微机原理课设-带数码管显示的交通灯模拟控制系统设计

成绩

南京工程学院

课程设计说明书(论文)

题目带数码管显示的交通灯模拟控制系统设计

课程名称微机原理及应用

院系

专业

班级

学生姓名

学号

设计地点

指导教师

设计起止时间：2013年12月23日至2017年12月27日

目录

一、方案说明 (2)

1、硬件设计 (2)

1.1、硬件接线图 (2)

1.2、主机接线说明 (3)

2、软件设计 (3)

2.1、程序流程图 (4)

二.源程序清单 (5)

三、调试现象 (10)

四、心得体会 (12)

1．课程设计应达到的目的

通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握微机原理的基本应用方法。通过实验熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构，掌握汇编语言程序设计和微机基本接口电路的设计、应用方法，做到理论联系实际。

2．课程设计题目及要求

题目：交通信号灯模拟控制系统的设计利用STAR ES598PCI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STAR ES598PCI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8255 PA口输出控制信号灯，8255 PC0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8255 PA口输出控制信号灯，8255 PC0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8255 PB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

1.1、硬件接线图

1.2连线说明：

C5区：CS、A0、A1 ————A3区：CS3、A0、A1

C5区：OUT0 ————C5区：CLK1 C5区：GATE0、GATE1 ————C1区：VCC

C5区：CLK0 ————B2区：2M

C5区：OUT1 ————B3区：IR1

B3区：CS、A0 ————A3区：CS2、A0 B3区：INT、INTA ————ES8688：INTR、INTA

B3区：IR0 ————B2区：单脉冲（） B4区：CS、A0、A1 ————A3区：CS1、A0、A1

B4区：PA口、PB口————G5区：C口、B口

B4区：PC口———— G6区：JP65（LED灯）

1.3实物连线图

2、软件设计

1、程序流程图

8255初始化

红灯亮

延时1秒

红灯灭

CX=0?

8253初始化

给8253赋初值

调8259初始化程序

调写中断向量表子程序

红绿灯初始化（东西方向通

行）

写入计数值（十六进制）

CPU 开中断

是否有中断？（IR 1,低级中断）

计数值减1

调整

循环值入栈保护

选高位数码管

查表并显示高位数值

调1ms 延时

高位管熄灭

选低位数码管

查表并显示低位数值

调1ms 延时

低位管熄灭

SCAN=0?

计数值是否到零？

红绿灯取反并输出

中断服务子程序

循环值出栈

返回

Y

Y

Y

Y

N

N

N

N

循环4次

循环385次

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10000001B=81H。

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

引脚输出信号引脚输出信号引脚输出信号引脚输入信号

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 不用（灭）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10111101B=0BDH

黄灯灭，红灯亮PA0～PA7应输出11111101B=0FDH

东西红灯，南北绿灯：PA0～PA7应输出11010111B=0D7H

东西红灯，南北黄闪：红灯亮，黄灯亮PA0～PA7应输出11011011B=0DBH

红灯亮，黄灯灭PA0～PA7应输出11011111B=0DFH

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0.5s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（SC1 SC0=00），工作在方式3（M2 M1 M0=011），对计数器进行读写/操作时，先送低8位，再送高8位（RW1 RW0=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。