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1、学科基础课硬件课程设计设 计 说 明 书模拟交通灯学 生 姓 名学 号班 级 计 本 062成 绩指 导 教 师计算机科学与技术系2009 年 9 月 11 日学科基础课硬件 课程设计评阅书题目 模拟交通灯学生姓名 学号指导教师评语及成绩指导教师签名：年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名：年 月 日教研室意见总成绩：室主任签名：年 月 日课程设计任务书20092010 学年第 1 学期专业： 计算机科学与技术 学号： 姓名： 课程设计名称： 学科基础课硬件课程设计 设计题目： 模拟交通灯 完成期限：自 2009 年 8 月 31 日至 2009 年 9 月 11 日共 2 周设计内容：用汇编语
2、言和微型计算机原理与应用技术设计模拟交通灯。设计要求:1）问题分析和任务定义：根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么？（而不是怎么做？）限制条件是什么？确定问题的输入数据集合。2）逻辑设计：对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据库为中心的原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型。逻辑设计的结果应写出每个抽象数据类型的定义（包括数据窗口的描述和每个基本操作的功能说明） ，各个主要模块的算法，并画出模块之间的调用关系图；3）详细设计：综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能
3、明确具体。详细设计的结果是基本操作做出进一步的求精； 4）程序编码：把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。同时加入一些注解和断言，使程序中逻辑概念清楚；5）程序调试与测试：能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确定疑点，通过修改程序来证实它或绕过它。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果；6）结果分析：程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果；7）编写课程设计报告；以上要求中前三个阶段的任务完成后，先将设计说明数的草稿交指导老师面审，审查合格后方可进入后续阶段的工作。设计工作结束后，经指导老师验收合格后将设计说明书打印装
4、订，并进行答辩。指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期： 年 月 日摘 要随着科技的飞速发展，十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。本文介绍了基于 8255A 的交通灯管理系统，重点讲述了软件系统的编写方法。本系统采用 8255A 芯片、8253 芯片和 8259 芯片实现了 A、B 口设置红、绿灯点亮时间的功能；红绿灯循环点亮，红绿灯变换之间，黄灯闪烁5 秒。经多次调试，基本达到了设计要求。关键词： 交通灯；8255A 芯片；8253 芯片；8259 芯片 目 录1 课题描述 .12.系统设计 .22.1、交通灯控制系统介绍
5、.22.1.1 主要内容 .22.1.2 工作原理 .22.2 芯片选择 .32.3 系统原理 .43 详细设计 .53.1 硬件设计 .53.1.1 8255A 并行接口 .53.1.2 8259A 可编程中断控制器 .73.1.3、8253 可编程定时器/计数器 .83.1.4 设计电路图 .113.2 软件设计 .123.2.1. 软件设计思路 .123.2.2. 主程序设计 .133.2.3 定时中断子程序 .143.2.4 外部中断服务子程序 .153.3 程序流程图 .173.4 设备连接图 .184 程序源代码： .195 调 试 .215.1 实验步骤 .215.2 调试记录与
6、分析 .216 运行与结果 .22总 结 .23参考文献 .2411 课题描述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
7、“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
8、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。 日常生活在十字路口需要两个方向通车和行人行走，为了行人和车辆的安全和正常的交通次序，每次只能一个方向通车和行人。在每个方向都有相应的指示灯指挥车辆的通行，当红灯亮起的时候表示这个方向禁止通行；绿灯亮的时候起表示这个方向可以通行；黄灯闪烁时表示这个方向将由可以通行状态转变为禁止通行状态。每个方向车流量不同，通车放行时间也不同。当有紧急车辆，如：急救车，消防车，公安出勤车等过来时，每个
9、方向都禁止通车亮红灯，方便紧急车辆通过，等紧急车过去后马上恢复紧急车辆来之前的状态。发光二极管有电流通过时就会发光。采用不同的材料，就会发出不同的光。单片机通过对 P1 口写操作，使 P1 口的口线出现高电平和低电平来决定相应的发光二极管亮和息，控制车辆的通行状态.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。22.系统设计2.1、交通灯控制系统介绍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准则。十字道口的
10、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。假设为某个十字路口设计一个交通灯控制系统，1、3 为东，南方向， 2、4 为西，北方向，初始态为 4 个路口的红灯全亮。 之后， 1、3 路口的绿灯亮， 2、4 路口的红灯亮， 1、3路口方向通车。 延迟一段时间后， 1、3 路口的绿灯熄灭，而 1、3 路口的黄灯开始闪烁。闪烁若干次后， 1、3 路口的红灯亮， 同时 2、4 路口的绿灯亮， 2、4 路口方向开始通车。 延迟一段时间后， 2、4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到 1、3 路口方向。 之后，重复上述过程。2.1.1 主要内容在十字路口的东西和南北两个方向都各有红、黄、绿三个信号灯。红、黄、绿交通灯的变化规律为： 1）南北方向的绿灯、东西方向的红灯同时亮 20 秒。2）南北方向的绿灯灭、黄灯亮 5 秒，同时东西方向的红灯继续亮。3）南北方向的黄灯灭、红灯亮，同时东西方向的红灯灭、绿灯亮，持续 20 秒。4）南北方向的红灯继续亮，同时东西方向的绿灯灭、黄灯亮 5 秒。5）转 1）重复。2.1.2 工作原理交通灯的工作过程如下：设十字
