第三组基于8253的交通信号控制器的设计.docx

第三组基于8253的交通信号控制器的设计.docx

《第三组基于8253的交通信号控制器的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三组基于8253的交通信号控制器的设计.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第三组基于8253的交通信号控制器的设计

合肥学院自动化专业

微机原理课程设计报告

课题名称：

基于8253的交通信号控制器的设计

姓名：

符勇0705074027

耿在光0705074033

马典波0705074037

专业：

07自动化

（2）班

指导老师：

刘伟林泽坤

论文题目

基于8253的交通信号控制器的设计

指导教师

刘伟林泽坤

学生班级

07自动化2班

学生姓名

符勇耿在光

马典波

设计内容分析论证（可加附页）

见附页

设计条件要求

首先必须了解交通路灯的亮灭规律。

设有一个十字路口，1、3为南，北方向，2、4为东，西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。

之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。

延迟一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁。

闪烁若干次后，1、3路口的红灯亮，同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车。

延迟一段时间后，2、4路口的绿灯熄灭，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。

利用8253和74LS244完成.

设计进程安排

第一周设计任务：

（1）：

明确课题对程序功能，运算精度等方面的要求及硬件条件

（2）：

把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。

（3）：

存储器资源分配

第二周设计任务：

（4）：

编制程序，根据流程图精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序

（5）：

对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为止。

文献资料准备

《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

《16-32位微型计算机技术及应用》清华大学出版社戴梅萼史嘉权编著

<<汇编语言程序设计》南京大学出版社姚君遗编著

《汇编语言程序设计教程》清华大学出版社杨记文编著

《微型计算机原理及接口技术》实验指导书

开题批注

摘要

此次微机原理与接口技术课程设计我们小组所选择的题目是基于8253的交通信号控制器的设计，主要是运用8253定时芯片以及学校给我们提供的实验箱去模拟交通信号的控制过程，实验中我们还用到了8255，用以检测以及驱动LED灯，实验硬件主要分为电源模块，定时模块，8255驱动模块以及LED灯显示，经过两个星期的小组合作，加上老师的辛勤指导，最终完成了此次设计，以下是这次设计的具体方案，可能设计中仍有一些缺陷和不足，望老师可以批评指出。

关键字：

设计交通控制82538255合作

目录

一绪论1

1.1本课题设计研究意义1

二课程设计的目的和要求2

2.1课程设计的目的2

2.1.1掌握微机系统的设计步骤2

2.1.2掌握8253、8255的用法2

1.8253的基本用法2

2.8255的基本用法2

2.1.3掌握汇编程序的设计2

2.2设计的任务与要求2

三总体设计3

3.1交通灯的工作过程3

3.2发光二极管的应用3

3.3定时/计数器的选择3

四硬件设计3

4.1硬件电路的模块构成3

4.2设计中所用到的8255、8253，其结构和功能如下4

4.2.1可编程8255的芯片结构及工作原理4

4.2.28255具有两类控制字5

1方式选择控制字5

2C口复位/置位控制寄存器5

4.2.38253定时器/计数器的结构及功能5

18253计数器的结构5

28253定时/计数器的功能6

38253定时/计数器的实现方法及其特点6

4.2.4设计中具体实现7

五软件设计8

5.1程序的主要组成8

5.1.1存储单元的分配、标志位的含义8

5.2程序的流程以及实现9

5.2.1主程序的流程图9

5.2.2延时子程序的实现10

六系统操作说明11

6.1连接8255并行口实验控制交通灯实验电路11

6.2连接8253定时/计数器实验电路11

6.3把上面几个实验电路全部连接起来，就是硬件控制的交通灯控制系统12

6.4写程序代码12

6.5装载程序12

6.6调试程序12

6.7调试成功，结束12

七结束语12

附录114

附录215

一绪论

1.1本课题设计研究意义

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。

人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。

城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、交通信号灯控制与交通疏通的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

对于我们此次研究的目的，主要是：

1）研究交通灯的控制原理及控制过程，运用所学的知识，用8086，8253定时器芯片,8255芯片以及74LS244缓冲器来实现。

2）通过这次设计，我想可以加强我们理论与实际相结合的能力，也同时提高了我们的设计能力以及知识运用能力。

3）了解并掌握汇编语言开发的一般流程及方法。

二课程设计的目的和要求

2.1课程设计的目的

2.1.1掌握微机系统的设计步骤

本系统的设计步骤可以分为总体设计、硬件设计和软件设计。

2.1.2掌握8253、8255的用法

1.8253的基本用法

8253内部有三2个独立的16位减计数器（0#，1#，2#），每个均可单独设置工作方式。

每个计数器可用6种模式工作，在初始化时首先写控制字，选择工作方式，然后要正确地写入计数初值。

最常用的0、1、2、3四种方式。

2.8255的基本用法

8255作为并行接口芯片，有3种工作方式：

方式0，方式1，方式2，方式0相当于可作无条件输入/输出方式，方式1和方式2将PC口的一些线作为状态线使用，相当于工作在查询方式或中断方式。

8255的PC口具有位控制功能，可以用指令将某条线单独置1或清0，利用此功能也可串行接收或发送数据。

注意：

8255有2条单元选的地址线，有4个端口地址，要能正确地完成与CPU的地址线、数据线、控制线的连接。

2.1.3掌握汇编程序的设计

汇编语言是一门涉及硬件的程序设计语言，汇编语言程序设计是计算机专业的一门重要的专业基础课。

汇编语言一般与某一种CPU提供的机器指令相对应，人们可以用它直接控制硬件系统进行工作，可以直接访问计算机系统内部各资源，汇编语言程序具有实时性强、执行速度快、代码效率高等优点。

2.2设计的任务与要求

首先必须了解交通路灯的亮灭规律。

设有一个十字路口，1、3为南，北方向，2、4为东，西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。

之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。

延迟一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁。

闪烁若干次后，1、3路口的红灯亮，同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车。

延迟一段时间后，2、4路口的绿灯熄灭，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。

利用8253和8255完成。

三总体设计

3.1交通灯的工作过程

因在设计的任务与要求中已经阐述，故在此不再叙述。

3.2发光二极管的应用

在设计中采用8个发光二极管来模拟2个路口的黄红绿灯，其中为了方便控制，左边的四个模拟1、3路口，第一个为绿灯、第二个为黄灯、第三、四个为红灯。

右边四个模拟2、4路口，第五个为绿灯、第六个为黄灯、第七、八个为红灯。

3.3定时/计数器的选择

根据前面的介绍，本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、电源模块组成，8255模块。

定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法，用8253定时/计数器定时500ms，再用软件计时实现所需的定时。

发光二极管模块由8255控制发光二极管来实现。

四硬件设计

4.1硬件电路的模块构成

本课题的设计我们是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。

硬件电路由定时模块、发光二极管模块、驱动模块和电源模块组成。

系统硬件结构框图如下：

3.系统结构图如图3

图3

4.2设计中所用到的8255、8253，其结构和功能如下

4.2.1可编程8255的芯片结构及工作原理

4.2.28255具有两类控制字

1方式选择控制字

2C口复位/置位控制寄存器

4.2.38253定时器/计数器的结构及功能

18253计数器的结构

28253定时/计数器的功能

可编程定时器芯片可以产生精确的时间间隔，形成各种脉冲序列，灵活性强。

依所需时间间隔，设置计数器的时间常数，在一外部脉冲驱动下进行减1计数，计数值为0时，产生输出信号，供系统使用。

8253的每个通道均可以通过编程选择6种工作方式之一，这6种工作方式是：

方式0：

计数到零产生中断请求；方式1：

硬件可重复触发的单稳态触发器；方式2：

分频器；方式3：

方波发生器（用得最多的方式）；方式4：

软件触发选通；方式5：

硬件触发选通；

在实际过程中我们采用的是方式0和方式2，通道0为方式2作为分频器，来作为通道1的clck1信号。

通道1为方式0产生高电平，作为定时结束的标志。

38253定时/计数器的实现方法及其特点

软件定时：

利用CPU执行某一指令需要一定机器周期的原理，在软件编程时循环执行一段指令，从而产生累积的定时。

优点是不需要增加硬件。

缺点是耗费CPU资源，故软件定时只适用于短时定时。

而且，不同CPU的时钟频率不同，同一段软件延时程序在不同的机器上运行，可能结果不同，即兼容性不强。

硬件定时和计数：

以硬件计数器构成，计数脉冲触发硬件计数器计数，如果计数脉冲的周期固定，则计数同时产生定时。

优点是不占用CPU资源，定时精确，定时范围大。

缺点是增加一些硬件开销。

4.2.4设计中具体实现

设计中我们主要是用试验箱实现的，用到的芯片和器件有PCI板，8253定时芯片，8255驱动芯片已经LED发光二极管。

它们之间的连接如下图所示:

说明：

1.试验中的数据缓冲器和PCI板未在图中显示，数据缓冲器74LS244接在8086数据总线的低八位。

2.8253的CLK0接入2MHZ的脉冲信号。

3.8253的通道0工作于方式2，输出OUT0作为通道CLK1的输入。

4.通道1的输出OUT1接8255的PC7作为检测信号，当8253通道1的内部寄存器减为0时。

此时OUT1的输出由低电平变为高电平，此时8255的PC7脚检测到高电平，表示此时计数结束即定时500ms结束。

5.其中GATE0和GATE1要接高电平触发。

6.片选信号的接法未在图中标出。

7.8255点亮LED灯。

各种不同情况时8255的PA的各输出电平为：

1、3，2、4路口红灯亮:

0CCH（11001100）

1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮:

7CH（01111100）

1、3路口的黄灯亮，2、4路口的红灯亮:

0BCH（10111100）

1、3路口的黄灯灭，2、4路口的红灯亮:

0FCH（11111100）

1、3路口的红灯亮，2、4路口的绿灯亮:

0C7H（11000111）

1、3路口的红灯亮，2、4路口的黄灯亮:

0CBH（11001011）

1、3路口的红灯亮，2、4路口的黄灯灭:

0CFH（11001111）

五软件设计

5.1程序的主要组成

本程序由主程序和定时子程序组成。

主程序主要负责系统初始化和具体功能的实现。

定时子程序主要起延时作用。

8253计数结束时输出由低电平变为高电平，8255的PC7脚来检测此脚的输出，当输出为高电平时表示此时计时结束，程序转而去执行相应的操作，实行相应的功能。

5.1.1存储单元的分配、标志位的含义

8253有两条片内寄存器地址寻址线A0、A1

可寻4个片内寄存器。

u     控制（命令）字地址       A1=1、A0=1

u     计数器0的R/W地址       A1=0、A0=0

u     计数器1的R/W地址       A1=0、A0=1

u     计数器2的R/W地址       A1=1、A0=0

5.2程序的流程以及实现

5.2.1主程序的流程图

5.2.2延时子程序的实现

DL500msPROCNEAR

PUSHAX

PUSHDX

MOVAL,00110101B

MOVDX,COM_ADDR

OUTDX,AL;计数器T0设置在模式2状态,BCD码计数

MOVAL,00H

MOVDX,T0_ADDR

OUTDX,AL

MOVAL,20H

MOVDX,T0_ADDR

OUTDX,AL；CLK0/2000即输出周期为1ms

MOVAL,01110001B

MOVDX,COM_ADDR

OUTDX,AL;计数器T1为模式0状态，BCD码计数

MOVAL,00H

MOVDX,T1_ADDR

OUTDX,AL

MOVAL,5H

MOVDX,T1_ADDR

OUTDX,AL;CLK1/500即输出周期为500ms

J9:

MOVDX,PC_ADD;检测Pc口的状态

INAL,DX

MOVBL,AL

CMPBL,80H；若PC7为低电平，转移至J9处，若为高电平退出调用

JNEJ9

POPDX

POPAX

RET

DL500msENDP

六系统操作说明

6.1连接8255并行口实验控制交通灯实验电路

运行并使其成功能通过软件控制其交通灯控制系统

6.2连接8253定时/计数器实验电路

运行并使其能定时/计数器功能。

6.3把上面几个实验电路全部连接起来，就是硬件控制的交通灯控制系统

6.4写程序代码

6.5装载程序

6.6调试程序

6.7调试成功，结束

七结束语

本次课程设计是由我们小组三人共同完成，通过两个星期微机接口的课程设计，我们对微机接口芯片有了更进一步的了解。

这次实验通过使用了8253计数器、8255可编程并行接口实现了对南北、东西方向交通的分别计时、分别控制。

对于微机这门课程，本人个人认为有点难度，特别是程序的编写，在实验过程中，我们也遇到不少的问题，例如不能循环控制，难以实现中断。

所以在做这个设计时，我们还温习了8253计数器、8255可编程的实验，对这些芯片有了更进一步的理解。

然后通过网上查阅了一些资料，再加上老师的指导，总算了解了8253计数器、8255可编程等芯片的操作方式，通过我们自己反复的调试，修改，在我们小组的共同努力下，最后有了圆满的结果。

通过本次课程设计我们学到了很多课堂没有涉及到的知识，极大地拓宽了我们的知识面,锻炼了能力，综合素质得到较大提高，我们感到收获不小。

同时也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。

最后在此感谢我们小组的成员，我们的共同努力有了回报，也感谢在设计过程中给予我们帮助的老师!

同时也感谢学校给我们提供这样的学习平台。

谢谢！

参考文献

《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

《16-32位微型计算机技术及应用》清华大学出版社戴梅萼史嘉权编著

《汇编语言程序设计》南京大学出版社姚君遗编著

《汇编语言程序设计教程》清华大学出版社杨记文编著

《微型计算机原理及接口技术》实验指导书

附录

附录1

硬件图

说明：

由于Protel学的有限，所以在绘图的过程中省略了一些，望老师可以见谅。

附录2

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

COM_ADDRDW00B3H

T0_ADDRDW00B0H

T1_ADDRDW00B1H

IO_Bit8_BaseAddressDW0000H

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

.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

MOVAL,10001011B;PA、PB、PC为基本输出模式

MOVDX,COM_ADD

OUTDX,AL

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0CCH;1、3和2、4口的红灯亮

OUTDX,AL

CALLDL500ms;延时500ms

DAXUNHUAN:

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,7CH;1/3口绿灯亮，2/4口红灯亮

OUTDX,AL

MOVCX,60；1/3口绿灯亮30s，2/4口红灯亮30s

J1:

CALLDL500ms;延时

DECCX

JNZJ1

MOVCX,8;1、3口的黄灯闪烁四次，每次间隔500s

JIANCE2:

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0BCH;记时30秒，1、3口的黄灯亮0.5秒，2、4口的红灯亮

OUTDX,AL

CALLDL500ms;延时

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0FCH;记时30秒，1、3的黄灯灭0.5秒，2、4口的红灯还亮

OUTDX,AL

DECCX

CALLDL500ms;延时

DECCX

JNZJIANCE2

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0C7H;1、3路口的红灯亮，2、4口的绿灯亮30s

OUTDX,AL

MOVCX,60

J2:

CALLDL600ms;延时

DECCX

JNZJ2

MOVCX,8；1、3的黄灯闪烁4次，2、4口的红灯还亮

EJIANCE2:

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0CBH;1、3的黄灯亮0.5秒，2、4口的红灯还亮

OUTDX,AL

CALLDL500ms;延时

MOVDX,PA_ADD

MOVAL,0CFH;1/3的黄灯灭0.5秒，2/4口的红灯还亮

OUTDX,AL

DECCX

CALLDL500ms;延时

DECCX

JNZEJIANCE2

JMPDAXUNHUAN

DL500msPROCNEAR

PUSHAX

PUSHDX

MOVAL,00110101B

MOVDX,COM_ADDR

OUTDX,AL;计数器T0设置在模式2状态,BCD码计数

MOVAL,00H

MOVDX,T0_ADDR

OUTDX,AL

MOVAL,20H

MOVDX,T0_ADDR

OUTDX,AL；CLK0/2000即输出周期为1ms

MOVAL,01110001B

MOVDX,COM_ADDR

OUTDX,AL;计数器T1为模式0状态，BCD码计数

MOVAL,00H

MOVDX,T1_ADDR

OUTDX,AL

MOVAL,5H

MOVDX,T1_ADDR

OUTDX,AL;CLK1/500即输出周期为500ms

J9:

MOVDX,PC_ADD;检测Pc口的状态

INAL,DX

MOVBL,AL

CMPBL,80H；若PC7为低电平，转移至J9处，若为高电平退出调用

JNEJ9

POPDX

POPAX

RET

DL500msENDP

InitPCIPROCNEAR

MOVAH,00H

MOVAL,03H

INT10H;清屏

MOVAH,0B1H

MOVAL,01H

INT1AH

CMPAH,0

JZInitPCI2

LEADX,msg0

InitPCI1:

MOVAH,09H

INT21H

JMPExit

InitPCI2:

MOVAH,0B1H

MOVAL,02H

MOVCX,Device_ID

MOVDX,Vendor_ID

MOVSI,0

INT1AH

JNCInitPCI3;是否存在StarPCI9052板卡

LEADX,msg1

JMPInitPCI1

InitPCI3:

MOVDI,PCIBAR3

MOVAH,0B1H

MOVAL,09H

INT1AH;读取该卡PCI9052基地址

JNCInitPCI4

LEADX,msg2

JMPInitPCI1

InitPCI4:

ANDCX,0FFFCH

MOVIO_Bit8_BaseAddress,CX

RET

InitPCIENDP

ModifyAddressPROCNEAR

ADDCOM_ADDR,CX

ADDT0_ADDR,CX

ADDT1_ADDR,CX

ADDCOM_ADD,CX

ADDPA_ADD,CX

ADDPB_ADD,CX

ADDPC_ADD,CX

RET

ModifyAddressENDP

RET

Exit:

MOVAH,4CH

INT21H

ENDSTART