8255,8253交通灯模拟实验(1)

微机原理课程设计一.设计任务及要求：交通信号灯的控制：1．通过8255A并口来控制LED发光二极管的亮灭。

2．A口控制红灯，B口控制黄灯，C口控制绿灯。

3．输出为0则亮，输出为1则灭。

4．用8253定时来控制变换时间。

要求：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30秒后，1、3路口的绿灯熄灭，而1，3路口的黄灯开始闪烁（1HZ）。

闪烁5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30秒时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。

闪烁5次后，再切换到1、3路口方向。

之后，重复上述过程。

二．方案比较及评估论证:分析题意，红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1控制。

30秒延时及闪烁由8253控制，由闪烁的实现方法可分为两种方案：方案一：设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H；通道1为04A2H；通道2为04A4H；命令控制口为04A6H。

黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波， 8255控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。

由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方式，理论设计输出周期为0.01s的方波。

1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1 s，因此通道0的计数初值为10000=2710H。

由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H既30s，计数口，8255将A口数据输入到8086，8086检测到则输出一个高电平到8255的PA7到高电平既完成30s定时。

通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。

三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。

方案二：考虑到题目要求黄灯闪烁的频率为1HZ，既每秒1次，那么前0.5秒黄灯亮,后0.5秒黄灯灭,所以最小的定时单位为0.5秒,频率为2HZ,30秒即为60个0.5秒。

显然如方案一一样一个计数器无法完成,所以采用两个计数器级联的方式,将计数器0的输出OUT0接到计数器1的输入端CLK1,CLK0=1MHZ,计数值为50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,记数值=10,OUT1=2HZ。

并且计数器0工作于方式3用于产生方波信号，计数器1工作方式2，产生负脉冲信号，计数器1的输出端OUT1接入8255芯片的PC5口，用于读取负脉冲个数，以完成计时功能。

8086及8255设置同方案一，8086则每隔0.5秒变换一次黄灯的状态，持续五次，完成闪烁的功能。

经比较，方案二8086在黄灯闪烁时需频繁发送数据到8255，加重了系统的负担，因此我决定采用方案一。

三．系统原理工作原理说明：此方案是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。

如硬件连接图所示，红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4路口的红灯，B，C口类推。

8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。

8253的三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30S定时到。

OUT2产生1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。

8255三个口全部工作在方式0既基本输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。

四．硬件原理及电路图由于8255A 与8086CPU 是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A 的1A 、A 线分别与8086CPU 的2A 、1A 线相连，而将8086的A 线作为选通信号。

如果是按8255A 内部地址来看，则在图中它的地址是PA 口地址即(CS+000H)，PB 口地址为(CS+001H)，PC 口地址为(CS+002H)，命令控制口地址为(CS+003H)，其中，CS 为8255片选信号CS 的首地址；若是按8086CPU 地址来看，则8255A 的地址是PA 口地址即(CS+000H)，PB 口地址为(CS+002H)，PC 口地址为(CS+004H)，命令控制口地址为(CS+006H)。

当CS ＝0288H ，则PA 口地址为0288H ，PB 口地址为028AH ，PC 口地址为028CH ，命令控制口地址为028EH 。

下面，分析8086各个引脚的连接方法。

（1）BHE 引脚：通常用此引线产生片选信号，当为BHE ＝1，0A ＝0编码时，在数据总线低8位和偶地址之间进行字节传送（0AD ～7AD ）。

（2）CLK （Clock ）时钟信号（输入）：CLK 为CPU 和总线控制器提供基本的定时脉冲。

时钟周期是非对称的，当它为有效高电平的时间和时钟周期的比为33％时，提供最佳的内部定时。

由8284时钟发生器产生，8086CPU 使用的时钟频率，因芯片型号不同，时钟频率不同。

这里采用5MHz 。

（3）CC V (+5V),GND(地)：CPU 所需电源CC V ＝＋5V 。

GND 为地线。

（4）QS0ALE （Address Latch Enable ）地址锁存允许信号，输出高电平有效，作地址锁存器8282/8283的片选信号，在1T 地址周期状态，ALE 有效，表示AB 、DB 上传送的是地址信息，将它锁存。

这是由于AB 、DB 分时复用所需要的，ALE 信号线不能悬空。

如图所示，加入2片地址锁存器8282。

（5）RESET:复位信号，输入，高电平有效。

8086接到复位信号后，停止现行操作，并初始化段寄存器DS,SS,ES ，标志寄存器PSW ，指令指针IP 和指令队列，而使CS=FFFFH 。

RESET 信号至少保持四个周期以上的高电平，当它变为低电平时(一个下降沿)，CPU 执行重启过程，8086将从地址FFF0H 开始执行指令。

通常FFFF0H 单元开始的几个单元中存放一条JMP 指令，将入口转到引导和装配程序中，从而实现对系统的初始化,引导监控程序或操作系统程序。

由于出现突然断电或其它情况时，8086可能正在执行交通灯程序，现有的地址丢失，应按下RESET 键重新开始。

另外，应将8255A 与8086的RESET 线相连，保持同步。

（6）MN/MX (Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式选择信号，输入。

此时MN/MX 接＋5V ，构成单处理器系统，系统控制信号由CPU 提供。

接下来，对8282芯片作一下说明：7DI ～0DI :8位数据输入；7DO ～0DO :8位数据输出；STB:选通信号；OE ：输出允许信号，在不带DMA 控制器的8086单处理器系统中，它接地。

其实，这就是8个D 触发器。

由于只用15AD ～0AD ，所以用两片即可。

最后，对时钟发生器8284芯片按两部分进行说明：(1)时钟信号发生器：C F /=0时，时钟信号输入由X 1 、X 2 端接上晶体，由晶体振荡器产生时钟信号；CLK ：3分频OSC 后的时钟，输出频率4.77MHz ，占空比为1/3，大约满足8086CPU 的输入频率5MHz 、占空比33％的要求。

(2)复位生成电路：由RES 输入的信号来触发内部同步触发器，由此产生信号RESET ，送到CPU 的RESET 端，复位信号由CLK 的下降沿同步。

此时，RES 端接“电源好“信号，使系统上电后自动复位。

此为最小模式系统，除了8086CPU ，I/O 接口芯片8255A ，定时计数芯片8353外，其它配置如下：1片8284A ，作为时钟发生器；2片8282，作为地址锁存器； 2片74LS138，作为地址选通译码器；1个二输入或非门；1个4输入或非门；1个二输入与非门；4个或门 12个发光二极管；12个限流电阻；1个复位信号开关。

五．软件思想 1．流程图.初始化8255，8253红灯全亮绿灯黄灯全灭1，3绿灯亮2，4红灯亮N 等待8253延时30s时间是否到？Y1，3绿灯灭2，4红灯不变1，3黄灯闪烁N 等待黄灯闪烁5次？Y1，3红灯亮2，4绿灯亮8253延时30s2，4绿灯灭黄灯闪烁5次2．源程序：DATA SEGMENT; 设置数据段，以及端口地址分配PORTA EQU 218HPORTB EQU 219HPORTC EQU 21AHPTCON8255 EQU 21BHPORT0 EQU 238HPORT1 EQU 239HPORT2 EQU 240HPTCON8253 EQU 241HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODEINIT: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV DX, PTCON8253MOV AL,36HOUT DX,ALMOV DX,PORT0MOV AX,2710HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;通道0工作方式3 周期0.01sMOV DX, PTCON8253MOV AL,71HOUT DX,AL;通道1工作方式1MOV DX, PTCON8253MOV AL,96HOUT DX,ALMOV DX,PORT2MOV AL,64HOUT DX,AL;通道2工作方式3 周期1s 8253初始化完成 MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,AL;8255初始化 A，B，C口均工作在方式0MOV DX,PORTAMOV AL,0OUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0FHOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,0FHOUT DX,AL;灯初始化完成STA: MOV DX,PORTAMOV AL,0A0HOUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0F0HOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,50HOUT DX,AL;1，3绿灯亮，2，4红灯亮MOV DX,PORT1MOV AX,0BB8HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;8253通道1赋值开始计时SCAN1: MOV AL,0MOV DX,PTCON8255MOV AL,90HOUT DX,ALMOV DX,PORTAIN AL,DXAND AL,0FHCMP AL,1JNZ SCAN1；扫描PA7口FLA1: MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,0F0HOUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,50HOUT DX,ALMOV CX,0TEST1: MOV DX,PTCON8255；检测PB7MOV AL,82HOUT DX,ALMOV DX,PORTBIN AL,DXAND AL,0FHMOV AH,ALMOV DX,PTCON8255MOV AL,82HOUT DX,ALMOV DX,PORTBIN AL,DXAND AL,0FHXOR AL,AHADD CL,ALCMP CL,9JNZ TEST1;闪烁5次MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,PORTAMOV AL,50HOUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0F0HOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,0A0H;1，3红灯亮，2，4绿灯亮MOV DX,PORT1MOV AX,0BB8HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;8253通道1赋值开始计时SCAN2: MOV AL,0MOV DX,PTCON8255MOV AL,90HOUT DX,ALMOV DX,PORTAIN AL,DXAND AL,0FHCMP AL,1JNZ SCAN2FLA2: MOV DX, PTCON8255MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,PORTCMOV AL,0F0HOUT DX,ALMOV DX,PORTBMOV AL,0A0HOUT DX,ALTEST2: MOV DX,PTCON8255MOV AL,88HOUT DX,ALMOV DX,PORTCIN AL,DXAND AL,0FHMOV AH,ALMOV DX,PTCON8255MOV AL,88HOUT DX,ALMOV DX,PORTCIN AL,DXAND AL,0FHXOR AL,AHADD CL,ALCMP CL,9JNZ TEST2;闪烁5次CODE ENDSEND STA六．调试记录及结果分析(1) 本电路没有设置显示倒计时的七段LED数码管，如果应用到街道上，不利于司机、行人把握（2）在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。