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1、微机原理课程设计湖南科技大学微机原理与接口技术课程设计 基于PC机与8255的交通灯电路系统设计学院 潇湘学院专业通信工程 班级 姓名 辅导老师 交 通 灯1题义分析及解决方案1.1题义需求分析:本程序设计需应用软件控制并运行接口电路，使连接在该接口上的红、绿、黄发光二极管按十字路口交通红、绿、黄灯形式闪烁，并显示绿灯的倒计时时间。交通灯变化规律根据实地查看和查看资料以及询问他人：交通灯在每天的变化规律并不相同，此课程设为了简化，只考虑了交通灯正常时的变化规律，即有如下规律变化：程序一开始，四个方向的灯全为红灯，接着变为黄灯闪烁，然后东西方向为红灯，南北方向为绿灯并显示倒计时时间，倒计时间结束
2、后，交通灯变成黄灯，闪烁几次后，东西方向变成绿灯，南北变成红灯，再变成黄灯，如此按交通灯的变化规则交替变化，在对绿灯采取倒计时时，采用的是为各个灯设置固定的亮持续时间。对此设计模拟交通灯变化规律，需要解决如下问题：（1）绿灯的倒计时时间如何显示，倒计时间用什么来控制（2）交通灯用什么器材来模拟显示（3）如何设计pc机与实验模拟芯片接口通信（4）交通灯运行状态怎么实现，交通灯状态的切换问题怎么解决（5）如何实现交通灯的闪烁，并且控制闪烁时间，（6）如何对所选芯片进行编程控制（7）如何获取开关上用户设置的初值信息，并且把初值信息如何存储。2解决问题方法及思路:2.1硬件部分2.1.1、8255设计
3、说明:用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口。8255有三个并行输入输出口，可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制。解决方案是：PB0PB7接模拟灯二极管，PA0PA7接7段二极管，然后利用8255A芯片与微处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接，用于完成硬件方面的实验正常通信。其芯片比较说明:如表2-12.1.2、LED设计说明:用LED作为倒计时时间的显示器， LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，LED是发光二极管属于二极管的一种,
4、LCD是液晶显示器,两者相差太多.但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低，LED与LCD具体比较如表2-2表2-1：8255A与8251芯片的比较比较内容8255A芯片8251A芯片通信方式并行串行数据传送方式数据的各位同时传送，数据一位一位地顺序传送，内部组成8155内有256字节RAM和一个定时计数器。8255没有特点通信线路较8251复杂通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信输入/输出编程较为灵活编程较8255不够灵活应用范围使用十分方便，传输距离近，成本较高传输距离远，使用不方便，但传输速度慢，降低成本 ,初始化特点8255A直接位清0/置1功能简化了
5、接口控制8251在初始化时,必须重新设置模式寄存器的格式.表2-2：LCD与LED的比较LCD液晶显示器，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象，具有零辐射，低耗能，散热小，纤薄轻巧，精确还原图象，显示字符锐利，屏幕调节方便，可视角度小，响应时间过慢，亮度可对比度低等特点LED发光二极管，是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描技术，具有耗电少，使用寿命长，成本低，亮度高，故障少，视角大，视角大，可视距离远的特点通过分析和对比，LED显示器要较优于LCD显示器，因此本实验选择LED2.2、软件部分根据硬件需求采用8255A芯片，为实现对通信的控制，采用汇编语言，分别编程控
6、制8255的工作方式，在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制，根据需求分析可采用8255的方式0下工作具体如下设置：硬件连接说明：8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0，将8255的PB0PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化，PA0PA7接7段LED灯的段选码，完成LED显示器的段选，PC0PC3接LED显示器的位选码用以完成位选，PC4-PC7接开关，以完成初值接收。初始化8255后。利用汇编语言编写访问控制程序，控制绿灯的显示倒记时间，它与红灯的显示时间是相同的，编写控制程序控制黄灯的闪烁时间，当绿灯的显示时间结束后切换到黄灯，再切换到红灯，如此循环下去。 3硬件设计3.
7、1选择芯片8255A3.1.1、8255A在本实验中的作用：通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化。3.1.2、8255的功能分析：PA、PB、PC三口均工作在方式状态。：PB2PB3接黄灯，PB4PB5接红灯；PB0PB1接绿灯，PA0PA7作为段选码；PC0PC1作为位选码。我们采用的是将PC口分成两部分使用，PC0-PC3作为位选码，PC4-PC7作为输入口，接收开关输入的初值信息。将在用8255前首先要对它进行初始化，设置它的方式选择控制字。3.1.3、8255工作方式说明:方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，
8、三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。其功能为：（1）两个8位通道：通道A、B。两个四位通道：通道C高4位和低四位；（2）任何一个通道可以作输入/输出；（3）输出是锁存的；（4）输入是不锁存的；（5）在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。方式0的使用场合：同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。因此，传送中不要应答信号。输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。优点是程序简单，接口的硬件开销小。查询式传输时，要先查询一个外设的状态，当该状态表示外设已准备好时，方能开始查询传输，否则CPU将继
9、续查询。但在方式0，没有规定固定的应答信号，所以，这时将通道A、B作为数据通道，把通道C的4个位（高4位或低4位）规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把通道C的另外4个位规定为输入口，用来输入外设的状态。这样利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作。 3.1.4、8255方式选择控制字说明：控制字格式如图3-1：图3-1：8255A芯片的控制字格式参数说明：7工作方式控制标志。65组合设定口工作方式：方式、方式、方式。4设定口的输入输出，4输入4输出。3口高位输入输出选择，3输入3输出。2口工作方式选择，2方式；2方式。1口输入输出选择1输入1输出。0设定口低位输入输出0输入0输出。3.1
10、.5、8255技术参数：主要参数说明：8255A工作最大电流为120MA,VCC=-5V+5V，I（DAR）工作电流最大为4MA。8255的输出电压不高，连接到LED时，最好加入一个驱动器起到电流放大的作用,其具体参数值说明如表3-1。表3-1：8255A技术参数说明8255A技术参数测试条件规范值单位大小输入低电平电压IL.输入高电平电压IHCC.输出低电平电压OL（数据端口）OL.输出低电平电压OL（外围端口）OL.输出高电平电压OH（数据端口）OR.输出高电平电压OH（外围端口）OH.达林顿驱动电流OAR.mA电源电流CCmA输入负载电流ILINmA输出浮动电流OFOR.VmA3.1.6
11、、8255A的逻辑图图3-2 8255A内部逻辑图3.2、选择芯片七段LED显示器3.2.1、LED显示器在本设计中的作用：接收由8255A芯片送来的字型码显示编码结果其中LED技术参数如表3-2：表3-2 LED技术参数说明PCWLFVrIrIfp对应变量散射颜色BT235702551.52.5200SEL-10红BT1441004050.52.5565绿BT1341004050.52.5585蓝3.2.2、七段LED显示器LED显示器的功能分析：LED显示器有共阳极和共阴极两类。其原理图（图3-3）：图是一个6位LED动态显示电路，段驱动器输出LED字符7段代码信息，位驱动器输出6个LED
12、的位选信号，即分时使Q0 Q5轮流有效，使得LED0LED5轮流显示。图3-3：七段LED显示器笔画型LED显示器是由8个二极管电路adp按字型8的方式排列，当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型。本设计中采用共阴极连接方式，adp分别与74LS273的1Q8Q相连，接收段选码信号（高电平）；4位LED显示器的4根共阴极引线与8255A的PC0PC3相连，接收位选码信号（低电平）。段选码和位选码共同作用以显示不同的字型。LED字型显示原理：表3-3：LED字型显示组合DpGfEdcbA显示数码散射颜色0011111103fh000001101O6H0101101125bh01001
13、11134fH01100110466H0110110156dH0111110167dH00000111707H0111111187fH0110111196fH4硬件总逻辑图及其说明4.1、硬件原理说明：本设计以STAR ES598PCI实验仪提供的最实用、新颖的接口实验，提供的汇编控制程序设计控制硬件运行为依据设计的；在课程设计中主要利用了STAR ES598PCI实验提供的8255A芯片，7段LED显示器，以及红绿灯LED显示二极管，其中完成PC机与实验箱之间的通信用到了最主要的集成卡PCI卡。课程设计时完成编程调试的只要开发工具为星研集成开发环境。4.2、硬件连接说明：8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方
