微机原理课设带数码管显示的交通灯模拟控制系统设计完整版Word下载.docx
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利用STARES598PCI实验仪的硬件资源设计一个“带时间显示的交通信号灯模拟控制系统”。
所有输入该装置信号采用STARES598PCI实验仪上的状态输入开关,东西、南北方向的红绿黄灯采用实验仪上的LED发光二极管模拟,东西、南北方向的信号灯变化,通行倒计时时间用数码管显示。
1、功能要求:
1)假设在一个A道(东西方向)和B道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号灯。
当A道和B道均有车辆要求通过时,A道和B道轮流放行。
A道放行10秒钟,B道再放行10秒钟,依次轮流。
绿灯转换红灯前黄灯亮4秒钟。
2)夜间工作时A道(东西方向)和B道(南北方向)的黄灯闪烁,绿灯和红灯不亮(实验时用开关K8控制)。
3)开关K8=0,则工作在以上功能
(1);
开关K8=1,则工作在以上功能
(2)。
2、难度要求:
1)基本要求:
采用8255PA口输出控制信号灯,8255PC0输入K8控制开关信号,用循环程序软件定时实现功能要求;
(60分)
2)中级要求:
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,软件查询方式实现功能要求;
(80分)
3)高级要求:
在中级要求的基础上,增加用8255PB口动LED数码显示器显示绿灯倒计时秒数,从9倒计数到0,倒计数到4时黄灯亮。
(100分)
一、设计说明
硬件方面:
8253产生1HZ的方波,脉冲到8259的IR1端,产生中断,调中断服务子程序。
在加入紧急车道后,单脉冲()连到8259的IRO端,产生一个高级的中断请求信号。
软件方面:
主程序先对各个硬件初始化,在开CPU中断,然后空操作,等待中断。
执行低级中断(IR1)时,8255的PA口负责选数码管,PB口负责显示数字,用查表法可查到0~9的数码管编码。
采用循环扫描方法,人眼即可看到连续的二位数。
当倒计时减到零时,对红绿灯取反。
若手动上下拨动单脉冲()一次,则产生一个高级中断(IR0),程序转而执行此中断处理程序,处理完后返回继续执行低级中断(IR1)。
1、硬件设计
、硬件接线图
连线说明:
C5区:
CS、A0、A1
————
A3区:
CS3、A0、A1
OUT0
CLK1
GATE0、GATE1
C1区:
VCC
CLK0
B2区:
2M
OUT1
B3区:
IR1
CS、A0
CS2、A0
B3区:
INT、INTA
ES8688:
INTR、INTA
IR0
单脉冲(
)
B4区:
CS1、A0、A1
PA口、PB口
G5区:
C口、B口
B4区:
PC口
G6区:
JP65(LED灯)
实物连线图
2、软件设计
1、程序流程图
2.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。
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
输入信号
PB7
PB7—DP段
PB6—G段
PB5—F段
PB4—E段
PB3—D段
PB2—C段
PB1—B段
PB0—A段
PC7
数码管的位码选择
PC7=0,则该位选中
PA7
不用(灭)
PB6
PA6
南北红灯
PB5
PA5
南北黄灯
PB4
PA4
南北绿灯
PB3
PA3
PC3
PB2
PA2
东西红灯
PC2
PB1
PA1
东西黄灯
PC1
8253-OUT0
PB0
PA0
东西绿灯
PC0
开关K8输入
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01111101B=7DH
东西闪灯,南北红灯:
黄灯亮,红灯亮PA0~PA7应输出
黄灯灭,红灯亮PA0~PA7应输出
东西红灯,南北绿灯:
PA0~PA7应输出
东西红灯,南北黄闪:
红灯亮,黄灯亮PA0~PA7应输出H
红灯亮,黄灯灭PA0~PA7应输出
②8253
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1953HZ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的方波,即产生2Hz的方波而固有频率为1953Hz,故分频系数N=1953/2=976。
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。
4、运行情况和结论
(1)实际情况
运行时的图片
(2)结论
①本设计基本完成了任务书中所要求的功能。
a.白天模式:
①东西方向和南北方向各放行10秒。
绿灯转红灯前黄灯闪烁4秒。
②LED数码显示器显示倒数计时,从9倒数到0;
倒数到4时黄灯亮。
②有待改进之处:
a.夜间模式能在1s内切换到白天模式。
但在白天模式必须等一个循环结束后才能切换。
延时程序不精确,最大存在的误差。
C.东西南北放行时间不准确,数码管显示时间存在误差
5、系统调试中的问题和解决办法
遇到的问题:
不能立刻从白天模式切换到夜晚模式
解决的方法:
修改了代码,在白天每次灯闪烁的后面判断是否切换,如果切换就跳到黄灯循环模式,由于程序长度限制,需要每隔一段设置一个中间点jmp.
2.源程序清单
.MODELTINY
COM_ADDREQU0B003H
T0_ADDREQU0B000H
T1_ADDREQU0B001H
T2_ADDREQU0B002H
COM_ADDEQU0F003H
PA_ADDEQU0F000H
PB_ADDEQU0F001H
PC_ADDEQU0F002H
.STACK300
.DATA
DB00111011B
SHUMADB01111111B
DB00000110B
DB01011011B
DB01001111B
DB01100110B
DB01101101B
DB01111101B
DB00000111B
DB01111111B
CNT0DB?
CNT3DB?
.CODE
START:
MOVAX,@DATA
MOVDS,AX
MOVDX,COM_ADD
MOVAL,88H
OUTDX,AL
MOVDX,COM_ADDR
MOVAL,0B0H
MOVDX,PC_ADD
INAL,DX
ANDAL,0FEH
ORAL,01H
MOVCNT0,0
MOVCNT3,0
LP:
CALLDL500ms
INAL,DX
TESTAL,80H
JZK7
JMPJMP1
K7:
MOVCH,CNT3
CMPCH,0
JZRRS
RRM:
MOVAL,5
XLAT
MOVDX,PA_ADD
JMPLAST0
RRS:
MOVAL,4
MOVDX,PA_ADD
LAST0:
MOVDX,PB_ADD
MOVAL,00H
XORCH,0FFH
MOVCNT3,CH
JMPLP
JMP1:
TESTAL,20H
JNZJMP2
TESTAL,40H
JNZK5
JMPJMP3
K5:
MOVAL,1
JMP2:
JZK6
K6:
MOVAL,3
MOVDX,PB_ADD
LP1:
JMP3:
MOVCH,CNT0
SHRCH,1
LEABX,LED_Data
JZRY
CMPCH,8
JBGR
JZYR
JMPRG
RG:
PUSHBX
LEABX,SHUMA
MOVAL,14
SUBAL,CH
POPBX
LAST:
INCCNT0
CMPCNT0,28
JNZLP1
JMPLP1
RY:
MOVAL,0
JMPLAST
GR:
MOVAL,8
XLAT
YR:
MOVAL,2
XLAT
DL500msPROCNEAR
MOVDX,T2_ADDR
MOVAL,24H
MOVAL,0F4H
DELAY:
TESTAL,10H
JZDELAY
RET
DL500msENDP
ENDSTART
三、调试现象
1.调试现象
程序调试时,交通信号灯系统初始状态为所有红灯闪烁4次,数码管此时不显示;
系统初始状态之后东西向车行道绿灯亮,南北向车道红灯亮;
当数码管数字减为0时,东西向、南北向红绿灯交换亮,即南北向车行道绿灯亮,东西向车道红灯亮,数码管数字减为0秒后,红绿灯再次交换,如此循环重复。
当道路发生紧急状况时,可拨单脉冲,使调试状态重新进入初始化,此时数码管停止计时(灭),初始化状态结束后,继续从刚刚被停止时刻开始计时,红绿灯状态仍为停止时刻的状态。
四、心得体会
一个星期的微机原理课程设计终于结束了。
在整整一星期的日子里,从刚开始的完全迷惑到最后的豁然开朗,真是经历了很多,但是却让我们学到很多的东西,不仅可以巩固了课上所学过的理论知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
以前在上课的时候,老师经常强调在写一个程序的时候,一定要事先把程序原理方框图画出来,但是我开始总觉得这样做没必要,很浪费时间。
但是,这次课程设计完全改变了我以前的那种错误的认识,以前我接触的那些程序都是很短、很基础的,但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务,画程序方框图是很有必要的。
因为通过程序方框图,在做设计的过程中,我们每一步要做什么,每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路,而且在程序测试的过程中也有利于查错。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,难免会遇到过各种各样的问:
调试程序时,发现只有初始化状态显示,知道了中断程序进不去,就开始查中断程序,最后查出原来是没写STI等待中断,所以中断才进不去。
在检查错误的过程中发现会自己的不足之处,发现自己对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,同时对知识的理解和接受能力还不是太强。
这次课程设计任务终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在自己的努力下以及与同学之间和老师的探讨下,终于一个一个得解决了问题,当看到数码管和二极管按照自己编写的程序显示的时候,心情异常兴奋,好有成就感。
这次课程设计在培养我们编程能力的同时,也让我学会了要完成一项任务,除了需要过硬的技术和能力之外,还要有不屈不挠的精神,有些同学就是没有耐心做下去,才没有好好的完成任务。
所以,感谢我们的指导老师,谢谢!