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1、 信息与电气工程学院课程设计报告题 目： 基于PC机与8255的交通灯设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016年1月7日信息与电气工程学院课程设计任务书20142015 学年第 1 学期课程设计名称： 微机原理与接口技术 设计题目： 基于PC机与8255的交通灯电路系统设计 完成期限：自 2015 年 12 月 25 日至 2015 年 1 月 7 日共 2 周设计依据、要求及主要内容：设计依据：交通灯在我们的日常生活中很常见，现代化城市交通中交通灯已成为城市不可或缺的一部分。基于微处理器的交通灯控制系统成为主要设计方法。采用微处理器结合外围芯片，通过软
2、件编程方式即可实现对交通灯的控制。设计内容及要求：采用80868088控制器和8位并行接口芯片8255设计实现交通灯控制系统，编写相关软件程序。基本要求：（1）采用Protel软件绘制电路原理图；（2）初始状态为全红灯，等待5秒，LED显示倒计时，然后东、西方向亮红灯，南、北方向亮绿灯，时间为10秒，LED显示倒计时；转为南、北方向绿灯闪3秒，然后转为黄灯3秒，LED显示倒计时；再转为东、西方向亮绿灯，南、北方向亮红灯，时间为10秒，LED显示倒计时；然后再转为东、西方向绿灯闪3秒再转为黄灯3秒，再次转为东、西方向红灯，南、北方向绿灯，以后按此循环。指导教师（签字）： 批准日期： 年 月 日摘
3、 要交通灯在我们的日常生活中很常见，现代化城市交通中交通灯已成为城市不可或缺的一部分。基于微处理器的交通灯控制系统成为主要设计方法。采用微处理器结合外围芯片，通过软件编程方式即可实现对交通灯的控制。 随着计算机科学技术的不断发展，微型计算机得到了广泛的应用，是人们利用计算机设计和开发各种应用系统的基础。同时微型计算机接口技术也是一门实践性较强的课程， 理论与实践相结合可以更好的掌握知识，这也是这次交通灯系统控制的设计目的。交通灯是交通安全的关键，已广泛应用于城乡的十字路口，它的有无作为交通安全检查的重要依据，是交通秩序正常进行的有力保障。十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为
4、准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实
5、际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。目前，有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能够根据十字路口两个方向上车辆动态状况，自动判断红绿灯时间间隔，以保证最大车流量，减少道口的交通堵塞。但是却不像定时控制，能用数字显示器显示当前灯色剩余时间，以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作，及时停车或启动。 本次的交通灯控制系统主要由8255A并行口、8253定时/计算器、8259单极中断控制器以及74LS139译码器实验等芯片组成。整个课程设计主要使用8255A的A口和B口模拟十字路口交通灯的闪烁情况。主要包括以下五个方面：1.课程设计题目名称；2.课程设计要求完
6、成的任务；3.系统设计文档（包括了总体设计、详细设计以及程序设计等文档）；4、课程设计总结 ；5.参考文献本次课程设计以固定的程序实现对交通灯实行控制，没有实现智能化，但智能化是交通控制系统是交通控制系统发展的必然趋势，也是满足日益发展的社会需要。通过本次的课程设计，更好的学习微机接口的应用技术，使我们将课堂所学到的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。由于时间仓促和水平所限，本次课程设计难免有欠妥之处，请不吝批评指正。摘要：本文介绍了以计算机为核心.利用可编程并行接口芯片8255A的软硬件功能，实现对交通灯控制关键词： 计算机
7、 可编程并行接日芯片 交通灯 8255A关键词：交通灯；目 录1.设计目的 12.设计内容 13.电路工作原理 13.1 六十进制计数器工作原理 13.2 乒乓球游戏机工作原理 14.主要程序和仿真结果 14.1 六十进制计数器设计与仿真结果 14.2 乒乓球游戏机设计与仿真结果 15.心得体会 1参考文献 11、 设计目的 将自己在微机原理与技术接口课程上学到的知识用于实践设计，从而进一步掌握微机原理与技术接口的相关知识。掌握计算机应用系统特别是微机接口系统的设计，掌握接口电路设计技术，掌握微机接口程序的编制与调试技术，初步掌握电子设计软件Protel99使用。了解8086系统处理控制过程，
8、掌握8255的工作方式，掌握74xx系列一些芯片（74ls240,74ls164,74ls138等）的实际应用，进一步的掌握数码管，发光二极管的实验原理及其应用。2、 设计内容采用8086控制器和8位并行接口芯片8255等器件设计实现交通灯控制系统，采用Protel软件绘制电路原理图，根据原理图连接好实物图，再编写相关软件程序，控制交通灯的初始状态为全红灯，等待5秒，LED显示倒计时，然后东、西方向亮红灯，南、北方向亮绿灯，时间为10秒，LED显示倒计时；转为南、北方向绿灯闪3秒，然后转为黄灯3秒，LED显示倒计时；再转为东、西方向亮绿灯，南、北方向亮红灯，时间为10秒，LED显示倒计时；然后
9、再转为东、西方向绿灯闪3秒再转为黄灯3秒，再次转为东、西方向红灯，南、北方向绿灯，以后按此循环。3、 电路工作原理1、交通灯的工作原理框图工作原理说明：此系统是通过并行接口芯片8255A和8086的硬件连接，数码管计时，以及通过设计汇编语言编程控制延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。8086系统处理交通灯8255扩展CPU的并行接口 2、交通灯的原理图 通过8086系统处理，以8255 PB0-PB7为输出口，控制4个LED双色灯（可发红、绿、黄光）红绿交替闪烁；利用74ls240作为驱动器控制LED灯，8255 PA0接74ls164 DATEIN口，8255的PC5接74ls164
10、DCLK；74ls164作为串行并出的八位寄存器控制数码管倒计时；8255片选孔接至74ls138译码电路的210H插孔。3、元器件介绍（1）8086 Intel8086/8088CPU是Intel公司推出的高性能的微处理器，具体如下主要特性：8086CPU数据总线为16位，地址总线都是20位，低16位用于数据总线复用，可直接寻址为1MB的存储空间，有16位的端口地址，可以寻址64KB的I/O端口，有9种基本寻址方式，可处理内部和外部中断，外部中断源多达256个兼容性好，支持单处理器多处理器系统工作。8086CPU寄存器结构： 8086CPU中有16位的指令指针寄存器IP、20位的地址加法器、
11、6字节的指令队列缓冲器、14个16位的寄存器,其中有8个16位的通用寄存器（4个数据寄存器：通用寄存器包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，数据寄存器DX四个寄存器；2个地址指针寄存器BP和SP；2个变址寄存器SI）、标志寄存器FR、算术逻辑单元ALU。EU负责全部指令的执行，同时向BIU输出数据（操作结果），并对寄存器和标志寄存器进行管理。在ALU中进行16位运算，数据传送和处理均在EU控制下执行。BIU和EU可以并行工作，提高CPU效率。BIU监视着指令队列。当指令队列中有2个空字节时，就自动把指令取到队列中；EU执行指令时，从指令队列头部取指令，然后执行。 如需访问存储器，则E
12、U向BIU发出请求，由BIU访问存储器；在执行转移、调用、返回指令时，需改变队列中的指令，要等新指令装入队列中后，EU才继续执行指令。2个16位指针寄存器,2个16位变址寄存器,1个16位指令指针及1个16位标志寄存器。指针和变址寄存器包括：堆栈指针SP、基址指针BP、源变址寄存器SI、和目的变址寄存器DI四个16位寄存器，可以来存放数据和地址；段寄存器包括：代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，附加段寄存器ES，堆栈段寄存器SS。（2）82558255的内部结构： 8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、
13、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。1）与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信
14、号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2）与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。3）控制器部分8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图7.5所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出。（2）B组控制器：控制B口与下C口的输入与输出。RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选
