交通灯设计-8255,8254(附连线图和源代码)

西安郵電學院

硬件课程设计报告

题目：微机原理与接口课程设计

院系名称：计算机学院

专业名称：软件工程

班级：软件0802

学生姓名：王晶晶

学号（8位）：04085047

指导教师：刘军

设计起止时间：2011年05月23日~2011年05月27日

一、设计目的

通过可编程并行接口芯片8255A和可编程定时器／计数器芯片8253／8254以及中断控制器 8259实现十字路口交通灯的模拟控制，进一步掌握并行接口和定时器／计数器及数码管控制的实际应用。

二、设计内容

1．用试验台提供的发光二极管（红绿黄各两支，共六支）作为南北路口（红绿黄各一支）和东西路口（红绿黄各一支）的模拟交通灯。

2．用可编程并行接口芯片8255A控制模拟交通灯的亮与灭和数码管的倒计时显示。

3．用可编程定时器／计数器芯片8253实现模拟交通灯亮与灭的时间延迟控制。

4．用数码管作为模拟交通灯亮与灭的时间延迟控制的倒计时显示。

5．用汇编语言编程使六个灯按交通灯变化规律“亮/灭”。交通灯变化规律要求：

① 南北路口的绿灯，东西路口的红灯同时亮30秒，且数码管30秒倒计

时显示。

② 南北路口的黄灯闪烁3秒(三亮三灭)，同时东西路口的红灯继续亮，

且数码管3秒倒计时显示。

③ 南北路口的红灯，东西路口的绿灯同时亮20秒，且数码管20秒倒计

时显示。

④ 南北路口的红灯继续亮，同时东西路口的黄灯闪烁3秒(三亮三灭)，

且数码管3秒倒计时显示。

⑤ 转①重复

⑥按压“东西紧急键”，则东西方向绿灯，南北方向红灯；再次按压“东

西紧急键”，解除东西紧急通行状态。(“东西紧急键”可是键盘键，

亦可是逻辑开关键)

⑦按压“南北紧急键”，则南北方向绿灯，东西方向红灯；再次按压“南

北紧急键”，解除南北紧急通行状态。(“南北紧急键”可是键盘键，

亦可是逻辑开关键)

⑧按键退出程序。

备注：1、按键用8255A 芯片的PC 口实现或用键盘模拟实现。

2、8253定时到可以通过8259，用中断的方式实现定时器。

3、也可以用软件监测8253计数状态实现定时。

4、也可以用纯软件延时方式实现本题目。

三、概要设计

由于本设计要使用到8254和8255。因此对其分块实现。

1.流水灯设计：做该设计是为了熟悉编程环境，并借此熟悉8255的基

本工作原理。

功能模块图：

图3-1 流水灯功能模块

功能描述：使SW-LED UNIT的D0-D7循环被点亮。

2.用8255与LED KEYBOARD UNIT相连实现八段数码管的静态显示。

功能模块图

图3-2 LED静态显示

功能描述：在程序中给定一位数值，将其显示在LED数码管上。3.用8255与LED KEYBOARD UNIT相连实现八段数码管的动态显示

功能模块图：

图3-3 LED动态显示

功能描述：给定一个数值，使其在LED灯上显示，并且是显示两位(视觉效果)，然后将该数减一显示，直到减为0。

4.交通灯控制（软延时）

图3-4 交通灯控制

功能描述：模拟交通灯的实现，是SW-LED上的灯模拟红绿灯，数码管模拟倒计时显示器，先是南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮，倒计时30秒，南北路口黄灯亮，东西路口红灯亮，倒计时5秒，南北路口红灯亮，东西路口绿灯亮，倒计时30秒，南北路口红灯亮，东西路口黄灯亮，倒计时5秒，然后不停的循环这四种状态。可按任意键退出该程序，K0键为东西紧急键，K1为南北紧急键。按动K0(K0=1)后东西方向一直为绿灯，南北方向一直为红灯，直到再次搬动K0使K0=0时，南北绿灯，东西红灯，恢复上述四种状态的循环。按动K1使K1=1时，南北一直绿灯，

东西一直红灯，知道再次按动K1，使K1=0，使南北红灯，东西绿灯，

恢复上述四种状态的循环。

在SW-LED UNIT中D7、D5、D3分别表示东西方向的红、绿、黄灯，

D6、D4、D3分别表示南北方向的红、绿、黄灯。

5.交通灯控制(8254)

这部分的功能模块图与功能描述与上述交通灯控制(软延时)相同，只

是实现方式有所不同。

四、详细设计

1、用8255实现流水灯，熟悉8255的使用和工作原理。

在该试验中使8255的A口、B口、C口均工作在输出状态下，让B口与SW-LED UNIT的D0---D7相连，给B口得初值为FE并输出在LED灯上显示，然后让该值循环右移并显示，在每次输出时，使用软件延时，使灯的每次变换间隔大约为1秒

数据流程图为：

图4-1 流水灯数据流程图

2、用8255与LED KEYBOARD UNIT相连实现八段数码管的静态显示。实验线路图如下图4-2所示：

共阴极LED数码管字形代码如下表4-2所示：

表4-3 共阴极LED数码管字形显示

实验步骤：

设计实验线路图如上图4-2所示，完成连接。

编写程序实现将给定数值用LED的前两位显示出来：

8255初始化：

MOV DX, 1463H

MOV AL, 10000001B ;初始化A,B,C口都工作在方式0，都为输出口

OUT DX, AL

LED显示数NUM：

MOV BX, OFFSET TABLE1 ;取八段数码管表的首地址

MOV AL, NUM

XLAT ;查表，找出NUM对应的共阴极字形代码MOV DX, 1461H

OUT DX, AL ;将该代码送到B口

打开试验箱电源，进入纯DOS环境运行程序，观察LED数码管显示情况。

实验流程图如下图4-4

图4-4 静态显示程序数据流程图

3.用8255与LED KEYBOARD UNIT相连实现八段数码管的动态显示

实验连线图如下图4-5所示：

图4-5 动态显示实验的连线图

实验步骤：

设计实验连线图如上图4-5所示，完成连线。

编写程序实现用LED数码管动态显示30—00，先使用软件延时，使其实现30秒得倒计时。

8255初始化：

MOV DX, 1463H

MOV AL, 10000001B ;初始化A,B,C口都工作在方式0，都为输出口OUT DX, AL

LED动态显示30秒得倒计时：

DISPLY PROC

MOV NUM, 25 ;使十位数与个位数循环交替显示25次MOV BX, OFFSET TABLE1

SHOW:

MOV AL, NUM1 ;显示十位数

XLAT ;查表

MOV DX, 1461H

OUT DX, AL ;将该数的LED数码管字形代码送到B口MOV DX, 1460H ;接通8段代码管的第一位，在LED上显示十位数

MOV AL, 0FEH

OUT DX, AL

CALL DELAY

MOV AL, 0FFH

OUT DX, AL

MOV AL, NUM2 ;显示个位数

XLAT

MOV DX, 1461H

OUT DX, AL

MOV DX, 1460H ;接通8段数码管的第二位

MOV AL, 0FDH

OUT DX, AL

DEC NUM

JNZ SHOW

JMP GWSUB ;该数字显示完，对其减一

软延时函数为：

DELAY PROC NEAR ;该函数延时次数为500*65535,使用双层循环MOV CX, 500

DELAY0:

MOV NUM3, 65535

DELAY1:

DEC NUM3

JNZ DELAY1

LOOP DELAY0

RET

DELAY ENDP

数值减一操作的代码段为：

GWSUB: ;倒计时时各位的递减

CMP NUM2, 0

JE SWSUB ;如果各位减为0，则减十位，再使个位为9

DEC NUM2

JMP DISPLY ;显示该数

SWSUB: ;倒计时时十位的递减

DEC NUM1

CMP NUM1, -1

JE LEDCHANGE

MOV NUM2, 09H

JMP DISPLY ;显示该数

软延时解释：因为LED灯同一时刻只有一个LED灯可显示，而且显示时间很短以至于用人眼无法察觉其变化，因此显示完十位数和个位数之后延时，同一个数个位十位循环交替显示25次，产生视觉停留效果，使人看起来十位和个位同时显示。

动态显示程序流程图如下图4-6所示：

图4-6 动态显示程序流程图4.交通灯控制（软延时）

实验连线图如下图4-7所示：

图4-7 交通灯控制（软延时）连线图

实验步骤：

设计实验连线图如上图4-7所示，完成连线。

编写程序实现交通灯控制，具体实现的功能。

交通灯的四种状态的循环显示：

LEDCHANGE: ;红，绿，黄灯交替显示

DEC CONTROL ;CONTROL=04H，用来控制灯得状态

CMP CONTROL, 03H

JE LEDYR ;南北黄，东西红

CMP CONTROL, 02H

JE LEDRG ;南北红，东西绿

CMP CONTROL, 01H

JE LEDRY ;南北红，东西黄

CMP CONTROL, 00H

JE LEDGR ;南北绿，东西红LEDGR: ;初始状态，南北绿，东西红MOV LEDNUMC, 63H

MOV LEDNUMA, 0FFH

MOV NUM1, 03H

MOV NUM2, 00H

MOV CONTROL, 04H

JMP LED

LEDYR:

MOV LEDNUMC, 73H

MOV LEDNUMA, 0BFH

MOV NUM1, 00H

MOV NUM2, 05H

JMP LED

LEDRG:

MOV LEDNUMC, 93H

MOV LEDNUMA, 0FFH

MOV NUM1, 03H

MOV NUM2, 00H

JMP LED

LEDRY:

MOV LEDNUMC, 0B3H

MOV LEDNUMA, 7FH

MOV NUM1, 00H

MOV NUM2, 05H

JMP LED

紧急键的控制:

L1: JMP LEDGR

L2:JMP LEDRG

EWG PROC NEAR ;东西紧急键按下MOV DX, 1462H

MOV LEDNUMC, 9FH

MOV AL, LEDNUMC

OUT DX, AL

MOV DX, 1460H

MOV LEDNUMA, 0FFH

MOV AL, LEDNUMA

OUT DX, AL

MOV DX, 1462H ;判断东西紧急键是否已结束

IN AL, DX

TEST AL, 08H

JZ L1

JNZ EWG

RET

EWG ENDP

SNG PROC NEAR ;南北紧急键按下

MOV DX, 1462H

MOV LEDNUMC, 6FH

MOV AL, LEDNUMC

OUT DX, AL

MOV DX, 1460H

MOV LEDNUMA, 0FFH

MOV AL, LEDNUMA

OUT DX, AL

MOV DX, 1462H ;判断南北紧急键是否已结束

IN AL, DX

TEST AL, 04H

JZ L2

JNZ SNG

RET

SNG ENDP

EWG1: CALL EWG

SNG1: CALL SNG

EWSN PROC ;紧急键的总控函数MOV DX, 1462H

IN AL, DX

TEST AL, 08H

JNZ EWG1

TEST AL, 04H

JNZ SNG1

RET

EWSN ENDP

按任意键退出程序：

DECIDE PROC

MOV AH, 0BH ;11号功能判断是否有键按下

INT 21H

TEST AL, 0FFH

JNZ END1

RET

DECIDE ENDP

实验流程图，如下图4-8所示：

图4-8 交通灯(软延时)流程图

说明：在上图中为每倒计时一次判断是否有键盘键按下，表示退出，再判断是否有紧急键按下，上图比较简单。

5.交通灯控制(硬件延时--8254)

8255实验连线图如上图4-7所示。

8254实验连线图如下图4-9所示：

图4-9 交通灯控制8254连线图

实验步骤：

设计实验连线图如上图4-6和4-8所示，完成连线。

更改交通灯控制实验(软件延时)的软延时为硬件延时，使用8254实现倒计时中的延时。8254的计数初值为：输入频率/输出频率，本实验要求实现1秒的延时，即OUT输出频率为1秒一次，因此计数初值n=fclk0/fout0=1khz/1hz=1000。选择8254的0号端口，工作在方式0。

8254的初始化为：

;8254初始化程序段

MOV DX, 1443H

MOV AL, 00110001B

OUT DX, AL

MOV DX, 1440H

MOV AL, 00 ;写入技术初值1000

OUT DX, AL

MOV AL, 10

OUT DX, AL

8254的定时，在交通灯控制程序中的应用(更换上述交通灯控制软延时实现方式中的软延时)程序段为：

MOV DX, 1462H

IN AL, DX

TEST AL, 03H

JZ SHOW

MOV DX, 1440H

MOV AL, 00

OUT DX, AL

MOV AL, 10

OUT DX, AL

JMP GWSUB

8254控制倒计时的流程图如下图4-10所示：

图4-10 8254控制倒计时的流程图

五．测试数据及运行结果

正常测试数据1：红绿灯显示时间为30秒，黄灯为5秒

运行结果1：东西方向红灯(D7)亮，南北方向绿灯(D4)亮，倒计时30秒，30秒倒计时结束后，东西方向红灯(D7)亮，南北方向黄灯(D2)亮，倒计时5秒，5秒倒计时结束后，东西方向绿灯(D5)亮，南北方向红灯(D6)亮,倒计时30秒，30秒倒计时结束后，东西方向黄灯(D3)亮，南北方向红灯(D6) 亮,倒计时5秒，5秒倒计时结束后，一直重复上述的状况，在这中间如果将K0键推上去，则东西绿灯(D5)亮,南北方向红灯(D6)亮，不进行倒计时，及LED数码管不亮。将K0键推下来，则恢复上述的循环状态，从东西方向红灯(D7)亮，南北方向绿灯(D4)亮开始。若将K1推上去，则南北方向绿灯(D4)亮,东西方向红灯(D7)亮，不进行倒计时，将K1键推下来，则恢复上述的循环状态，从则东西绿灯(D5)亮,南北方向红灯(D6)亮开始。若K0和K1都推上去，则按K0紧急键处理，当K0推下来，K1还未退下来，则处理K1紧急键。在这过程中，如果键盘有任意键按下，则退出整个程序。

正常测试数据2：红绿灯显示时间为10秒，黄灯为5秒

运行结果：类似上述运行结果，只是将30倒计时改为10倒计时。

正常测试数据3：红绿灯显示时间为5秒，黄灯为3秒

运行结果：类似上述运行结果，只是将30倒计时改为5倒计时，5秒倒计时改为3秒倒计时。

不正常测试数据1：红绿灯显示时间为-1秒，黄灯为5秒

运行结果：程序会出错，因为在LED数码管字形代码表中无对应的负数。

不正常测试数据2：红绿灯显示时间为J，黄灯为5秒

运行结果：程序会出错，因为在LED数码管字形代码表中无对应的J字母。

六．调试情况，设计技巧及体会

调试情况：

1.流水灯实验中遇到的问题是灯不闪烁。原因是：延时时间太短以至灯得闪烁过快，肉眼无法察觉。

2.八段数码管中遇到的问题是不知该如何实现让两位数同时显示。解决方法：使同一个数值的个位数与十位数交替显示产生视觉欺骗效果。在单步调试时发现个位数会在十位显示一遍，然后十位灭再在个位显示。原因：先显示十位数时已将第一位的LED数码显示管接通，因此在显示完十位数后，便立即关闭显示十位数的数码管，个位同样，显示完后立即关闭。

3.使用8254定时时时间间断过短，不足一秒。原因是在判断是否有输出时出现逻辑错误，已改正。

4.东西，南北紧急键及按任意键结束的反应又是会有点慢，原因：对这三种情况的判断是现在一个较大的循环外面，因此当按键离巡行到该循环之间要执行的程序段过长时，反应会稍微慢点。

体会：

通过本次微机原理与接口的实验，使我更清楚，更深层的了解了8255和8254的工作原理。并且更加熟悉汇编语言的编写。

七．参考文献

《微机接口技术试验指导书》

《微机接口技术及其应用》

八．附录：源代码（电子版）

以下为本实验的完整电路来连线图和程序：

;PORT-B EQU 1441H

DATA SEGMENT

; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

TABLE1 DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH

NUM DW ? ;循环显示的控制数

NUM1 DB ? ;十位数的显示

NUM2 DB ? ;个位数的显示

NUM3 DB ? ;延时时间控制数

CONTROL DB ?

LEDNUMA DB ? ;用来控制东西,南北方向的红绿灯显示情况LEDNUMC DB ?

;GR DB 06FH ;南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮

;YR DB 07BH ;

;RG DB 09FH

;RY DB 0B7H