南京工程學(xué)院微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

1、 成績 南京工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)題 目 帶數(shù)碼管顯示的交通信號(hào)燈模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 微機(jī)原理及應(yīng)用 院 系 電力工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化（電網(wǎng)監(jiān)控） 班 級(jí) 監(jiān)控101 學(xué) 生 姓 名 徐成杰 學(xué) 號(hào) 206100736 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 工程實(shí)踐中心8-216 指 導(dǎo) 教 師 李升 徐懂理 設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2012年12月17日至2012年12月21日 南京工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課 程 名 稱 微機(jī)原理及應(yīng)用 院（系、部、中心） 電力工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化(電網(wǎng)監(jiān)控) 班 級(jí) 監(jiān)控101 起 止 日 期 2012年12月17日 12月21日 指 導(dǎo)

2、 教 師 李升 徐懂理 1課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的1）掌握8088應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握可編程接口芯片8255、8253的應(yīng)用和編程方法，做到理論聯(lián)系實(shí)際。2）進(jìn)一步掌握8086/8088匯編語言程序設(shè)計(jì)方法。2課程設(shè)計(jì)題目及要求題目：帶數(shù)碼管顯示的交通信號(hào)燈模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、概述在STAR ES598PCI實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用可編程并行接口8255、定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253等I/O接口芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)。二、設(shè)計(jì)目的通過設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈系統(tǒng)掌握8255、8253等接口芯片的編程和應(yīng)用方法，做到理論聯(lián)系實(shí)際。三、設(shè)計(jì)要求要求繪制流程圖、編寫源程序，并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上調(diào)試通

3、過程序。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、十字路口交通信號(hào)燈設(shè)置某十字路口交通信號(hào)燈系統(tǒng)在4個(gè)路口均裝設(shè)紅、綠2個(gè)燈，每個(gè)路口均裝設(shè)一個(gè)數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。圖1 交通信號(hào)燈設(shè)置實(shí)驗(yàn)時(shí)用LED（發(fā)光二極管）代替十字路口的紅綠燈。2、交通信號(hào)燈亮滅規(guī)律交通信號(hào)燈系統(tǒng)初始狀態(tài)為所有紅燈閃爍N1秒鐘（不必在數(shù)碼管顯示）；之后東西向車行道綠燈亮，車輛放行N秒鐘，此時(shí)南北向車行道紅燈亮，之后轉(zhuǎn)為南北向車行道放行N秒鐘，如此循環(huán)重復(fù)。要求數(shù)碼管能夠顯示倒計(jì)時(shí)。參數(shù)N選擇：N=20s/25s85s/90s（每隔5s取一個(gè)秒數(shù)）N110s，閃爍次數(shù)為38次每組自行選擇N、N1（及閃爍次數(shù)）。3、硬件方案采用8255、8253組成系

4、統(tǒng)，采用8253產(chǎn)生定時(shí)。完成規(guī)定的基本要求可得基礎(chǔ)分，加入緊急車輛通過功能或其他任何先進(jìn)功能，可加分。五、設(shè)計(jì)報(bào)告要求要求在報(bào)告中詳細(xì)敘述所選方案的原理、特點(diǎn)及評(píng)價(jià)，給出硬件原理圖、程序流程、源程序、調(diào)試結(jié)果描述。報(bào)告采用電力工程學(xué)院統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式書寫。最終上交的報(bào)告內(nèi)容包括：1、任務(wù)書、2設(shè)計(jì)內(nèi)容（正文）、3、心得體會(huì)，裝訂成冊(cè)。3課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、圖紙、實(shí)物樣品等要求預(yù)習(xí)要求：1） 預(yù)習(xí)微機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中實(shí)驗(yàn)儀硬件環(huán)境及星研集成環(huán)境軟件的操作方法。2）預(yù)習(xí)本任務(wù)書，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，預(yù)先畫出電路原理圖、程序流程圖，編寫程序。設(shè)計(jì)報(bào)告要求：1）畫出接

5、口部分電路原理圖，并闡述系統(tǒng)工作原理。2）繪制程序流程圖（Visio軟件繪制）、給出源程序清單。3）調(diào)試過程描述和結(jié)果說明。4）要求用WORD撰寫報(bào)告，上交打印報(bào)告和電子稿（全班刻盤）。4主要參考文獻(xiàn)1、 李干林，李升. 微機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.北京：北京大學(xué)出版社.2、 李繼燦.新編16/32位微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（第4版）.北京：清華大學(xué)出版社.3、 其他資料自選.5課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排起 止 日 期工 作 內(nèi) 容12月17日前12月1719日12月2021日任務(wù)布置和基本知識(shí)儲(chǔ)備，設(shè)計(jì)原理電路、繪制程序流程圖，編寫源程序在星研實(shí)驗(yàn)裝置上調(diào)試驗(yàn)收答辯6成績考核辦法實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占30%，驗(yàn)收答

6、辯占30%，設(shè)計(jì)報(bào)告占40%。教研室審查意見： 同意。教研室主任簽字： 鞠陽 2012年12月7日院（系、部、中心）意見：同意。主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 李先允 2012年12月7日 目錄1、設(shè)計(jì)思路與功能描述1（1）設(shè)計(jì)思2）功能描述32、電路圖3（1）電路原理圖3（2）實(shí)物圖53、結(jié)構(gòu)框圖5（1）延時(shí)子程序5（2）主程序54、運(yùn)行情況和結(jié)論7（1）實(shí)際情況7（2）結(jié)論7本設(shè)計(jì)基本完成了任務(wù)書中所要求的功能7有待改進(jìn)之處85、系統(tǒng)調(diào)試中的問題和解決辦法86、源程序清單87、心得體會(huì)16參考資料17 設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通信號(hào)燈。采用8255 PA口輸出

7、控制信號(hào)燈，8255 PC0輸入K8控制開關(guān)信號(hào)，用8253硬件定時(shí)，軟件查詢方式實(shí)現(xiàn)如下功能。正常模式：東西方向和南北方向各放行11秒。綠燈轉(zhuǎn)紅燈前綠燈閃爍3秒。LED數(shù)碼顯示器顯示倒數(shù)計(jì)時(shí)，從10倒數(shù)到0；倒數(shù)到3時(shí)綠燈亮。緊急模式：兩個(gè)方向紅燈閃爍，綠燈不亮。1、設(shè)計(jì)思路與功能描述（1）設(shè)計(jì)思路8255交通信號(hào)燈的燈光變化和數(shù)碼顯示通過8255實(shí)現(xiàn)控制。8255是一種具有多種功能的可編程并行通信接口電路芯片。芯片包括A、B、C三個(gè)數(shù)據(jù)端口、A組控制部件、B組控制部件、讀寫邏輯控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器。8255有三種工作方式，其中方式0是基本輸入/輸出方式，適用于無條件傳送和查詢方式的接口

8、電路。本設(shè)計(jì)中，PA口用于輸出信號(hào)控制燈光的變化（D6D5=00，D4=0），PB口用于輸出信號(hào)控制數(shù)碼管的顯示（D2=0，D1=0），PC0用于輸入K8的控制開關(guān)信號(hào)，PC1用于輸入用于硬件延時(shí)的方波信號(hào)（D0=1）。PC7用于輸出控制數(shù)碼管工作/不工作的信號(hào)（D3=0）。故寫入方式控制字為10000001B=81H。8255A輸入/輸出信號(hào)接線方案如下表所示：8255-PB輸出方式PCH輸出方式8255-PA輸出方式PCL輸入方式引腳輸出信號(hào)引腳輸出信號(hào)引腳輸出信號(hào)引腳輸入信號(hào)PB7PB7DP段PB6G段PB5F段PB4E段PB3D段PB2C段PB1B段PB0A段PA7南綠PB6PA6北綠

9、PB5PA5南紅PB4PA4北紅PB3PA3東綠PC3PB2PA2西綠PC2PB1PA1東紅PC18253-OUT0PB0PA0西紅PC0控制緊急信號(hào)a.燈光顯示：送低電平則燈亮，送高電平則燈滅。 東西綠燈，南北紅燈：PA0PA7應(yīng)輸出00111100B=3CH東西紅燈，南北綠燈：PA0PA7應(yīng)輸出11000011B=0C3H兩個(gè)路口都紅燈閃爍：兩個(gè)紅燈亮，綠燈不亮：PA0PA7應(yīng)輸出11001100B=0CCH 兩個(gè)紅燈滅，綠燈不亮：PA0PA7應(yīng)輸出11111111B=0FFHb.LED數(shù)碼顯示：數(shù)碼管采用共陰極接法，位選信號(hào)為0則數(shù)碼管工作。 adp段發(fā)亮條件：對(duì)應(yīng)位輸入1，見下表所示：

10、顯示數(shù)字0123456789PB輸出3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH8253交通信號(hào)燈亮、滅的時(shí)間及數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)間隔都通過8253控制。8253可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍接口芯片，它有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為02MHz。8253有6種工作方式，其中方式三是方波發(fā)生器方式。本設(shè)計(jì)中選用通道0，CLK0接3906HZ的時(shí)鐘信號(hào)，GATE0接高電平VCC，OUT0接8255的PC1。因?yàn)樾枰a(chǎn)生周期為0.5s的方波，即產(chǎn)生2Hz的方波，所以計(jì)數(shù)初值為3906/2=1953。由于選用了通道0（SC1 SC0=00），工作在方式3（M2 M1

11、 M0=011），對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行讀寫/操作時(shí)，先送低8位，再送高8位（RW1 RW0=11），計(jì)數(shù)器的數(shù)值采用10進(jìn)制（BCD=1），故初始化時(shí)命令字為00110111B=37H。正常和緊急模式的切換通過8255讀取PC0的狀態(tài)后，用軟件判斷是執(zhí)行正常還是緊急模式。使用IN指令，將PC0的狀態(tài)送入寄存器AL，只需判斷PC0的值，故將AL同00000001B相與。使用JZ判斷，若結(jié)果為1，即PC0為0，則轉(zhuǎn)正常模式，否則順序執(zhí)行緊急模式。通過使用循環(huán)語句，使得每執(zhí)行完一次正?；蚓o急模式，都重新對(duì)PC0的狀態(tài)進(jìn)行一次判斷。一旦撥動(dòng)切換開關(guān)K8（PC0），就能及時(shí)切換交通燈運(yùn)行模式。硬件延時(shí)由于本設(shè)計(jì)

12、中，每次倒數(shù)計(jì)時(shí)的間隔為1秒；而紅燈閃爍一次用時(shí)共計(jì)1秒，其中前0.5秒為紅燈亮，后0.5秒為紅燈滅。故8253選用通道0，CLK0接3906HZ的時(shí)鐘信號(hào)，OUT0輸出周期為0.5s的方波。主程序通過查詢8255的PC1接收到的狀態(tài)，獲知準(zhǔn)確的定時(shí)信息。讀取PC1的狀態(tài)，判斷是否為0，直到發(fā)生跳變?yōu)?，此過程執(zhí)行時(shí)間為半個(gè)周期即0.25s。繼續(xù)讀取PC1的狀態(tài)，判斷是否為1，直到發(fā)生跳變?yōu)?，此過程執(zhí)行時(shí)間為半個(gè)周期即0.25s。故判斷PC1發(fā)生兩次跳變的程序執(zhí)行一次所用時(shí)間就為0.5s。將此作為延遲子程序，實(shí)現(xiàn)延時(shí)的效果。（2）功能描述開關(guān)K8撥到0，實(shí)現(xiàn)正常模式：東西方向和南北方向各放行

13、11秒。a.東西亮綠燈，南北亮紅燈，數(shù)碼管從10倒數(shù)計(jì)時(shí)到4b.東西閃綠燈，南北亮紅燈，數(shù)碼管從3倒數(shù)計(jì)時(shí)到0c.東西亮紅燈，南北亮綠燈，數(shù)碼管從10倒數(shù)計(jì)時(shí)到4d.東西亮紅燈，南北閃綠燈，數(shù)碼管從3倒數(shù)計(jì)時(shí)到0如此a->b->c->d作為一組循環(huán)。每組正常模式的循環(huán)結(jié)束后重新查詢開關(guān)K8的狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)模式的切換。開關(guān)K8撥到1，實(shí)現(xiàn)緊急模式：兩個(gè)路口都是紅燈閃爍。數(shù)碼管沒有數(shù)字顯示。紅燈每閃爍一次為1s，作為一組循環(huán)。每組緊急模式的循環(huán)結(jié)束后重新查詢開關(guān)K8的狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)模式的切換。2、電路圖（1）電路原理圖說明： 5255：PA口，輸出，控制LED燈PB口，輸出，控制數(shù)碼

14、管顯示數(shù)字 PC0，輸入，反映開關(guān)狀態(tài) PC1，輸入，送入8253產(chǎn)生的2Hz方波 8253：OUT0，輸出，輸出方波給8255 CLK0，輸入，送入固有頻率3906Hz（2）實(shí)物圖 3、結(jié)構(gòu)框圖（1）延時(shí)子程序 （2）主程序8255、8253初始化PC0 = 0？ Y N紅燈閃爍南北綠燈，東西紅燈顯示“10”延時(shí)5MS程序LOOP循環(huán)顯示“9”延時(shí)1秒子程序 。 。 顯示“4”延時(shí)1秒子程序省略部分南北綠閃，東西紅燈顯示“3”延時(shí)1秒子程序。 。 顯示“0”延時(shí)1秒子程序南北紅燈，東西綠燈4、運(yùn)行情況和結(jié)論（1）實(shí)際情況 運(yùn)行時(shí)的圖片 南北紅燈，東西綠燈 緊急情況 南北綠燈，東西紅燈（2）結(jié)

15、論本設(shè)計(jì)基本完成了任務(wù)書中所要求的功能。a.正常模式：東西方向和南北方向各放行11秒。綠燈轉(zhuǎn)紅燈前閃爍3秒。LED數(shù)碼顯示器顯示倒數(shù)計(jì)時(shí)，從10倒數(shù)到0；倒數(shù)到3時(shí)綠燈閃。b.緊急模式：兩個(gè)方向紅燈閃爍，綠燈和紅燈不亮。有待改進(jìn)之處：a.秒數(shù)的顯示程序沒有模塊化，雖然可以實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)計(jì)時(shí)，但還不夠優(yōu)化。b.1s延時(shí)程序不精確，最大存在0.5s的誤差。5、系統(tǒng)調(diào)試中的問題和解決辦法遇到的問題：無法正常顯示兩位數(shù)計(jì)時(shí)。解決的方法：選定PC5端口作為兩位數(shù)十位的顯示端口，PC4端口作為個(gè)位數(shù)的顯示端口，分別顯示十位和各位。用5微秒的時(shí)間延遲程序和LOOP循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端口的快速切換，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示

16、的效果。 6、源程序清單STAK SEGMENT STACKSTAK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:MOV AL,10000001B ;8255初始化 MOV DX,0F003H OUT DX,AL MOV AL,00110111B ;8253初始化,產(chǎn)生2HZ方波 MOV DX,0E003H OUT DX,AL MOV AL,53H ；設(shè)定計(jì)數(shù)初值 MOV DX,0E000H OUT DX,AL MOV AL,19H OUT DX,AL MOV CX,3 ；初始狀態(tài)，紅燈閃3秒LA:MOV AL,00110011B MOV DX,0F000H OUT

17、 DX,AL CALL DELAY MOV AL,11111111B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY LOOP LAL: MOV DX,0F002H ;判斷工作狀態(tài) IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JE LL MOV DX,0F002H ；緊急狀態(tài)程序 MOV AL, 0FFH OUT DX,AL ;數(shù)碼管滅 MOV AL,00110011B ;使紅燈全都亮 MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY ;延時(shí) MOV AL,11111111B ;使紅燈全都滅 MOV DX,0F000H OUT DX,A

18、L CALL DELAY JMP L LL: MOV DX,0F002H MOV AL,0DFH MOV BL,0DFH OUT DX,AL ；選通PC5 MOV AL,00111100B ;南北綠燈，東西紅燈 MOV DX,0F000H OUT DX,AL ；切換到PC4 CALL A CALL B MOV AL,11000011B ;南北紅燈，東西綠燈 MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL A CALL C JMP L MOV AH,4CH INT 21H DELAY PROC ;8253延時(shí)0.5秒鐘 M: MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,

19、02H JZ M N: MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,02H JNZ N RET DELAY ENDP AA: JMP L DELAY5MS PROC ；延時(shí)5MS子程序LP2:MOV SI,3AAHLP1:PUSHF POPF DEC SI JNZ LP1 RETDELAY5MS ENDP A PROC MOV CX,50 K: MOV AL,BL MOV DX,0F002H OUT DX,AL MOV AL,06H ;數(shù)碼管顯示"10" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY5MS MOV AL,BL ROL

20、AL,1 MOV DX,0F002H OUT DX,AL MOV AL,3FH MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY5MS LOOP K ；循環(huán)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示 MOV DX,0F002H ;判斷工作狀態(tài) IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ AA MOV AL,6FH ;數(shù)碼管顯示"9" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY CALL DELAY ;延時(shí)兩個(gè)0.5秒，即1秒 MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H

21、JNZ AA MOV AL,7FH ;數(shù)碼管顯示"8" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ AA MOV AL,07H ;數(shù)碼管顯示"7" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ AA JMP ZBB: JMP AA Z: MOV AL,7DH ;數(shù)碼管顯示&

22、quot;6" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ BB MOV AL,6DH ;數(shù)碼管顯示"5" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ BB MOV AL,66H ;數(shù)碼管顯示"4" MOV DX,0F001H OUT DX,AL CALL DE

23、LAY CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ BB RET A ENDP JMP W CC:JMP BB W:B PROC MOV AL,4FH ;數(shù)碼管顯示"3" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,00111100B ;南北綠燈亮，東西紅燈 亮 MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY ;延時(shí)0.5秒 MOV AL,00111111B ;南北綠燈亮，東西紅燈滅 MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV

24、DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ CC MOV AL,5BH ;數(shù)碼管顯示"2" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,00111100B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00111111B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ CC JMP UD:JMP CC U: MOV AL,06H ;數(shù)碼管顯示"1&q

25、uot; MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,00111100B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00111111B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ D JMP Y Y: MOV AL,3FH ;數(shù)碼管顯示"0" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,00111100B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY M

26、OV AL,00111111B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ D RET B ENDPEE:JMP DC PROC MOV AL,4FH ;數(shù)碼管顯示"3" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,11000011B ;南北紅燈亮，東西綠燈亮 MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY ;延時(shí)0.5秒 MOV AL,11110011B ;南北紅燈滅，東西紅燈亮 MOV DX,0F000H OU

27、T DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ EE JMP I FF:JMP EE I:MOV AL,5BH ;數(shù)碼管顯示"2" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,11000011B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,11110011B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ FF MO

28、V AL,06H ;數(shù)碼管顯示"1" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,11000011B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,11110011B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,0F002H IN AL,DX AND AL,01H CMP AL,0H JNZ FF JMP GGG:JMP FF G:MOV AL,3FH ;數(shù)碼管顯示"0" MOV DX,0F001H OUT DX,AL MOV AL,11000011B MOV DX,0F000H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,