微机原理交通灯控制系统设计实验

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1、成绩微机原理与汇编语言综合性实验交通灯控制系统设计学号姓名 班级微机原理与汇编语言综合性实验任务书实验项目名称：交通灯控制系统设计 课程名称：微机原理与汇编语言 面向专业：信息与计算科学专业 计划学时：4 学时=实验课内 2 学时+实验课外 2 学时 实验类型：V 综合设计实验目的：掌握典型数字接口电路的应用技术原理，掌握常用接口芯 片在应用系统中的硬件电路连接原理和软件编程方法。实验要求：包括开发环境要求，技术文档要求两部分。 开发环境要求：软件环境：windows98/windowsXP/windows2000, emu8086 环境 硬件环境：计算机（Pen4CPU, 256MRAM,

2、60G以上硬盘，输入输出 设备）技术文档要求： 按照实验报告编写要求进行。要求流程图绘制规范，软、硬件功 能描述清晰，实验总结深刻。实验内容：1 熟悉并行接口、中断控制器、定时器的工作原理及相关芯片。2 掌握数字接口电路设计应用原理，根据系统功能用汇编语言编写 相关程序。3 与单片机实验箱结合，选择合适的芯片，按照实验要求连接电路 并在系统中输入程序，运行并观察结果。也可在 emu8086 环境中运行 编译好的的程序，通过系统模拟，在模拟窗口中观察交通信号灯的变 化，得出相关结论。实验方案（任务提示）： 按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式 设计电路。按照系统板上硬件连线要

3、求，在 QTH-8086B16 位微机教学 实验仪上连好相关线路并将实验仪与 PC 机连好。也可在 proteus 环境 下设计硬件原理图，搭建硬件电路。根据软件设计的程序流程编写源 程序，可自行控制通行时间、禁止时间及准备时间，周而复始。再将 源程序在相应的环境中进行编译连接和运行，或者仿真调试，以实现 控制交通灯的功能。实验仪器设备：每个学生一台计算机、 QTH-8086B 16 位微机教学实验仪、或者 emu8086 实验模拟系统。实验报告版式要求:A4纸张打印；上下页边距各2.5cm,左右页边距各3.0cm,页眉 1.5cm页脚1.75cm;页码位于页脚居中打印；奇数页页眉“微机原理

4、与汇编语言综合性实验”,偶数页页眉“交通灯控制系统设计”,页 眉宋体小 5 号,一级标题：黑体三号粗体字；二级标题：黑体 4 号； 三级标题黑体小 4 号,正文,宋体 5 号。实验报告装订顺序与规范:封面交通灯控制系统设计综合实验任务书 交通灯控制系统设计综合实验报告左边缘装订微机原理与汇编语言综合性实验报告实验项目名称：交通灯控制系统设计专业班级：;姓名：;学号实验起止日期：2014年12月互日起2014年12月24日止 实验目的：掌握典型数字接口电路的应用技术原理，掌握常用接口芯片在应用系统中的硬 件电路连接原理和软件编程方法；编写交通灯控制系统实验程序，并将源程序在相应的环境 中进行编译

5、连接和运行，或者仿真调试，以实现控制交通灯的功能。 实验要求：包括开发环境要求，技术文档要求两部分。实验内容：一设计目的当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。红灯 停，绿灯行的交通规则广泛应用于十字路口，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。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性，科学化，可用变成控制 器实现交通灯管理系统，本实验是采用计算机通过编写汇编语言程序模拟交通灯的控制的。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。交通灯的数字化同样给 人们的生产生活带来了极大的方便，大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示

6、， 时间程序自动控制、倒计时显示等都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状 况的不同而设置各自不同的通行时间。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，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求随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应 用，有着非常现实的意义。二基本原理本设计以TDN86/51实验箱为载体，结合中断控制器8259A、并行接口 8255、中断定时器 8253、七段数码显示管 LED 及八个发光二极管的功能，用汇编语言编程实现了十字路口交通 灯模拟的实验。三设计要求1东西方向车辆放行 6

7、0 秒钟。即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1 分钟。21 分钟后，东西方向的黄灯闪烁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东西方向的黄灯闪烁5 秒钟后，转为南北方向放行20秒钟。即东西方向的红灯和南北方 向的绿灯同时点亮20 秒钟。4南北方向放行20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁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南北方向的黄灯闪烁5 秒钟后，再转为东西方向车辆放行1 分钟。如此循环重复。各芯片及引脚介绍1. 可编程中断控制器 8259A（1）介绍8259A 芯片是一个中断管理芯片，中断的来源除了来自于硬件自身的 NMI 中断和来自

8、于软 件的INT n指令造成的软件中断之外，还有来自于外部硬件设备的中断，这些中断是可屏蔽 的。这些中断也都通过PIC进行控制，并传递给CPU。一个8259A芯片的可以接最多8个中断 源，但由于可以将2个或多个8259A芯片级连，并且最多可以级连到9个，所以最多可以接 64个中断源。如今绝大多数的PC都拥有两个8259A，这样 最多可以接收15个中断源。通过 8259A可以对单个中断源进行屏蔽。8259A有多种工作方式，可以通过编程来选择，以适应不 同的应用场所。（2）8259A 的内部结构1）中断请求寄存器 IRR中断请求寄存器IRR为8位，接受来自IROIR7的中断请求信号，当IROIR7

9、上出现 某一中断请求信号时，IRR对应位被置1。2）中断屏蔽寄存器IMR中断屏蔽寄存器IMR为8位（8个中断输入），若IRR （中断请求寄存器）中记录的8个 中断请求中有任何一个需要屏蔽，只要将IMR的相应位置1即可，未被屏蔽的中断请求可以 进入优先权判别器；它的内容由CPU通过对8259初始化时设置设定。3）中断服务寄存器ISR8位，保存当前正在处理的中断请求，例如，如果ISR的D2=1，表示CPU正在为来自IR2 的中断请求服务。4）优先权判别器PR若某中断请求正在被处理，8259A外部又有新的中断请求，则由优先权判别器将新进入的 中断请求和当前正在处理的中断进行比较，以决定哪一个优先级更

10、高。若新的中断请求比正 在处理的中断级别高，由PR通过控制逻辑向CPU发出中断申请INT，正在处理的中断自动被 禁止，先处理级别高的中断。2. 可编程并行接口 82558255的引线结构如图4-1 所示。共有40个引脚，其功能分别如下：（1）D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时， 通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。（2）RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即RD=0且CS=0时，允许8255通过数据总线 向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。（3）CS:芯片选择信号线，当这个输入引

11、脚为低电平时，即CS=0时，表示芯片被选中，允许8255 与CPU进行通讯;CS=1时,8255无法与CPU做数据传输。（4）PA0PA7:端口 A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据 输入锁存器。(5) PB0PB7:端口 B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。(6) PC0PC7:端口 C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据 输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一 个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端 口。( 7) RESET: 复

12、位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器(包括控制寄存器)均 被清除，所有I/O 口均被置成输入方式。(8) Al,A0:地址选择线，用来选择8255的PA 口，PB 口，PC 口和控制寄存器。当A1=0,A0=0时,PA 口被选择；当A1=0,A0=1时,PB 口被选择；当A1=1,A0=0时,PC 口被选择；当 A1=1.A0=1 时, 控制寄存器被选择；liT读/写控制逻辑B组控制部件I/OPA7-PA0110PC7-PC4110PC3-PC0I/OPB7-PB0三三三二三三三321ODSD1O76540123012血A血血FICNIA A c cccccc mn- mn mn

13、012345678901X OJ100 1X 1x 1X 1x - - - - 1X 1x 1X 1x5528D987654321O9876543214 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 76543 A.AAAt? E o 1 2 3 4 5 .D 7 c B B B B B ppppmddddddddvppppp图 4-1 8255 的内部结构及引脚3. 可编程定时器 8253(1)介绍8253内部有三个计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同 每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。

14、每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE, 另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值 寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。(2)工作原理8253具有 3 个独立的计数通道，采用减1 计数方式。在门控信号有效时，每输入1 个计 数脉冲，通道作1 次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。 （3）内部结构8253 芯片有 24 条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。1）数据总线缓冲器数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。这是8253与CPU 之间的

15、数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之 路。2）读/写控制读/写控制分别连接系统的IOR#和IOW#,由CPU控制着访问8253的内部通道。接收CPU 送入的读/写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能， 因此， 它实际上是8253 芯片内部的控制器。A1A0：端口选择信号，由CPU输入。8253内部有3个独立的通道，加上 控制字寄存器，构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读/写操作3对控制字寄存 器进行写操作。这4个端口地址由最低2位地址码A1和A0来选择。3）通道选择CS#片选信号，由CPU输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。RD#、WR#读/写控制命令，由CPU输入，低电平有效。RD#效时，CPU读取由A1A0所 选定的通道内计数器的内容0 WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将 方式控制字写入控制字寄存器中。CPU对8253的读/写操作。4）计数通道02每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。 8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行