微机原理与接口技术课程设计-交通灯

湖南工业大学

课程设计

资料袋

湖南工业大学学院（系、部）2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称微机原理与接口技术指导教师许中华

学生姓名徐剑波专业班级通信101 学号10408200112

题目电子交通灯设计

成绩起止日期2013 年05 月27 日～2013年06月 2 日

目录清单

序号材料名称资料数量备注

1 课程设计任务书 1

2 课程设计说明书 1

3 课程设计图纸张4

5

6

湖南工业大学

课程设计任务书

2012 —2013 学年第2 学期

计算机与通信学院通信工程专业通信101 班课程名称：微机原理与接口技术

设计题目：电子交通灯设计

完成期限：自2013 年 5 月27 日至2013 年 6 月 2 日共 1 周

内容及任务一、设计的主要技术参数

把6个LED分为2组（红、黄、绿为1组），用来模仿东西方向和南北方向的交通信号灯。然后交通灯能按交通规则显示。

二、设计任务(内容)

1、完成相关的电路设计

2、完成汇编程序设计

3、连接相关的电路

4、验证

5、完成课程设计说明书

三、设计工作量

1周完成

进度安排

起止日期工作内容

5月27日分组、任务分配、课题理解

5月28日-5月29日功能分析、程序设计、电路设计

5月30日-6月1日实验验证和测试

6月2 日总结、书写实验报告

参考资料[1] 戴梅萼. 微型计算机技术及应用，清华大学出版社, 2008年

[2] 彭楚武. 微机原理与接口技术, 湖南大学出版社, 2006年

[3] 艾德才. 32位微机原理及接口技术, 清华大学出版社, 2003年

指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日

湖南工业大学

微机原理与接口技术

课程设计说明书

交通灯的设计

起止日期：2013年5月27日至2013年6 月2 日

学生姓名徐剑波

班级通信101

学号10408200112 成绩

指导教师(签字)

计算机与通信学院

2013年5月27日

课题名称交通灯的设计人数 5 组长徐剑波同组人员张心黄元棋陈兴华易璐任珂锋

课题的主要内容和要求一、设计的主要技术参数

把6个LED分为2组（红、黄、绿为1组），用来模仿东西方向和南北方向的交通信号灯。然后交通灯能按交通规则显示。

二、设计任务(内容)

1、完成相关的电路设计

2、完成汇编程序设计

3、连接相关的电路

4、验证

5、完成课程设计说明书

三、设计工作量

1周完成

具

体任务1）理解整个实验课程设计思想；2）完成程序设计汇编调试代码；

时

间安排与完成情况5月27日：组长分配各成员任务，明确此次课程设计要求。

5月28--29日：对该课题进行原理分析、电路图设计以及程序设计。5月31--6月1日：运行并调试程序，观察实验结果，进行小组讨论。6月2日：小组总结后完成课程设计报告。

交通灯的设计

一、设计目的

通过该设计，掌握8255并行接口芯片的使用和数码管的使用，并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充，为后续的硬件课程的学习打下基础。

二、设计内容

交通灯分红黄绿，红灯禁止通行，黄灯减速，绿灯通行。南北方向和东西方向的红绿黄灯由对应的2组LED表示，这6个LED灯由8255端口A控制。开始南北方向绿灯亮（东西方向应立即变为红灯），时间为60秒，时间到0后，黄灯亮3秒后（东西方向红灯的时间为63秒），红灯亮，时间为33秒（东西方向绿灯为30秒，黄灯为3秒）。

三、基本思想

1．用实验系统8255A实现对信号灯的控制（所用端口：A端口， B端口，C 端口）；2位数码LED显示用8255A实现控制。

2. 用程序段以实现要求的定时。

3. 用实验系统的发光二极管模拟红绿黄灯。

注：8255A的端口地址为：端口A-300H、端口B-301H、端口C—302H、控制端口-303H

四、技术原理

1、交通灯分红黄绿，红灯禁止通行，黄灯减速，绿灯通信。开始南北方向绿灯亮（东西方向应立即变为红灯），时间为60秒，时间到0后，黄灯亮3秒后（东西方向红灯的时间为63秒），红灯亮，红灯为33秒。东西方向绿灯为此0秒，黄灯为3秒。

2、延时1秒可以采用软件延时实现。

3、8255端口A与LED连接图如图

4、数码管由8255端口B和端口C

联合控制，端口负责控制某个数码

管中的那些段码的显示和小数点的

显示（PB7）。端口C的PC4，PC5，

PC6发送的信号通过译码后，负责

选择6个数码管中的1个显示，即

某时刻只有1个数码显示，如果要让几个同时显示，则采用来回扫描显示的方法，且当某个数码管显示时，必须要有一定的延时，约在100ms左右，太短显示不明显（发光不够），太长会产生闪烁。数码管的控制如下图所示：

5.本实验用到了8255A芯片，它是Intel系列中的并行接口芯片。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用它连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路。

6. 8255A有三个8位的端口Ａ，端口Ｂ，端口Ｃ。在方式0下工作时，它们都是基本的输入输出口，要注意该方式下是单向传输的。

8255A的控制字如下图所示

1 D6 D5 D4 D3 D

2 D1 D0

图4.1 8255A的控制字

其中：

D6D5是A 组方式选择，00为方式0，01为方式1，1×为方式2； D4表端口Ａ工作方式，0为输出，1为输入； D3表示PC7-PC4，1为输入，0为输出； D2表B 组方式选择，0为方式0，1为方式1； D1表端口B 工作方式，1为输入，0为输出； D0表示PC3-PC0,1为输入，为输出。

本实验中用到了8255A 的端口A ，端口C 、端口C 它们都工作在方式0下，因此控制字为80Ｈ。端口B 与数码管相连用来作交通灯的倒计时，而端口Ｃ用来控制数码管是否被选中,端口A 用来表示交通灯的二极管是否亮。

电路图如下所示

图4.2 8255A 电路图

7.实验台上的七段数码管为共阴型接法，段码采用同相驱动方式，输入端加高电平时被选中的数码管亮，位码加反相驱动器，位码输入端为高电平表示该位被选中。

如下表所示就是我们实验要用到的七段数码管的字型代码表，在程序中通过查这个字型代码表就可以将八进制的代码顺利转换成十六进制的代码。

PC0 PA0 PC1 PA1 PC2 PA2 PC3 PA3 PC4 PA4 PC5 PA5 PC6 PA6 PC7 PA7 CS PB4

PB5 8255A PB6

a b c d e f g e s0 s1 s2

绿灯 黄灯 红灯 绿灯 黄灯 红灯

300Ｈ～303Ｈ

表4.1 七段数码管的字型代码表

a d

f

b

g e

c

五、提出问题与解决问题

1.问题1

由于对交通灯的规则不是特别清楚，照成所写的程序与正确的交通灯显示有误差，正确的思想应该是有一个方向的红绿灯来控制另一个方向的红绿灯，并且红绿转换的时候要通过黄灯闪烁来提示。

2.问题2

据AL 及BX 指向数据表查表换值后，AL 中并没有取到正确的所需段码。 原因解释：查表换值前AL 当中的值为16进制的值，而要实现正确的循环查表换值，必须对AL 当中的值进行BCD 码的转换。

解决方法：通过DAS 指令实现AL 寄存器中的值的BCD 码转换。

3.问题3

正确将上一计数值个位十位段码先后写入8255A 端口后，经过近似一秒的延时，只写入了下一计数值的个位段码，电路实现时就只显示出了个位的值。

原因解释：由于实验设施的限制，两位数的显示要靠”扫描”来实现,具体”扫描”显示的实现见问题(1)的解决方法。

解决方法：经过近似一秒的延时后，先写入下一计数值的个位段码，经扫描

显示 字形 g e

f

d c b a 段码

0 0 1 1 1 1 1 1 3fH 1 0 0 0 0 1 1 0

06H 2 1 0 １ 1 0 1 1 5bH 3 1 0 0 1 1 1 1 4fH 4 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 1 1 0 1 1 0 1 6dH 6 1 1 1 1 1 0 1 7dH 7 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 1 1 1 1 1 1 1 7fH 9 1 1 0 1 1 1 1 6fH A 1 1 1 0 1 1 1 77H B 1 1 1 1 1 0 0 7CH C 0 1 1 1 0 0 1 39H D 1 0 1 1 1 1 0 5EH E 1 1 1 1 0 1 1 79H F

1 1 1 0 0 0 1

71H

延时，再写入十位的段码值。

六、软件实现

1.主程序流图

开始

东西向绿灯亮,南北向红灯亮，60秒

东西向黄灯亮,南北向红灯亮，3秒

东西向红灯亮,南北向绿灯亮，30秒

东西向红灯亮,南北向黄灯亮，3秒

图7.1 主程序流图

七、总结与心得

这次课程设计从基础知识的上机实际操作做起，按许老师的课程设计的要求和规格的文档仔细的研究了自己技术方面的问题，同时浏览学习了老师已经实现的内容再开始着手课程设计的整体规划的。总的说来，准备工作做得很充分，这为以后的课程设计的实现打下了很好的基础。

这次课程设计的主要任务是根据课堂所学知识，运用8255A进行交通灯控制的设计。按照设计的要求，我查阅了相关的资料，先设计出了单元电路，在此基础上设计出了整个系统的电路图。通过此次课程设计，我对8255A、8253的工作方式有了深刻的理解和认识，更重要的是对微机原理这门课程有了进一步的认识，加深了理解，巩固了所学的的知识，在设计时要考虑到8255A，通过查阅很多资料，拓展了知识面，在这一过程中，我也学到了很多东西。在设计时，根据要求选择合适的工作方式显得十分的重要。

第二阶段，我们分工合作，分别实现了组长分配的任务，同时在遇到问题时相互讨论，帮助，在这样的反复磨合下，我们失败又成功，又因为系统的不稳定成功又失败。终于，老师要求的全部内容都得以实现，组里的成员都觉得心里很充实。这是我们大学学习当中少有的实践课程，是我们将学到的理论知识实际化的一次有收获的生产。在以后的有关系统设计开发当中，这次实践的内容会是我们很好的借鉴与学习的经历。

在整个系统修改的过程中，明显感觉到自己动手能力不强，自己想的总是不那么快的容易实现，但也因为如此，学到了不少的问题的分析和解决的能力。最明显的一点是，在运行时如果再出现问题就没以前那么烦躁，反而变得冷静而乐观：问题不大。

附程序清单

DA TA SEGMENT

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

DA TA ENDS

STACK SEGMENT

DB 200 DUP(?)

STACK ENDS

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DA TA

START:MOV AX,DATA

MOV DS,AX

MOV AL,10000000B

MOV DX,303H

OUT DX,AL

MOV BX,OFFSET LED

MOV AL,00110000B

NOT AL

MOV DX,300H

OUT DX,AL

MOV AH,59H

CALL DJS

MOV AL,01010000B

NOT AL

MOV DX,300H

OUT DX,AL

MOV AH,3H

CALL DJS

MOV AL,10000100B

NOT AL

MOV DX,300H

OUT DX,AL

MOV AH,33H

CALL DJS

MOV AL,10001000B

NOT AL

MOV DX,300H

OUT DX,AL

MOV AH,3H

CALL DJS

JMP START

MOV AH,4CH

INT 21H

DJS PROC

S:MOV DI,60

P:MOV AL,0H

MOV DX,302H

OUT DX,AL

MOV AL,AH

AND AL,0FH

XLAT

MOV DX,301H

OUT DX,AL

CALL DELAY

MOV AL,10H

MOV DX,302H

OUT DX,AL

MOV AL,AH

AND AL,0F0H

MOV CL,4

SHR AL,CL

XLAT

MOV DX,301H

OUT DX,AL

CALL DELAY

DEC DI

JNZ P

MOV AL,AH

DEC AL

DAS

MOV AH,AL

JNZ S

RET

DJS ENDP

DELAY PROC

PUSH SI

PUSH DI

MOV SI,0

P3:MOV DI,200

P2:DEC DI

JNZ P2

DEC SI

JNZ P3

POP DI

POP SI

RET

DELAY ENDP CODE ENDS

END START