8255可编程并行接口模块和紧急中断模块8259组成。
实验的对应接线关图系图如下所示：
5.2.系统原理
5.2．18259A的结构原理
1、数据总线缓冲器:
8259A与系统数据总线的接口，是8位双向三态缓冲器。
CPU与8259A之间的控制命令信息、状态信息以及中断类型信息，都是通过缓冲器传送的。
2、读/写控制逻辑:
CPU通过它实现对8259A的读/写操作。
3、级连缓冲器:
用以实现8259A芯片之间的级连，使得中断源可以由8级扩展至64级。
4、控制逻辑电路:
对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。
5、中断请求寄存器IRR:
8位，用以分别保存8个中断请求信号，当响应的中断请求输入脚有中断请求时，该寄存器的相应位置1。
6、中断屏蔽寄存器IMR:
8位，相应位用以对8个中断源的中断请求信号进行屏蔽控制。
当其中某位置“0“时，则相应的中断请求可以向CPU提出；
否则，相应的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。
该寄存器的内容为8259A的操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。
7、中断服务寄存器ISR:
8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄存器中的相应位置1。
8、用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。
5.2．28255A的工作原理
1、8255A的内部结构:
1）数据总线缓冲器:
这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。
输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。
2）三个端口A，B和C:
A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。
B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。
C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器（输入没有锁存器）。
3）A组和B组控制电路:
这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。
方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。
对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。
A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。
4）读写控制逻辑:
用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。
2、引脚信号
8255A的引脚如图7.5所示，分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/输出端口线和电源线。
D7～D0（databus）：
三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。
（chipselect）：
片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。
A1,A0（portaddress）：
地址线，用来选择内部端口。
（read）：
读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。
（write）：
写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。
RESET（reset）：
复位信号线，高电平有效时，
将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。
PA7～PA0（portA）：
A口输入/输出信号线。
PB7～PB0（portB）：
B口输入/输出信号线。
PC7～PC0（portC）：
C口输入/输出信号线。
VCC：
＋5V电源。
GND：
电源地线。
3、8255A的工作方式:
方式0---基本输入输出方式；
方式1---选通输入输出方式；
方式2---双向选通输入输出方式。
5.374L138工作原理
5.3.174LS138与74HC的引脚图
用与非门组成的3线-8线译码器74LS138
5.3.23线-8线译码器74LS138的功能表
无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。
如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。
当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，可由逻辑图写出
由上式可以看出，同时又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。
71LS138有三个附加的控制端、和。
当、时，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。
否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。
这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。
带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。
在图3.3.8电路中如果把作为“数据”输入端（同时），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。
这就不难理解为什么把叫做地址输入了。
例如当＝101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。
第六部分交通灯系统的安装与调试
6.1调试过程及相应问题的记录
6.1.1、软件延时与定时器计时
软件延时，设计简单，使用方便，但是无法进行精确计时，无法在实际应用中进行使用，本次设计采用了，定时器0进行计时，每10ms产生一个脉冲信号，可以准确的计时并方便8段数码管进行显示
6.1.2、使用中断
使用中断比较麻烦，在实验中需要两次加载初始化程序和中断服务程序，并且需要手工指定中断服务地址和中断向量号；
但是使用中断可以进行多样化设计，强化程序功能与执行效率。
6.2调试结果
第七部分程序流程图
A、B道红灯同时点亮5s
A道的绿灯点亮25s同
时B道的红灯点亮25s
A、B道的黄灯同时延
时点亮5s
B道的绿灯点亮25s同
时Ａ道的红灯点亮25s
A、B道的黄灯同时延时
点亮5s。
回到第一步
第八部分设计过程与总结
此次实习可以说是获益匪浅。
通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：
仔细谨慎，精益求精。
在程序中添加了黄灯闪烁，更加醒目。
另外加入能够实现各路口绿灯显示时间不同，适应在主干道和支线路口中使用。
在系统加电调试中，针对一些问题，熟练掌握了根据原理分步测试，将错误之处缩小的最小范围内。
通过该课程设计，掌握了什么是编译程序，编译程序工作的基本过程及其各阶段的基本任务，熟悉了编译程序总流程框图，了解了编译程序的生成过程、构造工具及其相关的技术对课本上的知识有了更深的理解，课本上的知识师机械的，表面的。
通过把该算法的内容，算法的执行顺序在计算机上实现，把原来以为很深奥的书本知识变的更为简单，对实验原理有更深的理解。
而且在设计中，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。
把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。
以前对与计算机操作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了操作系统是如何处理命令的，如何协调计算机内部各个部件运行，对计算机编译原理的认识更加深刻。
课程设计中程序比较复杂，在调试时应该仔细，在程序调试时，注意指针，将不必要的命令去除.
附录一：
附源程序
.MODELTINY
PCIBAR3EQU1CH。
8位I/O空间基地址（它就是实验仪的基地址,也为DMA&
32BITRAM板卡上的8237提供基地址）
Vendor_IDEQU10EBH。
厂商ID号
Device_IDEQU8376。
设备ID号
.STACK100
.DATA
IO_Bit8_BaseAddressDW?
msg0DB'
BIOS不支持访问PCI$'
msg1DB'
找不到StarPCI9052板卡$'
msg2DB'
读8位I/O空间基地址时出错$'
COM_ADDDW00F3H。
控制口偏移量
PA_ADDDW00F0H。
PA口偏移量
PB_ADDDW00F1H。
PB口偏移量
PC_ADDDW00F2H。
PC口偏移量
LED_DataDB10111110B。
东西绿灯，南北红灯
DB11111111B。
DB11011101B。
东西南北黄灯
DB11101011B。
东西红灯，南北绿灯
.CODE
START:
MOVAX,@DATA
MOVDS,AX
NOP
CALLInitPCI
CALLModifyAddress。
根据PCI提供的基地址,将偏移地址转化为实地址
movdx,com_add
moval,80H。
PA、PB、PC为基本输出模式
OUTDX,AL
MOVDX,PA_ADD。
红灯亮
MOVAL,10111011B
CALLDL5s
LEABX,LED_Data
START1:
MOVDX,PA_ADD
MOVAL,0
XLAT
OUTDX,AL。
CALLDL25S
MOVCX,5
START2:
MOVAL,1
CALLDL500ms
MOVAL,2
CALLDL5s。
东西南北黄灯
MOVAL,3
OUTDX,AL。
东西黄灯亮，南北红灯
MOVAH,06H
MOVDL,0FFH
INT21H
JZSTART1
JMPExit
DL500msPROCNEAR
PUSHAX
PUSHDX
MOVDX,500。
延时500ms
MOVAH,0FFH。
星研公司提供的软中断
POPDX
POPAX
RET
DL500msENDP
DL5SPROCNEAR
PUSHCX
MOVCX,10
DL5S1:
LOOPDL5S1
POPCX
ENDP
DL25SPROCNEAR
MOVCX,50
DL25S1:
InitPCIPROCNEAR
MOVAH,00H
MOVAL,03H
INT10H。
清屏
MOVAH,0B1H
MOVAL,01H
INT1AH
CMPAH,0
JZInitPCI2
LEADX,msg0
InitPCI1:
MOVAH,09H
InitPCI2:
MOVAH,0B1H
MOVAL,02H
MOVCX,Device_ID
MOVDX,Vendor_ID
MOVSI,0
JNCInitPCI3。
是否存在StarPCI9052板卡
LEADX,msg1
JMPInitPCI1
InitPCI3:
MOVDI,PCIBAR3
MOVAL,09H
INT1AH。
读取该卡PCI9052基地址
JNCInitPCI4
LEADX,ms
升级会员 