硬件课程设计-交通灯指挥系统.

硬件课程设计实践报告

题目：交通灯指挥系统

班级：

学号：

姓名：

指导教师：许新征老师

中国矿业大学计算机学院

摘要：

红绿交通灯是我们日常生活经常见到也是必不可少的，随着城市社会经济的发展,城市道路交通供给和需求的矛盾日益突出,并引发很多交通问题。当今，红绿灯安装在各个交通路口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行、左转弯和右转弯。面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。我们设计的交通灯就是依据上述思路控制十字路口南北东西四个方向车辆通行的。

经过上学期的基础以及前一阶段的学习，利用彩灯我们做出了一

个简单的交通灯指挥系统，通过控制彩灯的亮灭来达到红绿灯的效果，从而控制交通。

之前我们学习了微机原理与接口技术这门课程，课上我们学到了

一些计算机硬件工作的基本原理，以及一些简单的汇编语言程序设计

方法并了解了一些芯片的功能。根据题目以及老师上课的要求，我用

微机原理与接口实验仪来进行交通灯指挥系统的设计。

实验中用到芯片8253、芯片8255、芯片8279、LED灯、数码管等，利用这些器件的工作原理以及通过组合可以模仿各种彩灯的正常

工作亮灭，特殊情况下的手动键盘开关以及恢复等一系列过程。在实

现运行的过程中，通过汇编语言，利用上述几种芯片，进行编程设计，最终顺利完成了实验，并进行了书本上的理论与实践完美结合，获益

匪浅。

交通灯指挥系统

1、需求分析与总体设计方案 (5)

1.1需求分析 (5)

1.2总体设计方案 (5)

2、硬件说明 (5)

2.1硬件使用说明 (6)

2.2芯片简介. (6)

2.2.1 8253芯片简介 (6)

2.2.1.1 8253功能介绍 (6)

2.2.1.2 8253工作原理 (8)

2.2.1.3 8253内部结构 (8)

2.2.1.4 8253的通道的工作方式 (12)

2.2.1.5 读取计数器的当前值 (13)

2.2.1.6 8253的级联和地址分配 (13)

2.2.2 8255芯片简介 (14)

2.2.2.1 8255基本工作原理 (14)

2.2.2.2 8255基本结构 (16)

2.2.2.3 8255 引脚功能说明 (16)

2.2.2.4 8255的读写控制 (17)

2.2.3 8279芯片简介 (17)

2.2.3.1 8279功能介绍 (19)

2.2.3.2 8279内部结构 (19)

2.2.3.3 8279管脚简介 (19)

2.2.3.4 8279工作方式 (20)

2.2.3.5 8279命令功能表 (21)

3、硬件连接说明与程序流程 (23)

3.1硬件连接说明 (23)

3.2硬件连接图 (23)

4、程序代码 (24)

4.1程序流程图 (24)

4.2程序代码及说明 (25)

5、问题分析与解决方案 (37)

6、程序测试与分析 (37)

6.1实验连线图 (38)

6.2程序测试结果 (38)

6.3结果分析 (38)

7、心得体会 (39)

8、参考文献 (41)

1、需求分析与总体设计方案

1.1需求分析

交通灯是我们日常生活经常见到也是必不可少的。随着城市社会

经济的发展,城市道路交通供给和需求的矛盾日益突出,并引发很多交

通问题。现今，交通指挥灯已成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。交通灯使得人们出行更加的方便、安全、有序。因此，对交通指

挥灯的研究已变成一个十分重要的课题。

1.2总体设计方案

十字路口的交通灯包括东西南北四个方向，而通常情况下东西路口的交通灯的亮灭情况是相同的，南北方向交通灯的亮灭情况是相同的，所以将十字路口的交通灯简化为：东西方向的交通灯为同一组，南北方向的交通灯为同一组。交通指挥灯的设计不仅需要满足平常情况下指挥交通的作用，还需满足紧急情况的手动闸。

正常情况下：

状态一：南北红灯，东西绿灯

状态二：南北红灯，东西黄灯

状态三：南北绿灯，东西红灯

状态四：南北黄灯，东西红灯

状态五：重复以上四种状态

紧急情况下（键盘控制）：

数字0：恢复

数字1：南北红灯，东西绿灯

数字2：南北绿灯，东西红灯

数字4：东西南北全红

数字5：东西南北全绿

数字6：东西南北全黄

2、硬件说明

2.1.硬件使用说明

①用实验箱中提供的二极管作为南北路口和东西路口的模拟交通灯；

②用可编程并行接口芯片8255控制模拟交通灯的亮与灭；

③用可编程定时器/计数器芯片8253实现模拟交通灯亮与灭的时间延迟的控制；

④用可编程逻辑器件8279实现交通灯倒计时的显示。

2.2. 芯片简介

2.2.1 8253芯片简介

2.2.1.1 8253 功能介绍

intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异，例如8253（2.6MHz），8253-5(5MHz)。

图2-1 8253引脚图

8253内部有三个计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。

执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。顺便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用。