交通灯实验报告.docx
《交通灯实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯实验报告.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
交通灯实验报告
微机原理课程设计报告
新疆农业大学
计算机与信息工程学院
课程题目：
微机原理与几口技术
班级：
电科112
指导老师：
张婧婧
姓名：
刘建国
学号：
114633222
基于8086的交通信号控制器的设计报告
摘要：
这次课程设计，我们的任务是：
基于8086的交通信号控制器的设计。
8086系统是我们这个学期学习的主线方向，我们将在8086系统的基础上完成交通信号控制器的设计，其具体功能是：
1.显示十字路口东西、南北2个方向的红、黄、绿的指示状态。
2.实现正常的倒计时功能。
用2组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯30s，绿灯50s，黄灯5s。
3.按S1键能实现特殊的功能，显示倒计时的2组数码管闪烁，计数器停止计数并保持在原来的状态；东西、南北路口均显示红灯状态；特殊状态解除后能继续计数。
4.按S2键实现总体清零功能。
计数器由初始状态计数，对应的指示灯亮。
关键词：
8086系统7415474HC3738255ALED交通灯
（一）
1）设计目的
交通信号控制灯是日常交通不可缺少的工具，涉及到人们的人生和财产安全，在道路行驶上起了相当关键的作用，因而设计交通信号控制灯是非常有意义的。
同时我们这次设计的课题就是“基于8086交通信号控制器的设计”，基于以上目的，我利用一周时间精心设计出课题要求的交通灯。
2）设计思想
在此次设计过程中，我们选择了数码管、发光二极管、74LS138、74LS373、8255A和8086来控制实现交通灯按设计要求工作。
3）硬件部分
1、LED设计说明:
用LED作为倒计时时间的显示器，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。
LED与LCD的功耗比大约为10:
1，利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，LED是发光二极管属于二极管的一种,LCD是液晶显示器,两者相差太多.但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低，LED与LCD具体比较如下图
表1-1：
LCD与LED的比较
LCD
液晶显示器，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象，具有零辐射，低耗能，散热小，纤薄轻巧，精确还原图象，显示字符锐利，屏幕调节方便，可视角度小，响应时间过慢，亮度可对比度低等特点
LED
发光二极管，是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描技术，具有耗电少，使用寿命长，成本低，亮度高，故障少，视角大，视角大，可视距离远的特点
通过分析和对比，LED显示器要较优于LCD显示器，因此本实验选择LED
2、8255设计说明:
用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口。
8255有三个并行输入输出口，可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制。
解决方案是：
PB0~PB7接模拟灯二极管，PA0~PA7接7段二极管的段选，PC0~PC3接7段二极管的位选，PC4~PC7与开关相连，处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接，用于完成硬件方面的实验正常通信。
其芯片比较说明:
如下表：
表1-2：
8255A与8251芯片的比较
比较内容
8255A芯片
8251A芯片
通信方式
并行
串行
数据传送方式
数据的各位同时传送，
数据一位一位地顺序传送，，
内部组成
8155内有256字节RAM和一个定时计数器。
8255没有
特点
通信线路较8251复杂
通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信
输入/输出
编程较为灵活
编程较8255不够灵活
应用范围
使用十分方便，传输距离近，成本较高
传输距离远，使用不方便，但传输速度慢，降低成本,
初始化特点
8255A直接位清0/置1功能简化了接口控制
8251在初始化时,必须重新设置模式寄存器的格式.
4）、软件部分
根据硬件需求采用8255A芯片，为实现对通信的控制，采用汇编语言，分别编程控制8255的工作方式，在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制，根据需求分析可采用8255的方式0下工作，具体设置如下：
硬件连接说明：
8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0，将8255的PB0~PB5接红绿灯用以模拟交通灯的变化，PA0~PA7接7段LED灯的段选码，，完成LED显示器的段选，PC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选，PC4-PC7接开关，以完成初值接收。
初始化8255后。
利用汇编语言编写访问控制程序，控制绿灯的显示倒记时间，它与红灯的显示时间是相同的，编写控制程序控制黄灯的闪烁时间，当绿灯的显示时间结束后切换到黄灯，再切换到红灯，如此循环下去。
（二）、选择芯片8255A
1）、8255A在本实验中的作用：
通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化。
2）、8255Ａ的功能分析：
PA、PB、PC三口均工作在方式０状态。
：
PB0~PB1接红灯，PB2~PB3接黄灯，PB4~PB5接绿灯；PA0~PA7作为段选码；PC0~PC3作为位选码。
我们采用的是将PC口分成两部分使用，PC0-PC3作为位选码，PC4-PC7作为输入口，接收开关输入的初值信息。
将在用8255Ａ前首先要对它进行初始化，设置它的方式选择控制字。
3）、8255Ａ工作方式０说明:
方式0的工作特点：
这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。
其功能为：
（1）两个8位通道：
通道A、B。
两个四位通道：
通道C高4位和低四位；
（2）任何一个通道可以作输入/输出；（3）输出是锁存的；
（4）输入是不锁存的；
（5）在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。
方式0的使用场合：
同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。
因此，传送中不要应答信号。
输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。
优点是程序简单，接口的硬件开销小。
查询式传输时，要先查询一个外设的状态，当该状态表示外设已准备好时，方能开始查询传输，否则CPU将继续查询。
但在方式0，没有规定固定的应答信号，所以，这时将通道A、B作为数据通道，把通道C的4个位（高4位或低4位）规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把通道C的另外4个位规定为输入口，用来输入外设的状态。
这样利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作。
4）、8255Ａ方式选择控制字说明：
控制字格式如图1-2：
图1-2：
8255A芯片的控制字格式
参数说明：
Ｄ7＝１工作方式控制标志。
Ｄ6Ｄ5组合设定Ａ口工作方式：
００～方式０、０１～方式１、１０／１１～方式２。
Ｄ4设定Ａ口的输入／输出，Ｄ4＝１输入Ｄ4＝０输出。
Ｄ3Ｃ口高位输入／输出选择，Ｄ3＝１输入Ｄ3＝０输出。
Ｄ2Ｂ口工作方式选择，Ｄ2＝１方式１；Ｄ2＝０方式０。
Ｄ1Ｂ口输入／输出选择Ｄ1＝１输入Ｄ1＝０输出。
Ｄ0设定Ｃ口低位输入／输出Ｄ0＝１输入Ｄ0＝０输出。
5）、8255Ａ技术参数：
主要参数说明：
8255A工作最大电流为120MA,VCC=-5V~+5V，I（DAR）工作电流最大为4MA。
8255的输出电压不高，连接到LED时，最好加入一个驱动器起到电流放大的作用,其具体参数值说明如表3-1。
表1-3：
8255A技术参数说明
8255A技术参数
测试条件
规范值
单位
大
小
输入低电平电压ＶIL
０.８
－０.５
Ｖ
输入高电平电压ＶIH
ＶCC
２.０
Ｖ
输出低电平电压ＶOL（数据端口）
ＩOL＝２.５ＭＡ
０.４５
Ｖ
输出低电平电压ＶOL（外围端口）
ＩOL＝１.７ＭＡ
０.４５
Ｖ
输出高电平电压ＶOH（数据端口）
ＩOR＝－４００ＭＡ
２.４
Ｖ
输出高电平电压ＶOH（外围端口）
ＩOH＝－２００ＭＡ
２.４
Ｖ
达林顿驱动电流ＩOAR
－４.０
－１.０
mA
电源电流 ＩCC
１２０
mA
输入负载电流 ＩIL
ＩIN＝０～ＶＣＣ
Ｉ／Ｏ
mA
输出浮动电流 ＩOF
ＶOR＝０.４５～VＣＣ
Ｉ／Ｏ
mA
6）、8255A的逻辑图
图1-3：
8255A内部逻辑图
0
1
1
0
1
1
0
1
5
6dH
0
1
1
1
1
1
0
1
6
7dH
0
0
0
0
0
1
1
1
7
07H
0
1
1
1
1
1
1
1
8
7fH
0
1
1
0
1
1
1
1
9
6fH
（三）、硬件总逻辑图及其说明
1）、硬件原理说明：
本设计以PROTUES实验仿真软件提供的最实用、新颖的实验系统和EMU8086提供的汇编环境进行课程软件设计的，在课程设计中主要利用了PROTUES软件提供的8255A芯片、74LS138、74LS373、7段LED显示器以及红绿灯LED显示二极管，课程设计时完成编程调试的是emu8086环境。
2）、硬件连接说明：
8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0，将8255的PB0~PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化，PA0~PA7接7段LED灯的段选码完成LED显示器的段选，P74LC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选。
将8255A芯片的片选信号CS与74LS138的CS1相连接来决定各端口的初始地址。
8255A芯片的PB口中PB0~PB7与红绿黄灯相连接，用来实现控制交通灯的变化规律；8255A的PC口中的PC0~PC3与7段LED灯的位选码相连接，用来实现选择绿灯倒计时时的7段LED灯的位置选择，8255A芯片的PA口中的PA0~PA7与7段LED灯的段选码相连接，用来实现7段LED灯的段选码选择。
LED灯管的a、b、c、d、e、f、g、dp做为段选来显示倒计时数据。
图1-5:
硬件总连接图
（四）、控制程序设计
1）控制程序设计思路说明：
首先，明确交通灯的变化规律，假设在一个十字路口，其中东西方向，南北方向，工作方式如下：
将红黄绿灯按照红灯停，绿等行，黄灯闪烁为缓冲时间的原则进行通车。
倒计时将可以由用户自由设定，用8255的PB，PC口来连接红黄绿灯电路板，而PA口连接LED显示管来计数倒计时。
开始时初始化东西南北方向全为红灯，然后东西方向绿灯亮，进入倒计时默认值50秒，结束后东西方向绿灯闪烁5次，变黄灯亮5秒，然后红灯亮；南北方向绿灯亮，此时南北方向进入倒计时，倒计时时间可以在开关口提前设定本次倒计时时间。
结束后绿灯闪烁5秒后，变黄灯亮5秒，然后红灯亮，东西方向绿灯亮，如此循环下去。
其次，主程序的设计思路：
首先初始化8255A的芯片的控制字格式和状态字格式，其次设置交通灯开始运行的初始状态并做相应的延时便于观察，再次调用子程序对东西绿灯的倒计时时间，调用子程序显示绿灯的倒计时，后进行查表选择相应的LED灯的段选码，使相应的灯亮，显示东西绿灯交通灯变化，然后设置绿灯的闪烁，以及黄灯的亮持续，再次就是查表设置转换成南北绿灯的亮，同时调用子程序设置南北绿灯的倒计时时间，后进行查表选择相应的LED灯的段选码，使相应的灯亮，显示南北绿灯交通灯变化，然后做南北绿灯的闪烁，和黄灯的亮持续，最后做主程序的循环，利用无条件跳转指令。
2）、程序流程图
开始
程序初始化
路口红灯全亮
东西绿南北红开始倒计时
Cx=5
东西绿灯，南北红灯
延时500ms
东西绿灯灭，cx自减1
Cx=0
东西黄灯亮延时5s
东西红南北绿
倒计时开始
南北绿灯灭
Cx=5
延时500ms
南北绿灯亮cx自减1
Cx=0
南北黄灯亮延时5s
图1-6:
主控制程序
再次，也设计了一个到计时显示子程序，用来显示绿灯的到计时时间，设计思路：
首先要保存进入到计时子程序时的断点保存，以保证能够子程序结束能够正常返回主程序，其次设置LED灯的秒数跳的快慢，使其运行结果便于观察，再次设置程序分别显示到计时LED灯的秒数的个位与十位，在显示秒数的个位与十位时要做秒数的个位与十位计数是否到零的判断，与此同时也要做秒数的个位与十位的断选码指示器的移动，最后做恢复断点和子程序的返回。
其控制流程图：
N
N
图1-7：
倒计时显示程序
最后，还设计了两个延时程序，一个是绿灯闪烁3次时间的延时DL500子程序，一个是延时黄灯亮的时间DELAY子程序；DL500子程序的设计思路利用了设备提供的软中断实现的延时，其控制流程如（流程图：
1-7）；DELAY子程序的设计利用的是多次循环空操作实现，思路首先保存断点设置空操作的次数，做判断循环是否该结束，然后恢复断点，返回主程序，其控制流程如下
图1-8:
500ms延时程
N
图1-9:
DELAY延时程序
3）、控制程序
IO2EQU20H
CODESEGMENT'CODE'
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE
START:
MOVAX,CODE
MOVDS,AX
MOVAL,10000000B
MOVDX,IO2+6
OUTDX,AL
MOVDX,IO2+2
MOVAL,00100100B;黄灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT1:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT1
MOVAL,00000000B;黄灯灭
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT2:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT2
MOVAL,00100100B;黄灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,200
WAIT3:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT3
L:
MOVAL,00010001B;红灯，绿灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,400
WAIT4:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT4
MOVAL,00010100B;红灯，黄灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT5:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT5
MOVAL,00010000B;红灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT6:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT6
MOVAL,00001010B;红灯、绿灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT7:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT7
MOVAL,00100010B;绿灯、黄灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,400
WAIT8:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT8
MOVAL,00000010B;红灯亮
OUTDX,AL
MOVBX,100
WAIT9:
MOVCX,882
LOOP$
DECBX
JNZWAIT9
JMPL
CODEENDS
ENDSTART
（五）、心得体会：
通过此次模拟实验设计，加深了对芯片、8086以及8255A的理解，对8255A芯片的PA口、PB口、PC口的初始化设计有了更好的了解，同时在对8255A芯片的工作方式选择，有了更好的认识。
通过实验的硬件连接，使我认识到实验时独自动手能力的重要性，也使我们意识到我们的动手能力的欠缺，使我们认识到在以后的学习和其他工作时应对独自动手能力的培养。
在课本上学得都是些理论知识，通过本次的实际操作，更加锻炼了我们对所学知识的认知应用能力，对8255A芯片的编程的更为直观的应用理解。
经过两个星期的设计和调试，我们认为此程序段虽然说比较通俗易懂，但这也存着很多的不足，经过对程序和设计的认真思考，我们对控制程序做了如下的改进设想：
对东西和南北的绿灯倒计时初值重装时可以采用同一个子程序，一个修改思想，是在初值重装时可以利用小键盘来进行手动设置，另一个改进思想是在控制程序中加入紧急情况的处理程序，既是要在紧急情况发生时采用中断来完成，但是由于我们的能力有限，在本次课程设计并没有实现这些功能。
在设计结束之后，我们也对程序进行了认真的思考。
我们认为此程序段虽然说比较通俗易懂，但这也存着很多的不足，经过对程序和设计的认真思考，我们对控制程序做了如下的改进设想：
在控制程序中加入紧急情况的处理程序，既是要在紧急情况发生时采用中断来完成，但是由于我们的能力有限，在本次课程设计并没有实现这些功能。
不过通过本次课程设计，我们对8086不再感觉是那么难懂，和对程序控制硬件的理解，此次实验不但提高了我们的实践能力和理论水平，而且对于我们认识掌握各种操作技巧具有重大意义，使我们的综合动手能力得到了很大的提高！
通过此次课程设计，发现自己很多地方不足。
刚开始拿到题目时自认为和简单，可仔细想象都不能很明确的说出交通灯的具体变化规则，可见对周边那么常见事物的忽视，让我们认识到要想在各个方面做的更好必须用心对待身边的每一件事，我们认为做实验，首先实验态度要端正，正确对待任何一个小的程序，有耐心，一步一步做下去，不断完善，切不可冒进，编程更需要脚踏实地，逐个调试子程序。
在这方面星研给我们提供了良好的条件,遇到程序问题时我们可以采用单步调试,查看寄存器里的数值,找出到底是哪步出现了问题,继而解决问题，实现预期功能，从而圆满的完成此次实践活动.
升级会员 