微機原理課設(shè)-帶數(shù)碼管顯示的交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計

1、成績 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書(論文)題 目 帶數(shù)碼管顯示的交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計 課 程 名 稱 微機原理及應(yīng)用 院 系 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 設(shè) 計 地 點 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計起止時間：2013年12月23日至2017年12月27日 目 錄一、方案說明 2 1、硬件設(shè)計 2 1.1、硬件接線圖 2 1.2、主機接線說明3 2、軟件設(shè)計 3 2.1、程序流程圖 4 二.源程序清單 5三、調(diào)試現(xiàn)象 10四、心得體會 121課程設(shè)計應(yīng)達到的目的通過課程設(shè)計加深理解課堂教學(xué)內(nèi)容，掌握微機原理的基本應(yīng)用方法。通過實驗熟悉微機基本接口芯片的外型、引腳、編程結(jié)構(gòu)，掌握匯編語言程序設(shè)

2、計和微機基本接口電路的設(shè)計、應(yīng)用方法，做到理論聯(lián)系實際。2課程設(shè)計題目及要求題目：交通信號燈模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計利用STAR ES598PCI實驗儀的硬件資源設(shè)計一個“帶時間顯示的交通信號燈模擬控制系統(tǒng)”。所有輸入該裝置信號采用STAR ES598PCI實驗儀上的狀態(tài)輸入開關(guān)，東西、南北方向的紅綠黃燈采用實驗儀上的LED發(fā)光二極管模擬，東西、南北方向的信號燈變化，通行倒計時時間用數(shù)碼管顯示。1、 功能要求：1） 假設(shè)在一個A道(東西方向)和B道(南北方向)交叉的十字路口安裝有自動信號燈。當(dāng)A道和B道均有車輛要求通過時，A道和B道輪流放行。A道放行10秒鐘，B道再放行10秒鐘，依次輪流。綠燈轉(zhuǎn)換紅

3、燈前黃燈亮4秒鐘。2） 夜間工作時A道(東西方向)和B道(南北方向)的黃燈閃爍，綠燈和紅燈不亮（實驗時用開關(guān)K8控制）。3） 開關(guān)K8=0，則工作在以上功能（1）；開關(guān)K8=1，則工作在以上功能（2）。2、 難度要求：1） 基本要求：采用8255 PA口輸出控制信號燈，8255 PC0輸入K8控制開關(guān)信號，用循環(huán)程序軟件定時實現(xiàn)功能要求；（60分）2） 中級要求：采用8255 PA口輸出控制信號燈，8255 PC0輸入K8控制開關(guān)信號，用8253硬件定時，軟件查詢方式實現(xiàn)功能要求；（80分）3） 高級要求：在中級要求的基礎(chǔ)上，增加用8255 PB口動LED數(shù)碼顯示器顯示綠燈倒計時秒數(shù)，從9倒計

4、數(shù)到0，倒計數(shù)到4時黃燈亮。（100分）一、設(shè)計說明硬件方面：8253產(chǎn)生1HZ的方波，脈沖到8259的IR1端，產(chǎn)生中斷，調(diào)中斷服務(wù)子程序。在加入緊急車道后，單脈沖（）連到8259的IRO端，產(chǎn)生一個高級的中斷請求信號。軟件方面：主程序先對各個硬件初始化，在開CPU中斷，然后空操作，等待中斷。執(zhí)行低級中斷（IR1）時，8255的PA口負責(zé)選數(shù)碼管，PB口負責(zé)顯示數(shù)字，用查表法可查到09的數(shù)碼管編碼。采用循環(huán)掃描方法，人眼即可看到連續(xù)的二位數(shù)。當(dāng)?shù)褂嫊r減到零時，對紅綠燈取反。若手動上下?lián)軇訂蚊}沖（）一次，則產(chǎn)生一個高級中斷（IR0），程序轉(zhuǎn)而執(zhí)行此中斷處理程序，處理完后返回繼續(xù)執(zhí)行低級中斷（I

5、R1）。1、 硬件設(shè)計 1.1、硬件接線圖1.2連線說明：C5區(qū)：CS、A0、A1A3區(qū)：CS3、A0、A1C5區(qū)：OUT0C5區(qū)：CLK1C5區(qū)：GATE0、GATE1C1區(qū)：VCCC5區(qū)：CLK0B2區(qū)：2MC5區(qū)：OUT1B3區(qū)：IR1B3區(qū)：CS、A0A3區(qū)：CS2、A0 B3區(qū)：INT、INTAES8688：INTR、INTAB3區(qū)：IR0B2區(qū)：單脈沖（） B4區(qū)：CS、A0、A1A3區(qū)：CS1、A0、A1 B4區(qū)：PA口、PB口G5區(qū)：C口、B口B4區(qū)：PC口 G6區(qū)：JP65（LED燈）1.3實物連線圖 2、軟件設(shè)計 1、程序流程圖2.設(shè)計思路8255交通信號燈的燈光變化和數(shù)碼

6、顯示通過8255實現(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電路。本設(shè)計中，PA口用于輸出信號控制燈光的變化（D6D5=00，D4=0），PB口用于輸出信號控制數(shù)碼管的顯示（D2=0，D1=0），PC0用于輸入K8的控制開關(guān)信號，PC1用于輸入用于硬件延時的方波信號（D0=1）。PC7用于輸出控制數(shù)碼管工作/不工作的信號（D3=0）。故寫入方式控制字為10000001B=81H。8255A輸入

7、/輸出信號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引腳輸出信號引腳輸出信號引腳輸入信號PB7PB7DP段PB6G段PB5F段PB4E段PB3D段PB2C段PB1B段PB0A段PC7數(shù)碼管的位碼選擇PC7=0，則該位選中PA7不用（滅）PB6PA6南北紅燈PB5PA5南北黃燈PB4PA4南北綠燈PB3PA3不用（滅）PC3PB2PA2東西紅燈PC2PB1PA1東西黃燈PC18253-OUT0PB0PA0東西綠燈PC0開關(guān)K8輸入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01111101B=

8、7DH 東西閃燈，南北紅燈：黃燈亮，紅燈亮PA0PA7應(yīng)輸出10111101B=0BDH 黃燈滅，紅燈亮PA0PA7應(yīng)輸出11111101B=0FDH東西紅燈，南北綠燈：PA0PA7應(yīng)輸出11010111B=0D7H東西紅燈，南北黃閃：紅燈亮，黃燈亮PA0PA7應(yīng)輸出11011011B=0DBH 紅燈亮，黃燈滅PA0PA7應(yīng)輸出11011111B=0DFH8253交通信號燈亮、滅的時間及數(shù)碼管的倒計時間隔都通過8253控制。8253可編程定時/計數(shù)器是Intel公司生產(chǎn)的通用外圍接口芯片，它有三個獨立的16位計數(shù)器，計數(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)

9、計中選用通道0，CLK0接1953HZ的時鐘信號，GATE0接高電平VCC，OUT0接8255的PC1。因為需要產(chǎn)生周期為0.5s的方波，即產(chǎn)生2Hz的方波而固有頻率為1953Hz，故分頻系數(shù)N=1953/2=976。由于選用了通道0（SC1 SC0=00），工作在方式3（M2 M1 M0=011），對計數(shù)器進行讀寫/操作時，先送低8位，再送高8位（RW1 RW0=11），計數(shù)器的數(shù)值采用10進制（BCD=1），故初始化時命令字為00110111B=37H。4、運行情況和結(jié)論（1）實際情況 運行時的圖片 （2）結(jié)論本設(shè)計基本完成了任務(wù)書中所要求的功能。a.白天模式：東西方向和南北方向各放行10

10、秒。綠燈轉(zhuǎn)紅燈前黃燈閃爍4秒。LED數(shù)碼顯示器顯示倒數(shù)計時，從9倒數(shù)到0；倒數(shù)到4時黃燈亮。有待改進之處：a.夜間模式能在1s內(nèi)切換到白天模式。但在白天模式必須等一個循環(huán)結(jié)束后才能切換。b.1s延時程序不精確，最大存在0.5s的誤差。C.東西南北放行時間不準確，數(shù)碼管顯示時間存在誤差5、系統(tǒng)調(diào)試中的問題和解決辦法遇到的問題：不能立刻從白天模式切換到夜晚模式解決的方法：修改了代碼，在白天每次燈閃爍的后面判斷是否切換，如果切換就跳到黃燈循環(huán)模式，由于程序長度限制，需要每隔一段設(shè)置一個中間點jmp.2. 源程序清單.MODEL TINYCOM_ADDR EQU 0B003HT0_ADDR EQU 0

11、B000HT1_ADDR EQU 0B001HT2_ADDR EQU 0B002HCOM_ADD EQU 0F003HPA_ADD EQU 0F000HPB_ADD EQU 0F001HPC_ADD EQU 0F002H.STACK 300.DATALED_DATA DB 10111101B DB 11101011B DB 11011011B DB 10111110B DB 00111011B DB 10111011BSHUMA DB 01111111B DB 00000110B DB 01011011B DB 01001111B DB 01100110B DB 01101101B DB 01

12、111101B DB 00000111B DB 01111111BCNT0 DB ?CNT3 DB ?.CODESTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,COM_ADD MOV AL,88H OUT DX,AL MOV DX,COM_ADDR MOV AL,0B0H OUT DX,AL MOV DX,PC_ADD IN AL,DX AND AL,0FEH OR AL,01H OUT DX,AL MOV CNT0,0 MOV CNT3,0LP: CALL DL500ms MOV DX,PC_ADD IN AL,DX TEST AL,80H JZ K7 JMP JMP

13、1K7:MOVCH,CNT3CMPCH,0JZRRSRRM:MOVAL,5XLATMOVDX,PA_ADDOUTDX,ALJMPLAST0RRS:MOVAL,4XLATMOVDX,PA_ADDOUTDX,ALCALLDL500msMOVAL,5XLATMOVDX,PA_ADDOUTDX,ALLAST0:MOVDX,PB_ADDMOVAL,00HOUTDX,ALXORCH,0FFHMOVCNT3,CHMOVCNT0,0JMPLPJMP1:MOVDX,PC_ADDINAL,DXTESTAL,20HJNZJMP2MOVDX,PC_ADDINAL,DXTESTAL,40HJNZK5JMPJMP3K5:

14、MOVAL,1XLATMOVDX,PA_ADDOUTDX,ALMOVDX,PB_ADDMOVAL,00HOUTDX,ALMOVCNT0,0MOVCNT3,0JMPLPJMP2:MOVDX,PC_ADDINAL,DXTESTAL,40HJZK6JMPJMP3K6:MOVAL,3XLATMOVDX,PA_ADDOUTDX,ALMOVDX,PB_ADDMOVAL,00HOUTDX,ALMOVCNT0,0MOVCNT3,0JMPLPLP1:JMPLPJMP3:MOVCNT3,0MOVCH,CNT0SHRCH,1LEABX,LED_DataCMPCH,0JZRYCMPCH,8JBGRCMPCH,8JZY

15、RJMPRGRG: MOV AL,3 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL PUSH BX LEA BX,SHUMA MOV AL,14 SUB AL,CH XLAT MOV DX,PB_ADD OUT DX,AL POP BXLAST: INC CNT0 CMP CNT0,28 JNZ LP1 MOV CNT0,0 JMP LP1RY: MOV AL,0 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL JMP LASTGR: MOV AL,1 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX

16、,AL PUSH BX LEA BX,SHUMA MOV DX,PB_ADD MOV AL,8 SUB AL,CH XLAT MOV DX,PB_ADD OUT DX,AL POP BX JMP LASTYR: MOV AL,2 XLAT MOV DX,PA_ADD OUT DX,AL MOV DX,PB_ADD MOV AL,00H OUT DX,AL JMP LASTDL500ms PROC NEAR MOV DX,T2_ADDR MOV AL,24H OUT DX,AL MOV AL,0F4H OUT DX,ALDELAY: MOV DX,PC_ADD IN AL,DX TEST AL,

17、10H JZ DELAY RETDL500ms ENDP END START三、調(diào)試現(xiàn)象1.調(diào)試現(xiàn)象程序調(diào)試時，交通信號燈系統(tǒng)初始狀態(tài)為所有紅燈閃爍4次，數(shù)碼管此時不顯示；系統(tǒng)初始狀態(tài)之后東西向車行道綠燈亮，南北向車道紅燈亮；當(dāng)數(shù)碼管數(shù)字減為0時，東西向、南北向紅綠燈交換亮，即南北向車行道綠燈亮，東西向車道紅燈亮，數(shù)碼管數(shù)字減為0秒后，紅綠燈再次交換，如此循環(huán)重復(fù)。當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生緊急狀況時，可撥單脈沖，使調(diào)試狀態(tài)重新進入初始化，此時數(shù)碼管停止計時（滅），初始化狀態(tài)結(jié)束后，繼續(xù)從剛剛被停止時刻開始計時，紅綠燈狀態(tài)仍為停止時刻的狀態(tài)。四、心得體會一個星期的微機原理課程設(shè)計終于結(jié)束了。在整整一星期的日子

18、里，從剛開始的完全迷惑到最后的豁然開朗，真是經(jīng)歷了很多，但是卻讓我們學(xué)到很多的東西，不僅可以鞏固了課上所學(xué)過的理論知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前在上課的時候，老師經(jīng)常強調(diào)在寫一個程序的時候，一定要事先把程序原理方框圖畫出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費時間。但是，這次課程設(shè)計完全改變了我以前的那種錯誤的認識，以前我接觸的那些程序都是很短、很基礎(chǔ)的，但是在課程設(shè)計中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務(wù)，畫程序方框圖是很有必要的。因為通過程序方框圖，在做設(shè)計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問：調(diào)試程序時，發(fā)現(xiàn)只有初始化狀態(tài)顯示，知道了中斷程序進不去，就開始查中斷程序，最后查出原來