南京工程学院
成绩 通信工程学院
课程设计说明书(论文)
题 目 交通信号灯模拟控制系统的设计 课 程 名 称 微机原理与接口技术 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师
设计起止时间：2013年12月23日至2013年12月27日
目录
1、设计目的……………………………………………………………………….2 2、设计内容及要求……………………………………………………………….2 3、设计原理……………………………………………………………………….2
、电路接线方案………………………………………………………………...……...…2 、定时问题………………………………………………………………………….....….3 、工作状态……………………………………………………………………...…….…..3
4、实验元件解释……………………………………………..……………………3
、 可编程并行通信接口8255A…………………………………….……………....... ...3 、可编程计数器/定时器8253…………………………………………………………....4
5、程序流程图及说明…………………………………………..………………....5
、基本和中级要求的流程图………………………………………………..……………5 、高级要求的流程图……………………………………………………………………..6 、流程图说明………………………………………………………………….………….7
6、实验源代码及解释………………………………….………………….…...…7 7、实际接线图……………………………………………………..….………….13 8、运行结果………………………………………………………….……..…….13 9、设计心得与体会…………………………..………………….……………….16 10、主要参考文献………………………………………………………..………16
1、设计目的
通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握微机原理的基本应用方法。通过实验熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构，掌握汇编语言程序设计和微机基本接口电路的设计、应用方法，做到理论联系实际。 2、设计内容及要求
1） 假设在一个A道(东西方向)和B道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号灯。当A道和B道均有车辆要求通过时，A道和B道轮流放行。A道放行7秒钟，B道再放行5秒钟，依次轮流。绿灯转换红灯时黄灯亮1秒钟。
2） 一道有车，另一道无车时（实验时用开关K5和K6控制），交通控制系统能立即让有车道放行。
3） 有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通过，A、B道均为红灯，紧急车由K7开关模拟，有
紧急车时另有一红灯闪烁。
4） 基本要求：采用8255输出控制信号灯，8255输入K5、K6、K7控制开关信号，用循环程序软件定时实现功能要求；（60分）
5） 中级要求：采用8255输出控制信号灯，8255输入K5、K6、K7控制开关信号，用8253硬件定时，软件查询方式实现功能要求；（80分）
6） 高级要求：在中级要求的基础上，增加用8255输出驱动LED数码显示器显示绿灯倒计时秒数，黄灯时不显示时间。（100分） 3、设计原理
设计任务中的A道代表东西方向，B道代表南北方向。
、电路接线方案：
交通信号灯由实验仪的LED发光二极管模拟，由8255-PA输出控制：见下表。 带时间显示的交通信号灯模拟控制系统 8255A输入/输出信号一览表（供参考） 8255-PB输出方式 引脚 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 输出信号 驱动数码管字型 PCH输入方式 引脚 PC7 PC6 PC5 PC4 输入信号 K7 K6 K5 8253-OUT2 8255-PA输出方式 引脚 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 南北红灯 南北黄灯 输出信号 紧急车辆闪光 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯 PC3 PC2 PC1 PCL输出方式 引脚 输出信号 PB0 PA0 南北绿灯 PC0 数码管的位码选择 注：1）、8255-PA输出方式可根据实验设备红绿黄灯具体位置改变
2）、采用软件延时，则8255的PC4不用接8253-OUT2。数码管的位码选择
、定时问题
用8253#2工作方式0进行500ms定时，CLK2接125kHz时钟信号，GATE2接高电平，OUT2接8255-PC4。主程序通过查询8255-PC4的状态，获知准确的定时信息。也可以采用软件延时，500ms延时子程序参见实验一。
、工作状态
根据设计任务功能要求，依K5、K6、K7的状态分为四种工作状态：状态0：K5、K6、K7均断开（1电
平）或K5、K6均闭合K7断开，A、B道交替通行；状态1：仅K5闭合，A道有车、B道无车；状态2：仅K6闭合，A道无车，B道有车；K5和K6均闭合，A、B道都有车，A、B道交替通行；状态3：K7闭合，有紧急车辆通行。 4、实验元件及解释
、 可编程并行通信接口8255A
8255A的端口地址设为A口—0F000H，B口—0F001H，C口—0F002H,寄存器端口—0F003H 将LED 灯的D0~D7分别与8255A的PC0~PC7相连，具体连接如下： D0—1路口绿灯，D4—1路口红灯。 D1—2路口绿灯，D5—2路口红灯。 D2—3路口绿灯，D6—3路口红灯。 D3—4路口绿灯，D7—4路口红灯。
其中：1、3路口魏东西方向，2,4路口为南北方向。 系统中的8255A电路如图（B4区：8255A电路）
、可编程计数器/定时器8253
用LED（发光二极管）模拟信号灯，8255A实现对信号灯的控制（PC0~PC6分别接D0~ D6），8253的
计数器2实现基本单位定时（如10ms）信号的输出；再用8255A的PA口查询定时信号的变化，并统计脉冲数，以实现3min、5s和1s的定时
实验系统中8253计数器2的CLK2可接OPCLK，频率为，GATE2接+VCC，OUT2接8255A的PA0。定时可采用软硬件香结合的方式实现。系统中8253电路如图（C5区：8253电路）
8253端口地址：0#计数器—0B000H，1#计数器—0B001H，2#计数器—0B002H，控制寄存器—0B003H。
5、程序流程图及说明
、基本和中级要求的流程图： 、高级要求的流程图 、流程图说明
流程图1设计思想：
1、 主程序每秒循环一次，每次查询三个开关状态，及时响应开关状态的变化。其中CNT0和CNT3分别用于记录状态0和状态3工作进程的进程计数器，可以用寄存器或内存变量实现。
2、 常用的工作状态0是A、B道交替通行，一个周期用时14秒。用CNT0以秒为单位进行加1计数，从0到27循环计数，CNT0/2就可知本周期进行到第几秒了。根据设计任务功能要求，第0秒，A道红灯、B道黄灯；第1~7秒，A道绿灯、B道红灯；第8秒，A道黄灯、B道红灯；第9~13秒，A道红灯、B道绿灯。
3、 工作状态3中，CNT3只有2种状态（0和0FFH），用于控制紧急车辆的灯光闪烁。
4、 时间显示采用实验仪的数码管显示。只用一个数码显示器显示绿灯通行倒计时，A道显示数=8-CNT0/2，B道显示数=14-CNT0/2。参考流程图2。
如果用2个数码显示器分别显示A道、B道的倒计时，则需要用到动态显示扫描技术，难度较大，定为加分项目。在500ms延时子程序中循环调用动态显示扫描子程序，定时器的定时周期应缩短到5ms。参考流程图3。此功能难度较大，定为加分项目。2个数码管的位码选择（低电平有效）有8255的PC3、PC0来确定，接线到数码管选择脚接口JP41（注意JP41的接插方法：JP41只接插一半，用PCL接JP41的1-4引脚。如果PCL与JP41完全连接，PC4对应位会显示倒计时数码）。显示内容由8255的B口接线到数码管段码接口JP42。 6、实验源代码及解释 源程序如下：
.MODEL TINY
COM_ADDR EQU 0B003H ;8253控制寄存器端口地址
T0_ADDR EQU 0B000H ;计数器0 T1_ADDR EQU 0B001H ;计数器1 T2_ADDR EQU 0B002H ;计数器2
COM_ADD EQU 0F003H ;8255控制寄存器端口地址 PA_ADD EQU 0F000H ;PA口 PB_ADD EQU 0F001H ;PB口 PC_ADD EQU 0F002H ;PC口 .STACK 300 .DATA
LED_DATA
SHUMA CNT0 CNT3 .CODE
START: LP: K7: DB 00111011B ;东西红灯，南北黄灯，紧急车辆闪光亮 DB 01111111B ;0 DB 00000110B ;1 DB 01011011B ;2 DB 01001111B ;3 DB 01100110B ;4 DB 01101101B ;5 DB 01111101B ;6 DB 00000111B ;7 DB 01111111B ;8
DB ? ;定义一个字节变量，初始值不定 DB ? MOV AX,@DATA ;AX=0040H MOV DS,AX
MOV DX,COM_ADD ;8255初始化
MOV AL,88H ;AL=1000 1000，A口方式0输出，B口方式0输出，C口高四
位输入，低四位输出OUT DX,AL ;把AL中的内容送入DX端口 MOV DX,COM_ADDR ;8253初始化
MOV AL,0B0H ;AL=1011 0000,通道2，先读/写寄存器低字节，后读/写高字节OUT DX,AL ;把AL中的内容送入DX端口 MOV DX,PC_ADD ;位码选择
IN AL,DX ;把DX端口的数据送入AL AND AL,0FEH ;逻辑与指令，使最低位清零 OR AL,01H ;逻辑或指令，使 最低位置1 OUT DX,AL ;把AL中的内容送入DX端口 MOV CNT0,0 ;CNT0=0 MOV CNT3,0 ;CNT3=0
CALL DL500ms ;调用DL500ms的指令 MOV DX,PC_ADD ;将PC端口地址送给DX IN AL,DX ;把DX端口的数据送入AL
TEST AL,80H ;1000 0000 PC7 检查AL的D7=1? JZ K7 ;ZF=1，转移 JMP JMP1 ;无条件转JMP1
MOV CH,CNT3 ;紧急情况
微机原理课设交通信号灯模拟控制系统的设计
