微机课程设设论文-基于微机原理交通灯的设计

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1、微机原理与接口技术课程设计微机原理与接口技术课程设计题题目：目：交灯系统设计交灯系统设计学院（系学院（系） ：信息工程系信息工程系信息工程系信息工程系年级专业：年级专业：自动化自动化 10731073学学号：号：102124073 0909学生姓名：学生姓名：李华坤指导教师：指导教师：周立群2题题目目: :交通灯系统设计交通灯系统设计初始条件：初始条件：1运用所学的微机原理和接口技术知识；2微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。要求完成的主要任务要求完成的主要任务: :（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具要求）该课程设计要求采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分

2、别计时,可随意进行更改双向的通行时间。具体要求如下：1 东西方向车辆放行 60 秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1 分钟；21 分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。3东西方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟后，转为南北方向放行 60 秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮 60 秒钟；4南北方向放行 60 秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。5南北方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟后转为东西方向放行 1 分钟。 如此循环重复。6.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设

3、计说明书。时间安排：时间安排：序号序号阶阶段段内内容容所需时间所需时间（天（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合计5指导教师签名：指导教师签名：年年月月日日系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名：年年月月日日基于微机原理交通灯的设计基于微机原理交通灯的设计基于微机原理交通灯的设计基于微机原理交通灯的设计3摘 要随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。 本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。 运用所学的微机原理和接口技术知识完

4、成交通灯系统。通过硬件与软件的结合， 用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了现代城市交通控制与管理问题的现状， 结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的交通灯控制系统的硬件、软件电路设计方案。该系统适用于单主干道的十字路口， 。现假定其主干道为东西方向，次干道为南北方向。可随意进行更改双向的通行时间，该功能能实现加中断控制和手动控制的方式进行,红绿灯切换时有闪烁功能以警示车辆和行人将进行红绿灯切换。 当有交通堵塞或紧急状况时可进行中断手动控制，使交通安全与交通流畅度得以保证。前 言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践4能力相统一的

5、一个环节， 是真正锻炼学生能力的一个环节。交通灯能保证行人过马路的安全,控制交通状况等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。 广泛用于十字路口,车站, 码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯, 交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便， 而且大大地扩展了交通灯的功能。 诸如闪烁警示、 鸣笛警示， 时间程序自动控制、 倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。

6、 或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数， 以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。1 第一章 交通灯设计的课题简介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5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

7、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。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各 50 秒；要么根据交通规律，东西方向 60 秒，南北方向 40 秒，时间控制都是固定的。 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

8、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。第二章 交通灯的设计方案方案设计中使用了 8259 中断控制器、8255A 可编程并行接口实现了，对南北、东西方向交通的分别计时、分别控制，设计采用定时加中断控制的方式进行,对6两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双

9、向的通行时间。城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西走向和南北走向的红绿灯的状态和转换顺序,关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时,正是基于以上考虑,采用如下设计:1东西方向车辆放行 60 秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮1 分钟；21 分钟后，东西方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。3东西方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟后，转为南北方向放行 60 秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮 60 秒钟；4南北方向放行 60 秒钟后，转为南北方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮

10、。5南北方向的红（绿）灯闪烁 5 秒钟后转为东西方向放行 1 分钟。如此循环重复。第三章 交通灯的具体设计3.13.13.13.1 电路原理电路原理电路原理电路原理7本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成， 由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。 完整系统的硬件连接如图 1 所示。硬件电路由 R-S 触发器电路、发光二极管模块、8255 可编程并行接口模块和紧急中断模块 8259 组成。实验的对应接线关图系图如下所示：B0B1B2BC3 A0C0 A1C 1 A2C2 A38255825582558255C3 A4C4

11、 A5C5 A6C6 A7C7 B4B5B6B7KK1紧急情况IRQ7 8259825982598259IRQ6D0 D1 D6 D7东西D2 D3 D4 D5南北3.2.3.2.3.2.3.2.系统原理系统原理系统原理系统原理3.21 8259A 的工作原理 1、 数据总线缓冲器:8259A 与系统数据总线的接口， 是 8 位双向三态缓冲器。 CPU 与 8259A 之间的控制命令信息、状态信息以及中断类型信息，都是通过缓冲 器传送的。 2、读/写控制逻辑:CPU 通过它实现对 8259A 的读/写操作。 3、 级连缓冲器:用以实现 8259A 芯片之间的级连， 使得中断源可以由 8 级扩

12、展至 64 级。 4、控制逻辑电路:对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。 5、中断请求寄存器 IRR:8 位，用以分别保存 8 个中断请求信号，当响应的 中断请求输入脚有中断请求时，该寄存器的相应位置 1。 6、中断屏蔽寄存器 IMR:8 位，相应位用以对 8 个中断源的中断请求信号进 行屏蔽控制。当其中某位置“0“时，则相应的中断请求可以向 CPU 提出；否则， 相应的中断请求被屏蔽， 即不允许向CPU 提出中断请求。 该寄存器的内容为 8259A 的操作命令字 OCW1，可以由程序设置或改变。 7、中断服务寄存器 ISR:8 位，当 CPU 正在处理某个中断源的中断请求时， ISR

13、寄存器中的相应位置 1。88、用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先级别，以决 定是否产生多重中断或中断嵌套。3.22 8255A 的工作原理 1、8255A 的内部结构:1)数据总线缓冲器:这是一个双向三态的 8 位数据缓冲器， 它是 8255A 与微 机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU 输出的控制字以及 CPU 输入的状 态信息都是通过这个缓冲器传送的。 2)三个端口 A，B 和 C:A 端口包含一个 8 位数据输出锁存器和缓冲器，一个 8 位数据输入锁存器。 B 端口包含一个 8 位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个 8 位数据输入缓冲器。C 端口包含一个 8 位

14、数据输出锁存器和缓冲器，一个 8 位 数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。 3) A 组和 B 组控制电路:这是两组根据 CPU 输出的控制字控制 8255 工作方 式的电路，它们对于 CPU 而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收 CPU 输出的一字节方式控制字或对 C 口按位复位字命令。方式控制字的高 5 位决 定 A 组的工作方式，低 3 位决定 B 组的工作方式。对 C 口按位复位命令字可对 C 口的每一位实现置位或复位。A 组控制电路控制 A 口和 C 口上半部，B 组控制电 路控制 B 口和 C 口下半部。 4)读写控制逻辑:用来控制把 CPU 输出的控制字或数据送至相应端口

15、， 也由 它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到 CPU。 2、引脚信号 8255A 的引脚如图 7.5 所示，分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/ 输出端口线和电源线。 D7D0（data bus） ：三态、双向数据线，与 CPU 数据总线连接，用来传送数据。 （chip select） ：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。 A1, A0（port address） ：地址线，用来选择内部端口。 （read） ：读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。 （write） ：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。9RESET（reset)：复位信号线，高电平有效时， 将所有内部

16、寄存器（包括控制寄存器）清 0。 PA7PA0（port A） ：A 口输入/输出信号线。 PB7PB0（port B） ：B 口输入/输出信号线。 PC7PC0（port C） ：C 口输入/输出信号线。 VCC：5V 电源。 GND：电源地线。3、8255A 的 工作方式: 方式 0-基本输入输出方式； 方式 1-选通输入输出方式； 方式 2-双向选通输入输出方式。3.3程序原理交通灯控制系统程序流程图第四章交通灯系统交通灯系统的安装与调试东西方向的绿灯点亮 60s 同 时南北方向的红灯点亮 60s编译完成后下载运行程序东西方向的红灯闪烁 5s 同 时南北方向红灯持续点亮南北方向的绿灯点亮 60s 同 时东西方向的红灯点亮 60s南北方向的红灯闪烁 5s 同 时东西方向红灯持续点亮紧急情况东西方向和南北方向 的红灯同时被点亮 10s按下 KK1104.1 调试过程及相应问题的记录1、软件延时与定时器计时软件延时，设计简单，使用方便，但是无法进行精确计时，无法在实际应用中进行使用，本次设计采用了，定时器 0 进行计