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1、北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计I课程设计成绩评定表成绩评定权重成绩评定权重姓姓 名名平时成绩平时成绩2020报告成绩报告成绩5050答辩成绩答辩成绩3030总分总分总成绩总成绩（五分制）（五分制）北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计II模拟交通灯控制系统摘 要人口的快速增长和车辆的增加，使得城市交通拥挤成为不可避免的问题，为了缓解这一现象，我们设计了模拟交通灯控制系统，通过此系统可以使车辆按一定秩序行驶，降低交通压力。此系统是由 8088 为核心部件组建，利用8253A 定时/计数器芯片的定时功能，向 8259A 中断控制器芯片发出定时中断请求，驱动 8255A 可编程并行接口芯片改
2、变路口的 LED 灯的亮灭和显示倒数的秒数。与此同时，该系统设计了应急中断处理，通过外部中断使各个路口皆为红灯，以便应用于急救车、紧急事件或特别情况的应急处理。关键字：关键字：交通灯 定时器 中断 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计III目 录摘 要.IV1 交通灯路况分析.11.1 交通灯运作的基本情况 .11.2 交通灯状态变化分析 .21.3 交通灯持续时间分析 .22 项目概述.32.1 设计内容 .32.2 设计要求.33 系统设计.43.1 总体设计 .43.2 功能模块 .64 硬件设计.114.1 硬件介绍 .114.2 硬件功能分析.154.3 硬件模块连接 .175 系
3、统实现.215.1 开发环境 .215.2 运行步骤 .215.3 运行结果分析 .22参考文献.23北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计IV心得 体会.24教师 评语.25附 录.26北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计11 交通灯路况分析1.1 交通灯运作的基本情况一十字路口，假设 1、3 为东西方向，2、4 为南北方向，1、3 路口的绿灯亮，2、4 路口的红灯亮，1、3 路口方向通车； 延时一段时间后，1、3 路口的绿灯熄灭，而 1、3 路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3 路口红灯亮，而同时 2、4 路口的绿灯亮，2、4 路口方向通车；延时一段时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，
4、而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到 1、3 路口方向，并不断重复上述过程。如图 1-1 所示：北南东西绿黄红红黄绿绿黄红红黄绿图 1-1 交通灯路况北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计21.2 交通灯状态变化分析1. 东西方向为红，南北方向为绿，并持续一定的时间，时间到，南北方的绿灯立刻转为黄灯，进入下一个状态。2. 东西方向为红，南北方向为黄，并持续一定的时间，最后 8 秒钟南北方向的黄灯闪烁 8 次，并转为红灯，此时东西方向的红灯应该转为绿灯，并进入下一个状态。3. 南北方向为红，东西方向为绿，并持续一定的时间，时间到，东西方向的绿灯立刻转为黄灯，进入下一个状态。4. 南北方向为红
5、，东西方向为黄，并持续一定的时间，最后 8 秒钟东西方向的黄灯闪烁 8 次，并转为红灯，此时南北方向的红灯应该转为绿灯，并进入下一个状态。5. 当十字路口的灯都经历这四个状态时，重新由第一个状态开始，不断地循环。1.3 交通灯持续时间分析在本实验中，为了避免长时间的等待，将交通灯设置了比较短的时间，红灯持续时间为 30 秒，绿灯持续时间为 20 秒，黄灯持续时间为 10 秒，其中，黄灯最后 8 秒为闪烁时间，即黄灯最后 8 秒闪烁 8 次。北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计32 项目概述2.1 设计内容利用 PC 机与 DVCC 实验箱提供的 8253、8255、8259 的芯片设计十字路
6、口交通信号灯自动控制系统，模拟交通灯的运行情况。具体要求如下：1、每个路口有红、黄、绿三个灯，按交通规则对12个灯进行定时控制。一般情况交通灯按如下种状态依次循环切换：南北路口绿灯亮（东西路口红灯亮）30秒南北路口黄灯闪烁8次（东西路口红灯亮）南北路口红灯亮（东西路口绿灯亮）30秒东西路口黄灯闪烁8次（南北路口红灯亮） 。2、每个方向的灯明灭时间均由 8253 完成硬件计时。3、实验仪提供了 6 位 8 段码 LED 数码管进行倒计时显示，我们采取其中 4位来显示时间。4、由 8259 完成中断。5、在完成上述所描述功能的基础上，增加行人手动按钮。实现可手动干预的（交通事故、步行可及时通行的）
7、交通灯自动控制系统有手动干预（按钮按下）时，交通灯立即处于该状态：两个方向均红灯亮（以便让行人及时通过） 。30秒后，交通恢复到人工干预前状态，继续按正常状态循环切换。可利用单脉冲信号作为手动按钮，利用8259外部中断控制器，实现手动干预。2.2 设计要求2.2.1 要能实现上述描述功能的十字路口交通信号灯自动控制系统。合理的让三个芯片链接起来在 dvcc 上运用，以达到学习芯片的基本知识和功能。2.2.2 为提高编程质量,养成良好的编程习惯,要求在书写源代码时,严格按汇编格式处理,给出空行、空隔和注释。2.2.3 在实现了程序的基础上，编写出合理的课程设计报告。北京理工大学珠海学院计算机学院
8、课程设计43 系统设计3.1 总体设计本实验包含的模块为，8259 中断模块，8253 定时中断模块，应急中断模块，八段数码管显示模块，4 个模块都通过总线连接到 CPU，与 CPU 进行通信，最后通过编写汇编程序执行相应的命令，来控制整个交通灯的运作。本实验通过分为以下三大模块来分别完成。分别为 8253、8259 定时中断交通灯模块，应急中断模块，数字显示模块。其中应急中断的优先级比8253、8259 定时中断交通灯模块中断要高，因为当有紧急情况发生的时候，必须优先给予中断。当应急中断发生时，会调用显示模块来显示一定的时间，同时 8253 对时间进行定时 1 秒，并产生相应的中断，对时间进
9、行减 1 秒的操作，并重新回到显示阶段。8253、8259 定时中断交通灯模块和数字显示模块组成交通灯基本系统，维护交通灯的基本运行，而应急中断作为系统的扩展模块。8253、8259 定时中断交通灯模块：交通灯的最基本功能模块，将交通灯的基本功能通过 LED 灯显示出来，其中包含对交通灯状况的分析，交通灯转灯的分析，1 秒定时中断调用的分析，定时时间的分析。最终结果是将现实交通灯基本的情况通过 8253、8259 定时中断模拟出来。数字显示模块：作为交通灯的必要模块，数字显示必须存在，而且在现实生活中意义重大，这模块可以将灯存在的秒数显示出来，可以让用户了解更多交通灯定时时间的信息，以便对行人
10、或者汽车做出让步或者前进的动作，使之能更好把握时间。同时可以提醒汽车或行人应该刹车或者停止行走。应急中断模块：应急中断作为整个交通灯系统的扩展模块，有很好的使用性和现实性，对于突发事件的发生，能够很好地去处理。当应急中断发生时，表明十字路口发生紧急的情况，同时对十字路口亮红灯，所有车辆必须停止行驶。当中断结束会自动恢复原来状态。 系统框架如下图 3-1 所示北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计58253定时中 断模块8086 CPU8259中断 模块八段数码 管显示模 块总线应急中断模 块图 3-1 系统框架系统流程图如图 3-2 所示：初始化数 据(T_1和 T_2，设置 显示码)初始化
11、8255、 8253设置中断 向量表， 初始化 8259显示模块 （显示T_1 和T_2）8253、 8259定 时中断 服务程 序应急中 断服务 程序优先返回图 3-2 系统流程图北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计63.2 功能模块3.2.1 8253、8259 定时中断交通灯模块首先把中断关闭，cli是关中断，防止有些硬件中断对程序的干扰，然后保留现场，其次开中断，sti是开中断，允许硬件中断。进入状态灯的判断，东西方向是否为红，南北方向是否为红，否则恢复端口状态并输出当相应的端口，如果东西南北方向都为红灯，则执行下一状态判断，即判断状态1（东西方向是否为红，南北方向是否为绿） ，如果
12、状态1为真，则判断时间是否为0，若时间为0，则改变成下一状态（状态2：东西方向是否为红，南北方向是否为黄） ，并为黄灯设置一定的秒数，保存状态，返回中断。若状态2（状态2：东西方向是否为红，南北方向是否为黄）为真，则判断时间是否为零，若T_2为非0并且到一定时间内黄灯闪烁，若为0，则南北方向转为红灯，同时东西方向转绿灯，T_2，T_1重新赋值并保存c口状态并返回。若南北方向是红，东西方向是绿，则判断T_1是否为0，若为非0，返回中断，为0，东西方向绿灯转黄灯，并T_1重新赋值并保存c口状态。最后判断南北方向是否红，东西方向是否黄，若T_1为非0并且到一定时间内黄灯闪烁，如果为0，则东西方向转为
13、红灯，同时南北方向转绿灯，T_2，T_1重新赋值并保存c口状态，最后返回中断。交通灯状态： 状态 0：东西方向是否为红，南北方向是否为红。 状态 1：东西方向是否为红，南北方向是否为绿。 状态 2：东西方向是否为红，南北方向是否为黄。 状态 3：南北方向是否为红，东西方向是否为绿。 状态 4：南北方向是否为红，东西方向是否为黄。北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计78259、8253 定时中断交通灯流程图如 3-3 所示：初始化数据 (T_1和T_2， 设置显示码)初始化 8255、8253设置中断向 量表，初始 化8259调用显示功 能中断东西方向是否红， 南北方向是否绿东西方向是否红， 南北方向是否黄南北方向是否红， 东西方向是否黄南北方向绿 灯转黄灯T_2是否为0否是中断返回否是是T_2是否为0是否南北方向转 为红灯，同 时东西方向 转绿灯T_2重新赋值 并保存c口状 态T_2到一定时 间内黄灯闪 烁T_2，T_1重 新赋值并保 存c口状态南北方向是否 红，东西方向是 否绿T_1
