交通灯.docx
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交通灯
目录
1、设计目的………………………………………2
2、设计要求………………………………………2
3、设计具体实现…………………………………2
3.1芯片选择及端口选择……………………2
3.2芯片介绍…………………………………3
3.3LED红绿灯显示…………………………6
3.4设计思想…………………………………7
3.5设计流程图………………………………8
4、主程序设计……………………………………9
5、结论与展望……………………………………14
六、课程设计总结…………………………………15
七、参考文献………………………………………16
一、设计目的
1.了解交通灯管理的基本工作原理
2.熟悉8259A中断控制器的工作原理和应用编程
3.熟悉8255A并行接口的各种工作方式和应用
4.熟悉8253计数器/定时器的工作方式及应用编程，
掌握利用软硬件相结合定时的方法
5.掌握多位LED显示问题的解决
二、设计要求
本次课程设计的内容为交通信号灯的实时控制和管理。
具体要求如下：
1．东西方向车辆放行60秒钟。
即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；
2．1分钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。
此时南北方向仍维持红灯点亮。
在南北方向亮红灯期间，在2位数码管上显示计数值（每秒减1），从65减为0。
3．东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行20秒钟。
即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；
4．南北方向放行20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。
此时东西方向仍维持红灯点亮,从25减为0。
5．南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，再转为东西方向车辆放行1分钟。
如此循环重复。
三、设计的具体实现
3.1芯片选择及端口选择
1、用8255A实现对信号灯的控制（所用端口自定）；2位数码显示。
2、用8253的计数器2定时向主片8259A的IRQ7请求中断，以实现要求的30秒钟、5秒钟和20秒的定时。
8253计数器2的CLK2接OPCLK，频率为1.19318MHZ；GATE2已接+5V；定时采用软硬件相结合的方式实现。
3、用发光二极管模拟红绿灯。
注：
8259A的端口地址为：
218H、219H
8255A的端口地址为：
端口A-200H、端口B-201H、
端口C-202H、控制端口-203H
8253的端口地址为：
计数器0-208H、计数器1-209H、
计数器2-20aH、控制寄存器0-20bH。
3.2芯片介绍
1）8259A芯片简述
1、Intel8259A是可编程中断控制器PIC
2、可用于管理Intel8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏蔽中断
3、8259A的基本功能
✧一片8259A可以管理8级中断，可扩展至64级
✧每一级中断都可单独被屏蔽或允许
✧在中断响应周期，可提供相应的中断向量号
✧8259A设计有多种工作方式，可通过编程选择
8259A的内部结构如图1：
图18259A内部结构
2）8255芯片简述
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，+5V单电源供电。
1.8255能在三种方式下工作：
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
2.8255各引脚功能为：
D7~D0——与CPU侧连接的八条双向数据线；
WR（低电平有效）—写输入信号；
RD（低电平有效）—读输入信号；
CS（低电平有效）—片选输入信号；
A0、A1—片内寄存器选择输入信号；
PA7~PA0—A口外设双向数据线；
PB7~PB0—B口外设双向数据线；
PC7~PC0—C口外设双向数据线；
RESET—复位输入信号
8255A的内部结构如图2：
图28255A内部结构
3.8255端口地址
A口的端口地址为60H
B口的端口地址为61H
C口的端口地址为62H
控制寄存器的端口地址为63H
3）8253芯片简述
8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围芯片之一，有3个独立的十六位计数器，技术频率范围为0~2MHz，它所有的技术方式和操作方式都通过编程控制。
1.8253有六种工作方式：
方式0：
计数结束中断
方式1：
可编程频率发生器
方式2：
频率发生器
方式3：
方波频率发生器
方式4：
软件触发的选通信号
方式5：
硬件触发的选通信号
2.8253引脚图如图3所示，各引脚功能如下：
D7~D0—八条双向数据线；
WR（低电平有效）—写输入信号；
RD（低电平有效）—读输入信号；
CS（低电平有效）—片选输入信号；
A0、A1—片内寄存器地址输入信号；
CLK—计数输入，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲；
OUT—输出信号，以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形；
GATE—选通输入，用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步。
8253内部结构如图4：
图48253内部结构
3.8253端口地址
计数器0的端口地址为40H;
计数器1的端口地址为41H;
计数器2的端口地址为42H;
控制寄存器的端口地址为43H
3.3LED红绿灯显示
十字路口的交通灯分布示意图如图5所示，将这12个交通灯进行编号。
图5十字路口交通灯分布示意图
这12个交通灯共有四个状态：
状态1（S1）：
东西红灯（4、10）亮，南北绿灯（3、9）亮
状态2（S2）：
南北黄灯（2、8）亮，东西仍为红灯（4、10）亮
状态3（S3）：
南北红灯（1、7）亮，东西绿灯（6、12）亮
状态4（S4）：
东西黄灯（5、11）亮，南北仍为红灯（1、7）亮
3.4设计思想
设计数器0的计数初值为25000，由于CLK0接脉冲信号，频率为2.5MHZ，所以每10ms中断一次。
利用CX对不同的状态时间计数，用来实现计数器0对1分钟，20秒钟，5秒钟的定时。
中断子程序分为数码显示刷新部分和红绿黄灯各种状态切换部分。
每进入中断即刷新LED显示。
用对于东西车道和南北车道黄灯闪烁利用标志位判断实现，满足比较条件就暗，不满足条件就亮。
3.5设计流程图
图6主程序流程图
四、主程序设计
⒈本次设计中
1）选用8253的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ0请求中断。
2）设置8253的计数器0每10ms请求一次中断，工作于模式3；
3）8255的A端口控制交通灯。
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
初始化程序：
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
DATASEGMENT
LEDDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
；0-9的段选码
D1 EQU218H；8259A端口地址
D2 EQU219H
EA EQU200H ；8255端口地址A
CONTROLEQU20bH ；8253端口地址
COUNT0 EQU208H
COUNT1 EQU209H
COUNT2 EQU20aH
Z8279 EQU222H
D8279 EQU220H
LEDMOD EQU00；左边输入,八位显示外部译码八位显示
LEDFEQ EQU38H ；扫描频率
DATAENDS
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
代码段
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
CONT DB0
CONT1 DB0
CONT2 DB0
BKSD DB0
BKAD DB0
BKDA DB0
TEMP DB0
START:
MOVAX,0
MOVDS,AX
MOVAX,OFFSETIRQ0
ADDAX,2000H
MOVSI,0FH*4
MOV[SI],AX
MOVAX,0
MOV[SI+2],AX
INAL,218H
ANDAL,7FH
OUT219H,AL
CLI；中断标志位清0
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
初始化8255
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
MOVAL,80H ；初始化8255
OUTEE,AL
MOV DX,218H ;8259初始化
MOV AL,00010010B
OUT DX,AL；ICW1的设置
MOV AL,08H
MOV DX,219H
OUT DX,AL；ICW2的设置
MOV DX,203H
MOV AL,80H
OUT DX,AL；设置为全输出
MOV DX,200H
MOV AL,0FFh
OUT DX,AL ；清LED
MOV DX,200H ；全红
MOV AL,0F0H
OUT DX,AL
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
初始化8253
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
MOVAL,00110110B ；初始化8253
OUTCONTROL,AL
MOVAX,25000
MOVDX,COUNT0
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTCOUNT0,AL；设置通道0初值
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
中断服务程序：
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
A1:
STI；关闭中断
HLT；停机指令
JMPA1
JMPCOMPARE
COMPARE:
CMPDL,0
JZSTATE0
CMPDL,1
JZSTATE1
CMPDL,2
JZSTATE2
CMPDL,3
JZSTATE3
STATE0:
MOVAL,01011010B ；状态0：
东西红灯，南北绿灯
OUTEA,AL
DECSI
JNZCHANGE1
DECDH
MOVSI,100
JMPCHANGE
CHANGE1:
DECCX
CMPCX,0
JNZM0
MOVCX,500
STATE1:
DECDI ；状态1：
东西方向黄灯闪烁，南北绿灯
CMPDI,0
JNZSHINE1
MOVAL,00001010B ；东西灭，南北绿
OUTEA,AL
MOVDI,50
JMPCHANGE
SHINE1:
MOVAL,11111010B ；东西黄，南北绿
OUTEA,AL
CHANGE:
DECSI
JNZCHANGE2
DECDI
MOVSI,100
CHANGE2:
DECCX
CMPCX,0
JNZM1
MOVCX,2000
MOVDH,25
STATE2:
MOVAL,10100101b ；状态2：
东西绿灯，南北红灯
OUTD2,AL
DECSI
JNZCHANGE3
DECDH
MOVSI,100
CHANGE3:
DECCX
CMPCX,0
JNZM2
MOVCX,500
STATE3:
DECDI ；状态3：
东西绿灯，南北黄灯闪烁
CMPDI,0
JNZSHINE2
MOV AL,10100000B ；东西绿灯，南北灭
OUTD2,AL
MOVDI,50
JMPSOURCE
SHINE2:
MOVAL,10101111B ；东西绿，南北黄
OUTD2,AL
SOURCE:
DECSI
JNZCHANGE4
DECDH
MOVSI,100
CHANGE4:
DECCX
CMPCX,0
JNZM3
MOVCX,6000
MOVDH,65
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
执行跳转回到主程序
准备下一次循环
﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎
M0:
MOVDL,0 ；下次进入状态0
JMPEXIT
M1:
MOVDL,1 ；下次进入状态1
JMPEXIT
M2:
MOVDL,2 ；下次进入状态2
JMPEXIT
M3:
MOVDL,3 ；下次进入状态3
EXIT:
MOVAL,20H
MOVDX,218H
OUTDX,AL
IRET；中断返回
CODEENDS
ENDSTART
五、结论与展望
要做好一个课程设计，就必须做到：
在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。
课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。
发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
设计过程，好比是我们的成长的历程，常有一些不如意，难免会遇到各种各样的问题。
通过这次课程设计是我对单片机的工作原理有了基本了解，知道了单片机的工作过程和数据传输的方向，课程设计是我们深入学习的敲门砖，对我们以后的学习和工作有很大的帮助。
六、课程设计总结
在本次设计中，使用了8259A中断控制器、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，但是程序没有实现对双向交通的数码显示。
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，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向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，还经常受人为因素的影响。
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。
本次课程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。
通过微机原理课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。
设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
这个设计过程中，我遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。
于是，我坚持了下来。
课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.
七、参考文献
1沈美明等.IBMPC/XT汇编语言程序设计.清华大学出版社.1999
2姚君遗.汇编语言程序设计.南京大学出版社.2001
3孙德文.微型计算机技术.高等教育出版社.2001
4戴梅萼.微型计算机技术及应用.清华大学出版社.1996
5周明德.微型计算机系统原理及应用.清华大学出版社.1998
6陈涛.16/32位微机原理、汇编语言及接口技术.机械工业出版社.2001
7徐晨等.微机原理及应用.高等教育出版社.2004
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