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1、. . . . 微机原理与接口技术(含单片机)课程设计说明书设计题目： 基于8086的交通灯控制系统设计 / 微机原理与接口技术(含单片机)课程设计任务书1. 任务要求设计一个基于8086/8088CPU的一个交通信号灯控制系统，要求能完成基本的交通灯控制，如红、绿、黄三种灯的定时交替点亮与熄灭；要求学生了解8086/8088微型计算机控制系统的基本设计方法与思路，能独立查阅资料并汇总，具备一定的控制系统设计能力，掌握绘制电路原理图的能力，能编写一定难度的汇编程序并调试。十字路口4个方向的红、黄、绿灯点亮时间如图所示。2设计说明书应包括以下容（1）系统设计任务分析（2）系统总体设计方案（3）选
2、用芯片依据与介绍（3）系统硬件电路设计（6）控制程序流程图（7）控制程序（8）程序编辑和调试目录摘要I第一章交通灯控制系统总体方案设计11.1 任务分析11.2 总体方案设计11.3 选用芯片介绍1第二章交通灯控制系统硬件电路设计92.1 硬件电路设计102.2 与硬件电路相关的参数确定12第三章交通灯控制系统软件设计与调试133.1 控制程序流程分析133.2控制程序的编写143.3 控制程序的调试18设计心得20参考文献21附录：控制系统程序22摘要运用了8086 CPU芯片以与8255A芯片、8253芯片和数码管等辅助硬件电路，进行了数码管倒计时的设计。进行了软件设计并编写了源程序。交通
3、在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。本系统采用8086为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展强。本设计就是采用8086最小方式下在软件下模拟十字路口交通灯的各种状态显示以与倒计时显示时间。 本设计系统由8255AI/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 本系统采用8086汇编语言编写，主要编写了主程
4、序，LED数码管显示程序等。总体上完成了软件的编写。关键词： 8255A寄存器；8086微机系统；带倒计时功能的交通灯第一章 交通灯控制系统总体方案设计1.1 任务分析通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的微型计算机应用系统。针对课堂重点讲授容使学生加深对微型计算机硬件原理的理解与提高汇编语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了微机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。1.2 总体方案设计本设计是基于Windows环境下的
5、软件，在其中进行硬件电路的的设计，汇编语言源程序的编写以与以上两部分工作完成后的软件系统的调试。本设计的处理控制系统由Intel 8086微处理器在最小模式下组成的单处理器系统构成，用来进行对外围硬件电路进行信息采集、数据处理和控制。1.3 选用芯片介绍芯片8255介绍 8255的部结构图1.1 8255A的结构框图8255A是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片按功能可把8255A分为三个逻辑电路部分，即：口电路、总线接口电路和控制逻辑电路。（1）口电路 8255A共有三个8位口，其中A口和B口是单纯的数据口，供数据I/O使用。而C口则既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现A口和B口的
6、控制功能。数据传送中A口所需的控制信号由C口高位部分（PC7PC4）提供，因此把A口和C口高位部分合在一起称之为A组；同样理由把B口和C口低位部分（PC3PC0）合在一起称之为B组。（2）总线接口电路 总线接口电路用于实现8255A和单片微机的信号连接。其中包括： （a）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器为8位双向三态缓冲器，可直接和80C51的数据线相连，与I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。（b）读/写控制逻辑 与读写有关的控制信号有片选信号（低电平有效）读信号（低电平有效）写信号（低电平有效） A0、A1端口选择信号。8255A共有四个可寻址的端口（即A口、B口、
7、C口和控制寄存器），用二位地址编码即可实现选择。参见下表1.1。表1.1 8255A控制信息和传输动作的对应关系RESET复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除，各端口被置为输入方式。读写控制逻辑用于实现8255A的硬件管理：芯片的选择，口的寻址以与规定各端口和单片微机之间的数据传送方向。（c）控制逻辑电路 控制逻辑电路包括A组控制和B组控制，合在一起构成8位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字8255A工作方式与数据I/O操作（1）8255A的工作方式 8255A共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2.（a）方式0 基本输入/输出方式 方式0下，可供使用的是两个8位口（A口
8、和B口）与两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。（b）方式1 选通输入/输出方式 A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。具体定义见表12。可见A口和B口的联络信号都是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使用，则还剩下2位口线，这两位口线仍然可以进行位状态的输入输出。方式1适用于查询或中断方式的数据输入/输出。 （c）方式2 双向数据传送方式 只有A口才能选择这种工作方式，这时A口
9、既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的五位线作控制线，信号定义如表1.2所示。方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，则B口只能工作于方式0.（2）数据输入操作 用于输入操作的联络信号有：STB(StroBe)选通脉冲，输入，低电平有效。 当外设送来STB信号时，输入数据装入8255A的锁存器。IBF(Input Buffer Full) 输入缓冲器满信号，输出，高电平有效。IBF信号有效，表明数据已装入锁存器，因此它是一个状态信号。INTR(INTerrupt Request)中断请求信号，高电平有效，当IBF数据输入过程：当外设准备好数据输入后，发出信
10、号，输入的数据送入缓冲器。然后IBF信号有效。如使用查询方式，则IBF即作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，当信号由低变高时，产生INTR信号，向单片微机发出中断。单片微机在响应中断后执行中断服务程序时读入数据，并使INTR信号变低，同时也使IBF信号同时变低。以通知外设准备下一次数据输入。（3）数据输出操作用于数据输出操作的联络信号有：ACK(ACKnowledge)外设响应信号输入，低电平有效。当外设取走输出数据，并处理完毕后向单片微机发回的响应信号为高，信号由低变高(后沿)时，中断请求信号有效。向单片微机发出中断请求。OBF（Output Buffer Full）输出缓冲器满信号，输
11、出，低电平有效。当单片微机把输出数据写入8255A锁存器后，该信号有效，并送去启动外设以接收数据。INTR中断请求信号，输出，高电平有效。数据输出过程：外设接收并处理完一组数据后，发回ACK信号。该信号使OBF变高，表明输出缓冲器已空。如使用查询方式，则OBF可作为状态信号供查询使用；如使用中断方式，则当ACK信号结束时，INTR有效，向单片微机发出中断请求。在中断服务过程中，把下一个输出数据写入8255A的输出缓冲器。写入后OBF有效，表明输出数据已到，并以此信号启动外设工作，取走并处理8255A中的输出数据。表1.2 8255A C口联络信号定义表1.2 8255A C口联络信号定义图1.
12、2 8255A引脚图28253定时计数器图1.3 8253部结构框图图1.4 8253引脚图8253部可分为6个模块，每个模块的功能如下： 1. 数据总线缓冲器与数据总线D0D72. 读/写控制逻辑与控制引脚表1.3 寄存器选择和控制操作表 A1 A0I/O地址读操作写操作0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H读计数器0读计数器1读计数器2无操作写计数器0写计数器1写计数器2写控制字3. 控制字寄存器在初始化编程时，CPU写入方式控制字到控制字寄存器中，用以选择计数通道与其相应的工作方式。8253的控制字：8253的工作方式也是有控制字来决定，其控制字意义如下图1.5
13、 8253的控制字 4. 计数通道0、计数通道1、计数通道23个计数通道部结构完全一样。每个计数通道都由一个16位计数初值寄存器、一个16位减法计数器和一个16位计数值锁存器组成计数初值存于预置寄存器，在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值。计数器的3个引脚说明：（1）CLK时钟输入信号在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1（2） GATE门控输入信号控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型（3） OUT计数器输出信号当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号
14、8253有6种工作方式，由方式控制字确定区分这6种工作方式的主要标志由3点：一是输出波形不同；二是启动计数器的触发方式不同；三是计数过程中门控信号GATE对计数器操作的控制不同。1.方式0-低电平输出（GATE信号上升沿继续计数）2方式1-低电平输出（GATE信号上升沿重新计数）3方式2-周期性脉冲输出4方式3-周期性方波输出OUT输出低电平，装入计数值n后，OUT立即跳变为高电平。如果当前GATE为高电平，则立即开始减“1”计数，OUT保持为高电平，若n为偶数，则当计数值减到n/2时，OUT跳变为低电平，一直保持到计数值为“0”，系统才重新置入计数值n，实现循环计数。这时OUT端输出周期为nCLK周期，占空比为1：1的方波序列：若n为奇数，则OUT端输出周期为nCLK周期，占空比(n+1)/2 : (n-1)/2的近似方波序列。5方式4-单次负脉冲输出（软件触发）6方式5-单次负脉冲输出（硬件触发）每种工作方式的设置过程类似： 设定工作方式 设定计数初值 硬件启动 计数初值进入减1计数器 每输入一个时钟计数器减1的计数过程 计数过程结束第二章 交通灯控制系统硬件电路设计2.1 硬件电路设计(1) 电路结构框图图2.1
