1、序 言隨著科學技術迅速發展，理工科大學生不僅需要掌握計算機方面的基本理論知識，而且還需要掌握基本的實驗技能及一定的科學研究能力。微機原理和接口技術是一門實踐性強的學科，不但要求有較高的理論水平，而且還要求有實際的動手能力，其中很多的原量、規則、現象等僅僅靠學習教科書是無法完全掌握的，必須通過實踐才能比較直觀和深刻的理解。本課程設計的主要目的是提高實踐能力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設計接口電路的能力，在進行課程設計的過程中，可以讓學生體驗分析問題、提出解決方案、通過編程等手段實現解決方案、不斷調試最終達到設計要求的全過程，從而幫助學生系統地掌握微機原理的接口技術

2、的相關知識，達到將知識融會貫通的目的。本次課程設計是培養和鍛煉在校學生綜合應用所學理論知識解決實際問題能力、進行實際鍛煉能力的重要環節，它具有動手、動腦，理論聯系實際的特點，是培養在大學生理論聯系實際、敢于動手、善于動手和獨立自主解決設計實踐中遇到的各種問題能力的一種較好方法。通過課程設計，使學生鞏固和加深微型計算機原理理論知識，通過實踐進一步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創新能力的培養，同時注意培養學生實事求是、嚴肅認真的科學作風和良好的實驗習慣，為今后工作打下良好的基礎。通過設計實踐，培養我們查閱專業資料、工具書或參考書，掌握現代設計手段和軟件工具，并能以圖紙和說明書表達

3、設計思想和結果的能力。通過設計，不但要培養和提高我們分析解決具體問題、動腦動手的技術工作能力，培養良好的設計習慣。在此次課程設計之前老師大概就講了一下課程設計一些內容和基本要求，要求我們可以做軟件實驗也可做硬件實驗。在課程的第一節課我們先練習做了一些里的硬件實驗。之后我們就開始自己選擇計的內容，在綜合考慮之下我選擇了交通燈設計。本次交通燈課程設計采用定時查詢控制的方式進行,對兩個方向車輛的通行時間分別計時,可隨意進行更改雙向的通行時間。一、 設計目的1、了解交通燈管理的基本工作原理2、熟悉8255A并行接口的各種工作方式和應用3、學習單板方式下擴展簡單I/O接口的方法以雙色燈的使用。4、進一步

4、學習微處理器的編程技術。 5、學習和掌握計算機中常用接口電路的應用和設計技術，充分認識理論知識對應用技術的指導性作用，進一步加強理論知識與應用相結合的實踐和鍛煉。6、通過這次設計實踐能夠進一步加深對專業知識和理論知識學習的認識和理解，使自己的設計水平和對所學的知識的應用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。2、 設計任務及要求1、設計任務： 這次課程設計的題目是交通燈控制的設計與實現，主要是模擬十字路口的紅綠燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設計一套十字路口的交通燈管理系統，通行時間（或禁止時間）30秒，準備時間3秒，在準備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒

5、，周而復始。可利用8255、8253、8259等接口電路。 2、設計內容：城市十字交叉路口紅綠燈控制系統主要負責控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態和轉換順序,關鍵是各個狀態之間的轉換和進行適當的時間延時,正是基于以上考慮,采用如下設計，通過設計實現以下功能： 1東西方向車輛放行30秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮30秒鐘；230秒鐘后，南北方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。3南北方向的黃燈閃爍3秒鐘后，轉為東西方向放行30秒鐘。即南北方向的紅燈和東西方向的綠燈同時點亮30秒鐘； 4東西方向放行30秒鐘后，轉為東西方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警

6、示將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點亮。5東西方向的黃燈閃爍3秒鐘后，再轉為南北方向車輛放行30秒鐘。如此循環重復。3、 設計器材：超想HK3000TC綜合實驗/仿真系統 導線若干 微機原理及接口技術試驗箱三、 設計原理1 設計方案：本次課程設計要求設計實現交通燈的功能，剛開始選擇這個課題的時候曾認真思考研究過，要實現交通的功能首先要用芯片控制燈的亮滅、顏色控制；其次由于交通燈有計時，就必須要有計時或定時控制，還要有時間的倒計時時顯示，這樣才能符合交通燈的基本功能，經過認真的思考設計，根據自己所學到的知識制定了以下方案。將8255A控制字設置為全輸出，利用端口A輸出控制交通燈東西、南北方向

7、紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態顯示的時間。 2 系統原理本次課程設計使用到得芯片有8255，8253和8279，使用這些芯片首先應該明白了解這些芯片的功能、工作方式以及初始化方式等。2.1、8255的工作原理2.1.1、8255的內部結構： 8255的內部結構及引腳1) 數據總線緩沖器：這是一個雙向三態的8位數據緩沖器，它是8255與微機系統數據總線的接口。輸入輸出的數據、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態信息都是通過這個緩沖器傳送的。2) 三個端口A，B和C：A端口包含一個8位數據輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數據輸入鎖存器。B端口包含一個8位數據輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位

8、數據輸入緩沖器。C端口包含一個8位數據輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數據輸入緩沖器(輸入沒有鎖存器)。3) A組和B組控制電路：這是兩組根據CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于CPU而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節方式控制字或對C口按位復位字命令。方式控制字的高5位決定A組的工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C口按位復位命令字可對C口的每一位實現置位或復位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組控制電路控制B口和C口下半部。4) 讀寫控制邏輯:用來控制把CPU輸出的控制字或數據送至相應端口，也由它來控制把狀態信息或輸入數據通過相應的端口送到C

9、PU。2.1.2、8255A的 工作方式：方式0-基本輸入輸出方式；方式1-選通輸入輸出方式；方式2-雙向選通輸入輸出方式。 8255工作方式控制字和C口按位置位/復位控制字格式2.1.3、引腳信號8255A的引腳如圖1所示，分為數據線、地址線、讀/寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。D7D0（data bus）：三態、雙向數據線，與CPU數據總線連接，用來傳送數據。CS（chip select）：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。A1, A0（port address）：地址線，用來選擇內部端口。RD（read）：讀出信號線，低電平有效時，允許數據讀出。WR（write）：寫入信號線，低

10、電平有效時，允許數據寫入。RESET（reset)：復位信號線，高電平有效時，將所有內部寄存器（包括控制寄存器）清0。PA7PA0（port A）：A口輸入/輸出信號線。PB7PB0（port B）：B口輸入/輸出信號線。PC7PC0（port C）：C口輸入/輸出信號線。VCC：5V電源。 GND：電源地線。 2.2 發光二極管顯示原理：發光二極管顯示模塊由8255的A口輸的出來控制發光二極管的亮滅。在實驗設計中A口已經與發光二級管連接好了，根據雙色燈實的結果可以知道,在A口中PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0與發光二極管鏈接，各口控制的二極管以及各二極管的亮滅及

11、顏色控制如下表所示：東南西北PA7 PA3狀態PA6 PA2狀態PA5 PA1狀態PA4 PA0狀態00黃00黃00黃00黃01綠01綠01綠01綠10紅10紅10紅10紅11滅11滅11滅11滅設計時在向PA口輸出時一定要根據上表所示的狀態來寫入各端口的值，如要想PA口輸出燈的狀態為東西紅南北綠，則應向PA口寫入10100101則可。四、總體設計根據設計任務的要求，要實現交通燈的功能。1、初始狀態0為東西紅燈，南北紅燈。2、然后轉狀態1南北綠燈通車，東西紅燈。3、過一段時間轉狀態2，南北綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，東西仍然紅燈。4、再轉狀態，東西綠燈通車，南北燈燈。5、過一段時間轉狀態4，

12、東西綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，南北仍然紅燈。6、最后循環至狀態1。在設計過程中，交通燈會有一閃一滅的情況，亮滅的狀態之間有一定時間的延時，調用延時程序，可以體現出交通燈的亮滅的效果。整體實驗設計思想如下圖所示： 開始清LED芯片8255初始化交通燈狀態：全紅計數初值為30東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮30秒東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮3秒東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮30秒東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍3秒結束五、詳細設計1、電路設計本課題的設計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內部已經連接，因此在使用時只要設計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設計及實現相對簡單

13、。完整系統的硬件連接如下圖所示。硬件電路由定時模塊、發光二極管模塊、數碼管顯示模塊組成。 發光二極管雙色燈 總的實驗連線圖2、延時模塊設計在設計任務時，由于期間交通燈閃爍的情況，設計時先讓交通燈亮，在采用軟件延時的方法來讓其亮一段時間，在設置讓其滅，再延時后讓其亮，這樣交通燈就會出現一閃一閃的情況了。在設計軟件延時，利用執行一條指令所需要的指令周期來達到延長時間的目的。其程序設計如下：DLY PROC NEAR ;延時 PUSH CXDDD: MOV CX,2FFFHCCC: LOOP CCC DEC BX CMP BX,0 JNE DDD POP CX RET DLY ENDP3、交通燈主程

14、序設計 8255的初始化設置：A口輸出，C口輸入，為工作方式0，8255的地址引腳為：200H208H。接著向PA口寫入初值將發光二極管全部變為紅色，軟件延時一段時間，向BX寫入時間數值。判斷BX是否為0。將8255A控制字設置為全輸出，利用端口A輸出控制交通燈東西、南北方向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態顯示的時間。D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT；數據段PB DB ?DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK；堆棧段STA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENT；代碼段A

15、SSUME CS:CODE,DS:DATASTART:PUSH CSPOP DS；8255初始化MOV DX,203H ;設置為全輸出MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,200HMOV AL,00;清LEDOUT DX,AL MOV DX,200HMOV AL,0F0H;全紅OUT DX,ALMOV BX,7FHCALL DLYBG:MOV AL,01011010B；南北綠，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D2CALL DLYMOV CX,03HXH1:AND AL,0F5H；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,0AH；綠亮OUT DX,A

16、LMOV BX,D1CALL DLYLOOP XH1OR AL,0A0H；南北黃，東西紅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYMOV BX,D1CALL DLYMOV AL,10100101B；南北紅，東西綠OUT DX,ALMOV BX ,D2CALL DLYMOV CX,03XH2:AND AL,0FAH；綠滅OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYOR AL,05H；綠亮OUT DX,ALMOV BX,D1CALL DLYLOOP XH2OR AL,50H；南北紅，東西黃OUT DX,ALMOV BX, D1CALL DLYMOV BX ,D1CALL DLYJ

17、MP BGDLY PROC NEAR；延時程序PUSH CXDDD:MOV CX,2FFFHCCC:LOOP CCCDEC BXCMP BX ,0JNE DDDPOP CXRETDLY ENDPCODE ENDSEND START D1 EQU 2H程序的設計流程圖與總體設計基本一樣，這里將不再畫出。六、調試記錄與分析在調試中，剛開始由于對一些芯片不是很了解以及匯編語言用的不是很熟練，所以起初錯誤比較多，要么燈都不顯示，要么燈顯示不全，再要么紅燈綠燈時間分配不合理。剛開始都一頭霧水，通過從網上找資料以及通過老師的指導，總算調試成功。像燈不顯示或顯示不全，一方面可能由于電路連接出錯或者可能程序沒

18、寫正確都會導致這些錯誤。而黃燈閃爍頻率不合理，比方說黃燈時間很久而綠燈時間很短，這都是時間設置問題，這些都要通過代碼更改才能實現。七、運行結果及說明 初始狀態為東西紅燈，南北紅燈。過一段時間后，南北方向交通燈變綠，東西仍然紅燈。一段時間后，南北綠燈閃，閃三次后變成黃燈，東西仍為紅燈。一段時間，南北紅燈亮，同時東西方向變成綠燈。同樣，一段時間后，東西綠燈閃，閃三次后變黃燈，南北為紅燈。一段時間又回到南北綠燈，東西紅燈，如此往復循環。 八、課程設計總結及改進本次課程設計，要求自制交通信號燈自動控制系統，首先對于設計任務進行了比較完整全面的分析，設計出了兩設計方案，將兩種方案進行全方位比較與取舍，比

19、如軟件定時與硬件定時，查詢方式與中斷方式。選擇了簡便且容易實現的方案，對其進行了模塊化的編程設計。在設計過程中，由于延時是通過編寫程序實現的，而程序里面是通過執行指令的次數以達到延時，切執行一條指令的時間有很難計算，所以本次設計只是大概地估計了一下延時的時間，這是一點不足之處，若采用硬件延時（比如用8253定時器）的話，也許會使延時的時間相對的準確些。比如在設計交通燈黃燈閃爍的時候，其使用了軟件延時來控制燈亮滅的時間實現閃爍的效果，這樣的話就會使軟件延時和硬件計時同時存在調用，這樣就會產生時間差，比實際的時間稍有延遲，雖在在不影響閃爍效果前提下計過程中延時次說已經很短，但偏差還是存在。之后我又

20、重新設計了以下程序，采用硬件延時的方法來實現閃爍的效果：此程序是在老師檢查之后自己改寫的，還沒有進行調試運行，不知道結果是否正確，以后有機會的話會將改寫后的程序完整的調整運行一遍。由于時間的關系，原本打算在程序設計時添加緊急處理情況，使設計更加接近現實中交通燈的情況，但時間短，設計較為復雜，因此就沒有設計此功能，比較遺憾，今后設計一定會注意的，力求讓程序完美。九、設計體會兩個星期的課程設計結束了，從中我學到了很多東西且感悟良多，體會到了課本聯系實際，學以至用，設計思想，實際動手能力都有所提高。初學接口時覺得它深奧難懂，枯燥無味，通過課程設計我體會到了編程的靈活性并對它產生了濃厚的興趣。我做的是

21、交通燈控制，雖然是在功能實現上比較簡單，但對我一個初學者來說卻是一個很大的困難。剛開始設計的時候真是一頭霧水不知從何開始，在機房弄了一個下午都沒弄出什么結果，后來想想課程設計第一節課時所做的硬件實驗，就仔細的研究了一下，參考了一下他們的變成思想并運用以前所學過的知識，這樣準備工作就做的差不多了。所以一下一步就是開始正式的編程序了。從課程設計從設計電路到調試結束，我失敗很多次也修改很多次，可謂是屢敗屢戰，可我并未氣餒，我堅持到了最后，總算看到我的成果了，總算可以激動，高興一番了。此次實習可以說是獲益匪淺。通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴展了自己的視野，不再僅僅局限于書本中幾條簡短

22、的程序，而且更重要的是明白寫程序的態度：仔細謹慎，精益求精。在程序中添加了黃燈閃爍，更加醒目。另外加入能夠實現各路口綠燈顯示時間不同，適應在主干道和支線路口中使用。在系統加電調試中，針對一些問題，熟練掌握了根據原理分步測試，將錯誤之處縮小的最小范圍內。通過該課程設計，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構造工具及其相關的技術對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識是機械的、表面的。通過把該算法的內容，算法的執行順序在計算機上實現，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。而且在設計中，把死

23、板的課本知識變得生動有趣，激發了學習的積極性。把學過的計算機編譯原理的知識強化，能夠把課堂上學的知識通過自己設計的程序表示出來，加深了對理論知識的理解。以前對與計算機操作系統的認識是模糊的，概念上的，現在通過自己動手做實驗，從實踐上認識了操作系統是如何處理命令的，如何協調計算機內部各個部件運行，對計算機編譯原理的認識更加深刻。課程設計中程序比較復雜，在調試時應該仔細，在程序調試時，注意轉移指令，將不必要的命令去除。通過本次課程設計我學到了很多新的東西，極大地拓寬了我的知識面,鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高，我感到收獲不小。通過這次課程設計也使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是

24、遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。有些在設計過程中已經解決，有些還要待今后慢慢學習，只要學習就會有更多的問題，有更多的難點，但也會有更多的收獲。在課程設計過程中，收獲知識，提高能力的同時，我也學到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現這個計劃，并掌握了在執行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。因此在以后的生活和學習的過程中，我一定會把課程設計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！10、 程序原代碼D1 EQU 10HD2 EQU 200HDATA SEGMENT；數據段PB DB ?DATA END