交通燈控制實(shí)驗(yàn)微機(jī)

1、鄭州科技學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目：交通燈控制實(shí)驗(yàn) 學(xué)生姓名目 錄1課程設(shè)計(jì)目的12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求13設(shè)計(jì)方案與論證24設(shè)計(jì)原理與功能說(shuō)明35單元電路設(shè)計(jì)76硬件的制作與調(diào)試87總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄1：總體電路原理圖14附錄2：元器件清單141課程設(shè)計(jì)目的1、了解8255芯片的工作原理，熟悉其初始化編程方法以及輸入、輸出程序設(shè)計(jì)技巧。學(xué)會(huì)使用8255并行接口芯片實(shí)現(xiàn)各種控制功能，如本實(shí)驗(yàn)（控制交通燈）等。 2、熟悉8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與8088的接口邏輯，熟悉8255芯片的3種工作方式以及控制字格式。 3、使用8255A的A口、B口和C口模擬十字路口交通

2、燈的閃爍情況。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求交通信號(hào)燈的控制：1、通過(guò)8255A并口來(lái)控制LED發(fā)光二極管的亮滅。2、A口控制紅燈，B口控制黃燈，C口控制綠燈。3、輸出為0則亮，輸出為1則滅。4、用8253定時(shí)來(lái)控制變換時(shí)間 。要求：設(shè)有一個(gè)十字路口，其狀態(tài)為：（1） 南北路口的紅燈、東西路口的綠燈同時(shí)亮30秒左右。（2） 南北路口的黃燈閃爍若干次，同時(shí)東西路口的綠燈繼續(xù)亮。（3） 南北路口的綠燈、東西路口的紅燈同時(shí)亮30秒左右。（4） 南北路口的綠燈繼續(xù)亮、同時(shí)東西路口的黃燈亮閃爍若干次。（5） 轉(zhuǎn)（1）重復(fù)。3設(shè)計(jì)方案與論證分析題意，紅，黃，綠燈可分別接在8255的A口，B口和C口上，燈的亮滅可直

3、接由8086輸出0，1控制。30秒延時(shí)及閃爍由8253控制，由閃爍的實(shí)現(xiàn)方法可分為兩種方案：方案一： 設(shè)8253各口地址分別為：設(shè)8253基地址即通道0地址為04A0H；通道1為04A2H；通道2為04A4H；命令控制口為04A6H。1黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產(chǎn)生一個(gè)1HZ的方波， 8255控制或門(mén)打開(kāi)的時(shí)間，在或門(mén)打開(kāi)的時(shí)間內(nèi)，8253將方波信號(hào)輸入或門(mén)使黃燈閃爍。由于計(jì)數(shù)值最大為65535,1MHZ/65536的值遠(yuǎn)大于2HZ,所以采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產(chǎn)生的1MHZ時(shí)鐘脈沖，工作在方式 3即方波發(fā)生器方式，理論設(shè)計(jì)輸出 周期為

4、0.01s的方波。1MHZ的時(shí)鐘脈沖其重復(fù)周期為T(mén)=1/1MHZ=1s，因此通道0的計(jì)數(shù)初值為10000=2710H。由此方波分別作為clock1和clock2的輸入時(shí)鐘脈沖，所以通道1和通道2的輸入時(shí)鐘頻率為100HZ，通道1作計(jì)數(shù)器工作在方式1，2計(jì)數(shù)初值3000=BB8H既30s，計(jì)數(shù)到則輸出一個(gè)高電平到8255的PA7口，8255將A口數(shù)據(jù)輸入到8086，8086檢測(cè)到高電平既完成30s定時(shí)。通道2工作在方式3需輸出一個(gè)1HZ的方波，通過(guò)一個(gè)或門(mén)和8086共同控制黃燈的閃爍，因此也是工作在方波發(fā)生器方式，其計(jì)數(shù)初值為100=64H，將黃燈的狀態(tài)反饋到8055的端口PB7和PC7，同樣輸

5、入到8086，8086通過(guò)兩次檢測(cè)端口狀態(tài)可知黃燈的狀態(tài)變化，計(jì)9次狀態(tài)變化可完成5次閃爍。3三個(gè)通道的門(mén)控信號(hào)都未用，均接5V即可。方案二： 考慮到題目要求黃燈閃爍的頻率為1HZ，既每秒1次，那么前0.5秒黃燈亮,后0.5秒黃燈滅,所以最小的定時(shí)單位為0.5秒,頻率為2HZ,30秒即為60個(gè)0.5秒。 顯然如方案一用一個(gè)計(jì)數(shù)器無(wú)法完成,所以采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式,將計(jì)數(shù)器0的輸出OUT0接到計(jì)數(shù)器1的輸入端CLK1,CLK0=1MHZ,計(jì)數(shù)值為50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,記數(shù)值=10,OUT1=2HZ。并且計(jì)數(shù)器0工作于方式3用于產(chǎn)生方波信號(hào)，計(jì)數(shù)器1工

6、作方式2，產(chǎn)生負(fù)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC5口，用于讀取負(fù)脈沖個(gè)數(shù)，以完成計(jì)時(shí)功能。 8086及8255設(shè)置同方案一，8086則每隔0.5秒變換一次黃燈的狀態(tài)，持續(xù)五次，完成閃爍的功能。4經(jīng)比較，方案二8086在黃燈閃爍時(shí)需頻繁發(fā)送數(shù)據(jù)到8255，加重了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，因此我決定采用方案一。4設(shè)計(jì)原理與功能說(shuō)明如硬件連接圖所示，紅燈（RLED），黃燈（YLEDD）和綠燈（GLED）分別接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分別接1，2，3，4路口的紅燈，B，C口類(lèi)推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0AD7接到8255和8253的

7、D0D7，AD8AD15通過(guò)地址鎖存器8282，接到三八譯碼器，譯碼后分別連到8255和8253的CS片選端。8253的三個(gè)門(mén)控端接+5V，CLOCK0接由分頻器產(chǎn)生的1MHZ的時(shí)鐘脈沖，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通過(guò)檢測(cè)此端口是否有高電平來(lái)判斷是否30S定時(shí)到。OUT2產(chǎn)生1MHZ方波通過(guò)或門(mén)和8255的B口共同控制黃燈的閃爍。8255三個(gè)口全部工作在方式0既基本輸入輸出方式，紅綠燈的轉(zhuǎn)換由軟件編程實(shí)現(xiàn)。5由于8255A與8086CPU是以低八位數(shù)據(jù)線相連接的，所以應(yīng)該是8255A的、線分別與8086CPU的、線相連，而將8086的線作為

8、選通信號(hào)。如果是按8255A內(nèi)部地址來(lái)看，則在圖中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+001H)，PC口地址為(CS+002H)，命令控制口地址為(CS+003H)，其中，CS為8255片選信號(hào)的首地址；若是按8086CPU地址來(lái)看，則8255A的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+002H)，PC口地址為(CS+004H)，命令控制口地址為(CS+006H)。當(dāng)CS0288H，則PA口地址為0288H，PB口地址為028AH，PC口地址為028CH，命令控制口地址為028EH。6下面，分析8086各個(gè)引腳的連接方法。（1）引腳：通常用此引線產(chǎn)生

9、片選信號(hào)，當(dāng)為1，0編碼時(shí)，在數(shù)據(jù)總線低8位和偶地址之間進(jìn)行字節(jié)傳送（）。（2）CLK（Clock）時(shí)鐘信號(hào)（輸入）：CLK為CPU和總線控制器提供基本的定時(shí)脈沖。時(shí)鐘周期是非對(duì)稱(chēng)的，當(dāng)它為有效高電平的時(shí)間和時(shí)鐘周期的比為33時(shí)，提供最佳的內(nèi)部定時(shí)。由8284時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生，8086CPU使用的時(shí)鐘頻率，因芯片型號(hào)不同，時(shí)鐘頻率不同。這里采用5MHz。（3）(+5V),GND(地)：CPU所需電源5V。GND為地線。（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址鎖存允許信號(hào)，輸出高電平有效，作地址鎖存器8282/8283的片選信號(hào)，在地址周期狀態(tài)，ALE有效，表示AB、DB

10、上傳送的是地址信息，將它鎖存。這是由于AB、DB分時(shí)復(fù)用所需要的，ALE信號(hào)線不能懸空。如圖所示，加入2片地址鎖存器8282。（5）RESET:復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。8086接到復(fù)位信號(hào)后，停止現(xiàn)行操作，并初始化段寄存器DS,SS,ES，標(biāo)志寄存器PSW，指令指針I(yè)P和指令隊(duì)列，而使CS=FFFFH。RESET信號(hào)至少保持四個(gè)周期以上的高電平，當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r(shí)(一個(gè)下降沿)，CPU執(zhí)行重啟過(guò)程，8086將從地址FFF0H開(kāi)始執(zhí)行指令。通常FFFF0H單元開(kāi)始的幾個(gè)單元中存放一條JMP指令，將入口轉(zhuǎn)到引導(dǎo)和裝配程序中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的初始化,引導(dǎo)監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)程序。由于出現(xiàn)突然斷電或其

11、它情況時(shí)，8086可能正在執(zhí)行交通燈程序，現(xiàn)有的地址丟失，應(yīng)按下RESET鍵重新開(kāi)始。另外，應(yīng)將8255A與8086的RESET線相連，保持同步。7（6）MN/(Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式選擇信號(hào)，輸入。此時(shí)MN/接5V，構(gòu)成單處理器系統(tǒng)，系統(tǒng)控制信號(hào)由CPU提供。接下來(lái)，對(duì)8282芯片作一下說(shuō)明： :8位數(shù)據(jù)輸入；:8位數(shù)據(jù)輸出；STB:選通信號(hào)；：輸出允許信號(hào)，在不帶DMA控制器的8086單處理器系統(tǒng)中，它接地。其實(shí)，這就是8個(gè)D觸發(fā)器。由于只用，所以用兩片即可。最后，對(duì)時(shí)鐘發(fā)生器8284芯片按兩部分進(jìn)行說(shuō)明： (1)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器：=0時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)輸入由X1

12、、X2 端接上晶體，由晶體振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；CLK：3分頻OSC后的時(shí)鐘，輸出頻率4.77MHz，占空比為1/3，大約滿足8086CPU的輸入頻率5MHz、占空比33的要求。 (2)復(fù)位生成電路：由輸入的信號(hào)來(lái)觸發(fā)內(nèi)部同步觸發(fā)器，由此產(chǎn)生信號(hào)RESET，送到CPU的RESET端，復(fù)位信號(hào)由CLK的下降沿同步。此時(shí)，端接“電源好“信號(hào)，使系統(tǒng)上電后自動(dòng)復(fù)位。此為最小模式系統(tǒng)，除了8086CPU，I/O接口芯片8255A，定時(shí)計(jì)數(shù)芯片8353外，其它配置如下： 1片8284A，作為時(shí)鐘發(fā)生器；2片8282，作為地址鎖存器；2片74LS138，作為地址選通譯碼器；1個(gè)二輸入或非門(mén)；1個(gè)4輸入或非門(mén)

13、；1個(gè)二輸入與非門(mén)；4個(gè)或門(mén)12個(gè)發(fā)光二極管；12個(gè)限流電阻；1個(gè)復(fù)位信號(hào)開(kāi)關(guān)。5單元電路設(shè)計(jì)6硬件的制作與調(diào)試（1） 南北路口的紅燈、東西路口的綠燈同時(shí)亮30秒。(2)南北路口的黃燈閃爍若干次，同時(shí)東西路口的綠燈繼續(xù)亮。（3）南北路口的綠燈、東西路口的紅燈同時(shí)亮30秒左右。（4）南北路綠燈繼續(xù)亮、同時(shí)東西路口的黃燈閃爍若干次。7總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是要設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈系統(tǒng)，主要通過(guò)8255A的A口和B口模擬十字路口交通燈的閃爍情況。在本次對(duì)交通燈的設(shè)計(jì)過(guò)程中以此來(lái)加深對(duì)微機(jī)接口技術(shù)的理解，提高了自己的動(dòng)手能力。首先著手對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)，本次課程設(shè)計(jì)主要采用了8255A接口電路、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器

14、和8259中斷控制器這三個(gè)芯片電路。由于對(duì)各個(gè)芯片不熟悉，通過(guò)課本了解到了它們的引腳及功能、工作方式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制字。對(duì)各個(gè)功能的熟悉便于了硬件電路的設(shè)計(jì)然后就是對(duì)程序的設(shè)計(jì)，想要設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)用的控制系統(tǒng)需要了解程序流程，先畫(huà)出了流程圖，然后對(duì)代碼進(jìn)行編寫(xiě)，主要采用匯編語(yǔ)言最后對(duì)程序，硬件電路進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，要么燈都不顯示，要么燈顯示不全，再要么紅燈綠燈時(shí)間分配不合理，對(duì)系統(tǒng)功能以及軟件延時(shí)子程序的調(diào)用等等，有些問(wèn)題在同學(xué)和老師的幫助下得以解決，但有些卻依然存在?？赡苁歉陨淼拇a編寫(xiě)，電路的連接有問(wèn)題所以最好導(dǎo)致無(wú)法運(yùn)行出預(yù)期的正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過(guò)為期一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，

15、我獲益頗多。將微機(jī)接口技術(shù)中的理論與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，對(duì)芯片的功能也有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)理解，重溫了匯編語(yǔ)言的編程，還將單片機(jī)的原理結(jié)合起來(lái)了。在實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，如何解決問(wèn)題的能力都有所提高。還有一點(diǎn)讓我很感動(dòng)，遇到問(wèn)題時(shí)，同學(xué)不厭其煩的幫忙解決問(wèn)題舉動(dòng)，意識(shí)了一個(gè)團(tuán)體力量的偉大。最后希望通過(guò)以后的學(xué)習(xí)，不斷提升自身各方面的能力，如對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度，動(dòng)手實(shí)踐能力等。經(jīng)過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了合作。我們要形成自己的設(shè)計(jì)思想，以便在今后的專(zhuān)業(yè)課形成自己的風(fēng)格。同時(shí)在多多鍛煉自己的動(dòng)手能力，以便在以后的工作能獨(dú)立完成一些設(shè)計(jì)項(xiàng)目。參考文獻(xiàn)1、微型接口技術(shù)實(shí)用教程（任向民 編著） 清華大學(xué)出版社2、微型計(jì)算機(jī)及接