南京工程学院 微机原理及应用 课程设计

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1、 南京工程学院 课程设计说明书课程设计说明书( (论文论文) )题 目 带数码管显示的交通信号灯模拟系统设计 课 程 名 称 微机原理及应用 院 系 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化（电网监控） 班 级 监控 101 学 生 姓 名 徐成杰 学 号 206100736 设 计 地 点 工程实践中心 8-216 指 导 教 师 李升 徐懂理 设计起止时间：2012 年 12 月 17 日至 2012 年 12 月 21 日成绩南京工程学院课课程程设设计计任任务务书书课 程 名 称 微机原理及应用 院（系、部、中心） 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化(电网监控) 班 级 监控 10

2、1 起 止 日 期 2012 年 12 月 17 日 12 月 21 日 指 导 教 师 李升 徐懂理 1课程设计应达到的目的1）掌握 8088 应用系统的设计方法，掌握可编程接口芯片 8255、8253 的应用和编程方 法，做到理论联系实际。 2）进一步掌握 8086/8088 汇编语言程序设计方法。2课程设计题目及要求题目：带数码管显示的交通信号灯模拟系统设计题目：带数码管显示的交通信号灯模拟系统设计一、概述一、概述 在 STAR ES598PCI 实验系统的基础上，应用可编程并行接口 8255、定时/计数器 8253 等 I/O 接 口芯片，设计一个十字路口交通信号灯模拟控制系统。 二、

3、设计目的二、设计目的 通过设计一个十字路口交通灯系统掌握 8255、8253 等接口芯片的编程和应用方法，做到理论联 系实际。 三、设计要求三、设计要求 要求绘制流程图、编写源程序，并在实验系统上调试通过程序。 四、设计内容四、设计内容 1、十字路口交通信号灯设置、十字路口交通信号灯设置 某十字路口交通信号灯系统在 4 个路口均装设红、绿 2 个灯，每个路口均装设一个数码管显示 倒计时。东南西北红绿红 绿红绿红 绿图图 1 交通信号灯设置交通信号灯设置 实验时用 LED（发光二极管）代替十字路口的红绿灯。2、交通信号灯亮灭规律、交通信号灯亮灭规律 交通信号灯系统初始状态为所有红灯闪烁 N1 秒

4、钟（不必在数码管显示） ；之后东西向车行道绿 灯亮，车辆放行 N 秒钟，此时南北向车行道红灯亮，之后转为南北向车行道放行 N 秒钟，如此循环 重复。要求数码管能够显示倒计时。 参数 N 选择：N=20s/25s85s/90s（每隔 5s 取一个秒数） N110s，闪烁次数为 38 次 每组自行选择 N、N1（及闪烁次数） 。 3、硬件方案、硬件方案 采用 8255、8253 组成系统，采用 8253 产生定时。 完成规定的基本要求可得基础分，加入紧急车辆通过功能或其他任何先进功能，可加分。 五、设计报告要求五、设计报告要求 要求在报告中详细叙述所选方案的原理、特点及评价，给出硬件原理图、程序流

5、程、源程序、 调试结果描述。 报告采用电力工程学院统一的标准格式书写。 最终上交的报告内容包括：1、任务书、2 设计内容（正文） 、3、心得体会，装订成册。3课程设计任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求预习要求：1）预习微机原理及接口技术实验指导书中实验仪硬件环境及星研集成环境软件的操作方法。2）预习本任务书，根据设计任务，预先画出电路原理图、程序流程图，编写程序。设计报告要求：1）画出接口部分电路原理图，并阐述系统工作原理。2）绘制程序流程图（Visio 软件绘制） 、给出源程序清单。3）调试过程描述和结果说明。4）要求用 WORD 撰写报告，上交打印报告和电子稿（

6、全班刻盘） 。4主要参考文献1、李干林，李升. 微机原理及接口技术实验指导书.北京：北京大学出版社.2、李继灿.新编 16/32 位微型计算机原理及应用（第 4 版）.北京：清华大学出版社.3、其他资料自选.5课程设计进度安排起 止 日 期工 作 内 容12 月 17 日前12 月 1719 日 12 月 2021 日任务布置和基本知识储备，设计原理电路、绘制程序流程 图，编写源程序 在星研实验装置上调试 验收答辩6成绩考核办法实验表现占 30%，验收答辩占 30%，设计报告占 40%。教研室审查意见：同意。教研室主任签字： 鞠阳 2012 年 12 月 7 日院（系、部、中心）意见：同意。主

7、管领导签字： 李先允 2012 年 12 月 7 日目录目录1 1、设计思路与功能描述、设计思路与功能描述.1（1 1）设计思路）设计思路.182558255.182538253.2（2 2）功能描述）功能描述.32 2、电路图、电路图.3（1 1）电路原理图）电路原理图.3（2 2）实物图）实物图.53 3、结构框图、结构框图.5（1 1）延时子程序）延时子程序.5（2 2）主程序）主程序.54 4、运行情况和结论、运行情况和结论.7（1 1）实际情况）实际情况.7（2 2）结论）结论.7本设计基本完成了任务书中所要求的功能本设计基本完成了任务书中所要求的功能.7有待改进之处有待改进之处.8

8、5 5、系统调试中的问题和解决办法、系统调试中的问题和解决办法.86 6、源程序清单、源程序清单.87 7、心得体会、心得体会.16参考资料参考资料 17设计说明书设计说明书课程设计要求课程设计要求：设计一个十字路口的交通信号灯。采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号，用 8253 硬件定时，软件查询方式实现如下功能。正常模式：东西方向和南北方向各放行 11 秒。绿灯转红灯前绿灯闪烁 3 秒。LED 数码显示器显示倒数计时，从 10 倒数到 0；倒数到 3 时绿灯亮。紧急模式：两个方向红灯闪烁，绿灯不亮。1 1、设计思路与功能描述、设计思路与功能描述

9、（1）设计思路8255交通信号灯的灯光变化和数码显示通过 8255 实现控制。8255 是一种具有多种功能的可编程并行通信接口电路芯片。芯片包括 A、B、C 三个数据端口、A组控制部件、B 组控制部件、读写逻辑控制电路、数据总线缓冲器。8255 有三种工作方式，其中方式0 是基本输入/输出方式，适用于无条件传送和查询方式的接口电路。本设计中，PA 口用于输出信号控制灯光的变化（D6D5=00，D4=0） ，PB 口用于输出信号控制数码管的显示（D2=0，D1=0） ，PC0 用于输入 K8 的控制开关信号，PC1 用于输入用于硬件延时的方波信号（D0=1） 。PC7 用于输出控制数码管工作/不

10、工作的信号（D3=0） 。故写入方式控制字为10000001B=81H。8255A 输入/输出信号接线方案如下表所示：8255-PB 输出方式PCH 输出方式8255-PA 输出方式PCL 输入方式引脚输出信号引脚输出信号引脚输出信号引脚输入信号PB7PA7南绿PB6PA6北绿PB5PA5南红PB4PA4北红PB3PA3东绿PC3PB2PA2西绿PC2PB1PA1东红PC18253-OUT0PB0PB7DP 段 PB6G 段 PB5F 段 PB4E 段 PB3D 段 PB2C 段 PB1B 段 PB0A 段PA0西红PC0控制紧急信号a.灯光显示：送低电平则灯亮，送高电平则灯灭。东西绿灯，南北

11、红灯：PA0PA7 应输出 00111100B=3CH东西红灯，南北绿灯：PA0PA7 应输出 11000011B=0C3H两个路口都红灯闪烁：两个红灯亮，绿灯不亮：PA0PA7 应输出 11001100B=0CCH两个红灯灭，绿灯不亮：PA0PA7 应输出 11111111B=0FFHb.LED 数码显示：数码管采用共阴极接法，位选信号为 0 则数码管工作。adp 段发亮条件：对应位输入 1，见下表所示：显示数字0123456789 PB 输出3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH8253交通信号灯亮、灭的时间及数码管的倒计时间隔都通过 8253 控制。8253 可编程

12、定时/计数器是 Intel 公司生产的通用外围接口芯片，它有三个独立的 16 位计数器，计数范围为 02MHz。8253 有 6 种工作方式，其中方式三是方波发生器方式。本设计中选用通道 0，CLK0 接 3906HZ 的时钟信号，GATE0 接高电平 VCC，OUT0 接 8255 的 PC1。因为需要产生周期为 0.5s 的方波，即产生 2Hz 的方波，所以计数初值为 3906/2=1953。由于选用了通道0（SC1 SC0=00） ，工作在方式 3（M2 M1 M0=011） ，对计数器进行读写/操作时，先送低 8 位，再送高8 位（RW1 RW0=11） ，计数器的数值采用 10 进制

13、（BCD=1） ，故初始化时命令字为 00110111B=37H。正常和紧急模式的切换通过 8255 读取 PC0 的状态后，用软件判断是执行正常还是紧急模式。使用 IN 指令，将 PC0 的状态送入寄存器 AL，只需判断 PC0 的值，故将 AL 同 00000001B 相与。使用 JZ 判断，若结果为 1，即 PC0 为 0，则转正常模式，否则顺序执行紧急模式。通过使用循环语句，使得每执行完一次正常或紧急模式，都重新对 PC0 的状态进行一次判断。一旦拨动切换开关 K8（PC0） ，就能及时切换交通灯运行模式。硬件延时由于本设计中，每次倒数计时的间隔为 1 秒；而红灯闪烁一次用时共计 1

14、秒，其中前 0.5 秒为红灯亮，后 0.5 秒为红灯灭。故 8253 选用通道 0，CLK0 接 3906HZ 的时钟信号，OUT0 输出周期为 0.5s的方波。主程序通过查询 8255 的 PC1 接收到的状态，获知准确的定时信息。读取 PC1 的状态，判断是否为 0，直到发生跳变为 1，此过程执行时间为半个周期即 0.25s。继续读取 PC1 的状态，判断是否为 1，直到发生跳变为 0，此过程执行时间为半个周期即 0.25s。故判断PC1 发生两次跳变的程序执行一次所用时间就为 0.5s。将此作为延迟子程序，实现延时的效果。（2）功能描述开关 K8 拨到 0，实现正常模式：东西方向和南北方

15、向各放行 11 秒。a.东西亮绿灯，南北亮红灯，数码管从 10 倒数计时到 4b.东西闪绿灯，南北亮红灯，数码管从 3 倒数计时到 0c.东西亮红灯，南北亮绿灯，数码管从 10 倒数计时到 4d.东西亮红灯，南北闪绿灯，数码管从 3 倒数计时到 0如此 a-b-c-d 作为一组循环。每组正常模式的循环结束后重新查询开关 K8 的状态，可实现模式的切换。开关 K8 拨到 1，实现紧急模式：两个路口都是红灯闪烁。数码管没有数字显示。红灯每闪烁一次为 1s，作为一组循环。每组紧急模式的循环结束后重新查询开关 K8 的状态，可实现模式的切换。2 2、电路图、电路图（1）电路原理图说明： 5255：PA 口，输出，控制 LED 灯PB 口，输出，控制数码管显示数字PC0，输入，反映开关状态PC1，输入，送入 8253 产生的 2Hz 方波8253