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1、合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告20112012学年第1学期课程微机原理与接口技术课程设计名称红外控制交通灯的设计与实现学生姓名张玉学号0904012045专业班级计算机科学与技术专业（09计本2）指导教师龙夏，何立新2011 年 12 月红外控制交通灯的设计与实现一、题义分析与解决方案 1 题意需求分析 本程序设计要求使用红外发送装置设计红外控制交通灯装置，通过红外发送管，发出载波信号，根据接收到的载波信号，获得红外编码，根据编码，改变交通灯的控制模式。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、黄发光二极管按交通红、绿、黄灯形式闪烁。并通过人机
2、交互输入1或2来按照预先设定好的红外编码，最终得到红外载波，并根据得到的低电平延时来判断输入的1还是2。如果输入1则使用单行线无左转模式，如果输入的是2则使用双行线带左转和右转。 程序一开始，交通灯全熄灭，若接收到的数据为1则表示单行线，首先东西方向绿灯（1号灯）亮，南北方向红灯（7号灯）亮持续5S；然后东西方向绿灯（1号灯）闪烁6次，延迟3S，南北方向继续红灯（7号灯）；接着东西方向黄灯（2号灯）亮3秒，南北方向继续红灯（7号灯）。接着南北方向绿灯（5号灯）亮，东西方向红灯（3号灯）亮持续5S；然后南北方向绿灯（5号灯）闪烁6次，延迟3S，东西方向继续红灯（3号灯）；接着南北方向黄灯（6号灯
3、）亮3秒，东西方向继续红灯（3号灯），再跳到一开始，如此循环。若红外接受到的数据为2，则表示选择的模式为双行线带左转模式。首先东西方向直行绿灯（1号灯）亮，左转红灯（4号灯）亮，南北方向直行红灯（7号灯）亮，左转红灯（8号灯）亮5秒；然后东西方向直行绿灯（1号灯）闪烁6次，延迟3S，左转红灯（4号灯）亮，南北方向继续红灯（7号灯和8号灯）；之后东西方向左转绿灯（2号灯）亮5秒，直行红灯（3号灯）亮，南北方向直行红灯左转红灯亮（7号灯和8号灯）；接着东西方向左转绿灯（1号灯）闪烁6次，延迟3S，南北方向继续红灯（7号灯和8号灯）。接着南北方向直行绿灯（5号灯）亮，左转红灯（8号灯）亮，东西方向直
4、行红灯左转红灯（3号灯和4号灯）亮，持续5秒；接着南北方向直行绿灯（5号灯）闪烁6次，延迟3S，东西方向继续直行红灯左转红灯（3号灯和4号灯）亮；接着南北方向左转绿灯(6号灯)亮，东西方向直行红灯左转红灯（3号灯和4号灯）亮，持续5秒；然后南北方向左转绿灯（6号灯）闪烁6次，延迟3S，东西方向继续直行红灯左转红灯（3号灯和4号灯）亮，再跳到一开始，如此循环。2 解决方法与思路1) 硬件部分使用到STAR ES598PCI实验仪的模块包括：A3区：CPU总线、片选区B2区：逻辑笔、单脉冲、频率发生器C1区：电源区 C5区：8253、8251B4区：8255电路D2区：05V电压输出G2区：红外通
5、讯G6区：发光管、按键、开关CPU 通过8251的TXD端口将红外控制信息的发送到红外通讯的IN端口，经过红外无线通讯将控制信息输出端口，然后将信息送到8251的RXD端口。送到CPU进行判断，根据收到的信号选择相应的模式。8255是用来控制交通灯的，通过8255的A口来控制。需要A3区的3个端口用来接8251、8255、8253。B2区提供脉冲频率。D2区提供电源。G6区提供发光管用来模拟交通灯。2) 软件部分（汇编语言编写程序） 首先要对8255进行初始化设计，设置8255的工作方式并确定8255的端口地址。 编写发光二极管的编码，交通灯控制程序，两种模式的选择。对8253进行初始化，定时
6、器的选择，工作方式的选择，以及编码方式。对8251进行初始化，设置方式控制字及命令控制字。编写红外通讯设备的数据发送子程序。二、硬件设计1选择芯片8255A1） 8255A在本设计中的作用8255用来并行的发送交通灯编码，接发光二极管，用来控制程序所控制要求的交通灯闪烁2） 8255A的功能分析 CS： 片选信号，低电平有效；A0、A1： 地址信号。JP52： PC口；JP53： PB口；JP56： PA口。图2-1 8255A的内部框图8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、口和口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。口有三种工作方式：即方式、方式和方式，而口
7、只能工作在方式或方式下，而口通常作为联络信号使用。8255A的工作只有当片选CS效时才能进行。而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。8255A的操作功能表 A1 A0操 作数 据 传 送 方 式0 0 1 0 0读 A 口A口数据 数据总线0 0 1 0 1读 B 口B口数据 数据总线0 0 1 1 0读 C 口C口数据 数据总线0 1 0 0 0写 A 口数据总线数据 A口0 1 0 0 1写 B 口数据总线数据 B口0 1 0 1 0写 C 口数据总线数据 C口0 1 0 1 1写控制口数据总线数据 控制口表2-1 8255A的操作功能表8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。本设
8、计用到工作方式0。3） 8255A的技术参数 与外设相连的PA7PA0：A口数据信号线。PB7PB0：B口数据信号线。PC7PC0：C口数据信号线。 与CPU相连的RESET：复位信号。当此信号来时，所有寄存器都被清除。同时三个数据端口被自动置为输入端口。D7D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。CS:片选信号。在系统中，一般根据全部接口芯片来分配，若低位地址（比如A5、A4、A3）组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，8255A被选中。只有当其有效时，读信号写才对8255A进行读写。 RD：读信号。当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。WR：写信号。当此信号有效
9、时，CPU可向8255A中写入数据。A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。规定：A1、A0为00时，选中A端口；A1、A0为01时，选中B端口；A1、A0为10时，选中C端口；A1、A0为11时，选中控制口。 参数说明：输入最低电压：min-0.5V，max0.8 V输入最高电压：2.0 V输出最低电压：0.45 V输出最高电压：2.4 V 8255A的方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0100010011:工作方式 A口方式0输出 B口方式0输出 C口高4位输入 C口低4位输入图2-2 8255A的方式控制字表方式0的工作特点：
10、这种方式通常不用联络信号，不使用中断，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。通道的功能为：两个8位通道：通道A和B。两个四位通道：通道C高4位和低四位，任何一个通道可以作输入/输出，输入是不锁存的，输出是锁存的，在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00XXX写入位编码写入内容 写入位 编码 0写入0 D0-D7 000-111 1写入1图2-3 8255A的置位/控制字表2选择芯片82531） 8253 在本设计中的作用8253在本实验中的用作方波发生器，可编程通信接口8251A串行发送和接受数据时需要脉冲时钟，8253
11、的作用是为8251提供收发时钟。2） 8253 的功能分析 CS：片选信号，低电平有效；A0、A1：地址信号；1片8253内部有3个计数器，分别称计数器0、1、2，其结构完全相同，互相之间工作完全独立。每个计数器有三个引脚和外部联系：CLK：计数脉冲输入，计数器对该引脚出现信号进行计数，最高计数速率为2.6MHZ。Gate：门控输入，用于控制计数器是否对CLK计数。OUT：输出信号端。每个计数器内部都有1个8位的控制寄存器，三个控制寄存器使用同一端口地址，在编程结构图中，画为1个控制寄存器；每个计数器内部还有1个计数初值寄存器、1个计数执行部件,执行部件（CE）是1个16位减法计数器，其起始值
12、等于初值寄存器（CR）的值。CR的值通过程序设置。输出寄存器（OL）用来锁存执行部件（CE）的值，以便CPU读出。（CE）和1个输出锁存器，它们都是16位的。计数器0，计数器1，计数器2 这3个计数器互相独立，各自可按不同的方式工作。计数器的内部结构如前面所述，每个计数器包含一个16位的初始寄存器，一个计数执行部件和一个锁存器。计数执行部件从初始值寄存器中获得计数初值，便进行减1计数，此时，锁存器跟随记数执行部件的内容而变化，当有一个锁存命令来到时，锁存器便锁定当前计数，直到被读走以后，又跟随计数执行部件的动作。各计数器的外部输入输出信号如图所示。CSRDWRA1A0功能01000对计数器0设
13、置计数初值01001对计数器1设置计数初值01010对计数器2设置计数初值01011设置控制字或给一个命令00100从计数器0读出计数值00101从计数器1读出计数值00110从计数器2读出计数值当A1A0=11时，通过读/写控制逻辑电路选中控制积存器，此时，CPU可以写入控制字。左表是CPU对8253各积存器访问时，信号和功能之间的对应关系。对左表，我们作两点说明：(1）除了这七组组合外，其他组合下，数据总线为高阻抗状态。(2）当A1=A0时，第一次写入的一定作为控制字，此后写入的作为命令。读/写电路从系统控制总线接收输入信号，经过组合，产生对8253各部分的控制。具体为：A1、A0用来对3个计数器和控制积存器进行寻址。RD读信号。当RD为低电平时有效，此时，表示CPU正在对8253的一个计数器进行读操作。WR写信号。当WR为低电平时有效，此时，表示CPU正在对8253的几个计数器进行写操作。CS片选信号。只有在CS为持续低电平的情况下，RD和WR才会受到确认，否则会被忽略3） 8253的技术参数因为8253的控制积存器和3个计数器分别具有独立的编程地址,并且控制字本身的内容又确定了所控制的积存器序号,所以
