微机原理课程设计交通灯

一、课程设计题目

交通灯控制

二、课程设计目的

●综合运用《微机原理与应用》课程知识，利用集成电路设计实

现一些中小规模电子电路或者完成一定功能的程序，以复习巩

固课堂所学的理论知识，提高程序设计能力及实现系统、绘制

系统电路图的能力，为实际应用奠定一定的基础。

●掌握8255A方式0的使用与编程方法

●PC机及配套的接口电路实验装置

●IC芯片：8255A应用和8253

三、课程设计内容

●采用8255A设计交通灯控制的接口方案

●采用8253设计延时电路

●插接电路

●编写控制程序

四、课程设计过程

1、设计原理

●8255

8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3

个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程

并行接口芯片（40引脚）。其内部与引脚图如图所示：

8255有三个端口A、B、C端口，3种不同的工作方式，在其控制字的作用下使某一个端口工作于某一种工作状态下。

8253

intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，其内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同，如图所示：

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，采用减1计数方式。控制字如图所示：

在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。在这里我们主要采用方式0：计数结

束产生中断(由低电平变为高电平)。其波形图如图所示：

a. 写CW后：OUT=0，直到计数到0

b. 写N后：下1个CLK脉冲下降沿开始计数

c. 计数过程中，可重写N，重写N后，同b.

d. GATE的作用：GATE=1计数、=0暂停计数

e. 计数到0：OUT=1，直到再写CW或N

2、方案设计

考虑普通十字路口，交通灯的控制可分东西向和南北向两

组，每组可用红、黄、绿三个灯进行交通管理，所以本方

案要点是至少对六个交通灯进行控制。由于灯光控制只需

要开、关两个状态，所以可以采用开关量实施控制。开关

量的输出可以采用8255A的端口，由于开关量有6位，所

以采用8位端口，又因为灯光控制不需要联络信号，所以

按照方式0输出即可。由于题目要求时间的控制精确，所

以我们在这里运用8253芯片定时控制。首先我们确定使

用8255端口A与交通灯的连接方式，如下表所示（假定

发光状态为高电平有效）：

由上表可知状态变换流程为：

其中状态1和4持续30秒，其它状态持续0.5秒；又状态2各状态3，状态5和状态6之间各循环5次。整个控制过程，要按照上面的流程，依次把相应的控制码输出到8255的端口A，时间由8253定时控制，6个交通灯就能够按照要求实现交通管理了。

3、电路插接

4、编程与运行

data segment

out_code db 14h,5dup(12h,10h),41h,5dup(21h,01h),0

data ends

code segment

assume cs:code,ds:data

start: mov ax,data

mov ds,ax

mov dx,307h ;8255控制端口地址

mov al,80h ;1000 0000 8255端口A工作于0方式下

out dx,al

mov dx,304h ;8255端口A地址

loop0: lea si,out_code

loop1: mov al,[si]

and al,al ;al=al

jz loop0 ;al=0,zf=1,跳转到loop0

out dx,al

inc si

test al,44h ;al和44h相与的结果去影响标志位ZF

jz l1

delay 10,00 ；编译的时候，这里有点问题。

delay macro a,b

push dx

push ax

mov dx,383h ;8253控制端口地址

mov al,31h ;0011 0001 8253工作于计数器0的工作方

式0下的BCD计数，先写低字后写高字。

out dx,al

mov dx,380h ;选中8253计数器0，然后向其内依次写

入数据。

mov al,b

out dx,al

mov ah,a

out dx,al

pop ax

pop dx

endm

l1: nop

nop

nop

nop

mov ah,0bh ;检测键盘有无输入

int 21h

and al,al ;al=al

jz loop1

xor al,al ;关灯

out dx,al

mov ah,4ch

int 21h

code ends

end start

五、课程设计小结

交通灯是一个很熟悉的课题，因为在数电的课程设计的时候研究过类似的问题，不过那是一些相关芯片来完成的。当然，本次课程有它自己的独特之处，我个人认为那就是他的灵便性，因为只需要改一些相关程序就可以使其工作在不同的状态下，也许这里体现了寻么一点点的循环利用，当然了这有点牵强。怎么说呢？

通过本次课程设计，加深了对书本相关知识点的了解的同时，也还有很多疑惑的地方。比如说在8253定时结束，是如何返回程序的，这一点还不是完全了解，也就是说中断这块还有待理解提高。

前面提到的了数电的课设，所以在做这个课设的时候也曾尝试过用555定时器来做定时功能，不过后来想了想它的精准度和稳定性不是很高。还有就是在程序中，用到了汇编的宏，有些地方查了蛮多资料还是不很完全理解。在课设中我用到的石英振荡器构成的时钟发生电路，主要是想为后来用单片机来设计交通灯的时钟模块提前预习下。当然了，我们现在所知道的也仅仅只是皮毛而已，还有很多的地方值得我们去深研。