1、鄭州科技學院微機原理與接口技術課程設計 題 目：交通燈控制實驗 學生姓名目 錄1課程設計目的12課程設計的任務與要求13設計方案與論證24設計原理與功能說明35單元電路設計76硬件的制作與調試87總結12參考文獻13附錄1：總體電路原理圖14附錄2：元器件清單141課程設計目的1、了解8255芯片的工作原理，熟悉其初始化編程方法以及輸入、輸出程序設計技巧。學會使用8255并行接口芯片實現各種控制功能，如本實驗（控制交通燈）等。 2、熟悉8255內部結構和與8088的接口邏輯，熟悉8255芯片的3種工作方式以及控制字格式。 3、使用8255A的A口、B口和C口模擬十字路口交通

2、燈的閃爍情況。2課程設計的任務與要求交通信號燈的控制：1、通過8255A并口來控制LED發光二極管的亮滅。2、A口控制紅燈，B口控制黃燈，C口控制綠燈。3、輸出為0則亮，輸出為1則滅。4、用8253定時來控制變換時間 。要求：設有一個十字路口，其狀態為：（1） 南北路口的紅燈、東西路口的綠燈同時亮30秒左右。（2） 南北路口的黃燈閃爍若干次，同時東西路口的綠燈繼續亮。（3） 南北路口的綠燈、東西路口的紅燈同時亮30秒左右。（4） 南北路口的綠燈繼續亮、同時東西路口的黃燈亮閃爍若干次。（5） 轉（1）重復。3設計方案與論證分析題意，紅，黃，綠燈可分別接在8255的A口，B口和C口上，燈的亮滅可直

3、接由8086輸出0，1控制。30秒延時及閃爍由8253控制，由閃爍的實現方法可分為兩種方案：方案一： 設8253各口地址分別為：設8253基地址即通道0地址為04A0H；通道1為04A2H；通道2為04A4H；命令控制口為04A6H。1黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產生一個1HZ的方波， 8255控制或門打開的時間，在或門打開的時間內，8253將方波信號輸入或門使黃燈閃爍。由于計數值最大為65535,1MHZ/65536的值遠大于2HZ,所以采用兩個計數器級聯的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產生的1MHZ時鐘脈沖，工作在方式 3即方波發生器方式，理論設計輸出 周期為

4、0.01s的方波。1MHZ的時鐘脈沖其重復周期為T=1/1MHZ=1s，因此通道0的計數初值為10000=2710H。由此方波分別作為clock1和clock2的輸入時鐘脈沖，所以通道1和通道2的輸入時鐘頻率為100HZ，通道1作計數器工作在方式1，2計數初值3000=BB8H既30s，計數到則輸出一個高電平到8255的PA7口，8255將A口數據輸入到8086，8086檢測到高電平既完成30s定時。通道2工作在方式3需輸出一個1HZ的方波，通過一個或門和8086共同控制黃燈的閃爍，因此也是工作在方波發生器方式，其計數初值為100=64H，將黃燈的狀態反饋到8055的端口PB7和PC7，同樣輸

5、入到8086，8086通過兩次檢測端口狀態可知黃燈的狀態變化，計9次狀態變化可完成5次閃爍。3三個通道的門控信號都未用，均接5V即可。方案二： 考慮到題目要求黃燈閃爍的頻率為1HZ，既每秒1次，那么前0.5秒黃燈亮,后0.5秒黃燈滅,所以最小的定時單位為0.5秒,頻率為2HZ,30秒即為60個0.5秒。 顯然如方案一用一個計數器無法完成,所以采用兩個計數器級聯的方式,將計數器0的輸出OUT0接到計數器1的輸入端CLK1,CLK0=1MHZ,計數值為50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,記數值=10,OUT1=2HZ。并且計數器0工作于方式3用于產生方波信號，計數器1工

6、作方式2，產生負脈沖信號，計數器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC5口，用于讀取負脈沖個數，以完成計時功能。 8086及8255設置同方案一，8086則每隔0.5秒變換一次黃燈的狀態，持續五次，完成閃爍的功能。4經比較，方案二8086在黃燈閃爍時需頻繁發送數據到8255，加重了系統的負擔，因此我決定采用方案一。4設計原理與功能說明如硬件連接圖所示，紅燈（RLED），黃燈（YLEDD）和綠燈（GLED）分別接在8255的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分別接1，2，3，4路口的紅燈，B，C口類推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0AD7接到8255和8253的

7、D0D7，AD8AD15通過地址鎖存器8282，接到三八譯碼器，譯碼后分別連到8255和8253的CS片選端。8253的三個門控端接+5V，CLOCK0接由分頻器產生的1MHZ的時鐘脈沖，OUT0接到CLOCK1和CLOCK2，OUT1接到8086的AD18，8086通過檢測此端口是否有高電平來判斷是否30S定時到。OUT2產生1MHZ方波通過或門和8255的B口共同控制黃燈的閃爍。8255三個口全部工作在方式0既基本輸入輸出方式，紅綠燈的轉換由軟件編程實現。5由于8255A與8086CPU是以低八位數據線相連接的，所以應該是8255A的、線分別與8086CPU的、線相連，而將8086的線作為

8、選通信號。如果是按8255A內部地址來看，則在圖中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+001H)，PC口地址為(CS+002H)，命令控制口地址為(CS+003H)，其中，CS為8255片選信號的首地址；若是按8086CPU地址來看，則8255A的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址為(CS+002H)，PC口地址為(CS+004H)，命令控制口地址為(CS+006H)。當CS0288H，則PA口地址為0288H，PB口地址為028AH，PC口地址為028CH，命令控制口地址為028EH。6下面，分析8086各個引腳的連接方法。（1）引腳：通常用此引線產生

9、片選信號，當為1，0編碼時，在數據總線低8位和偶地址之間進行字節傳送（）。（2）CLK（Clock）時鐘信號（輸入）：CLK為CPU和總線控制器提供基本的定時脈沖。時鐘周期是非對稱的，當它為有效高電平的時間和時鐘周期的比為33時，提供最佳的內部定時。由8284時鐘發生器產生，8086CPU使用的時鐘頻率，因芯片型號不同，時鐘頻率不同。這里采用5MHz。（3）(+5V),GND(地)：CPU所需電源5V。GND為地線。（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址鎖存允許信號，輸出高電平有效，作地址鎖存器8282/8283的片選信號，在地址周期狀態，ALE有效，表示AB、DB

10、上傳送的是地址信息，將它鎖存。這是由于AB、DB分時復用所需要的，ALE信號線不能懸空。如圖所示，加入2片地址鎖存器8282。（5）RESET:復位信號，輸入，高電平有效。8086接到復位信號后，停止現行操作，并初始化段寄存器DS,SS,ES，標志寄存器PSW，指令指針IP和指令隊列，而使CS=FFFFH。RESET信號至少保持四個周期以上的高電平，當它變為低電平時(一個下降沿)，CPU執行重啟過程，8086將從地址FFF0H開始執行指令。通常FFFF0H單元開始的幾個單元中存放一條JMP指令，將入口轉到引導和裝配程序中，從而實現對系統的初始化,引導監控程序或操作系統程序。由于出現突然斷電或其

11、它情況時，8086可能正在執行交通燈程序，現有的地址丟失，應按下RESET鍵重新開始。另外，應將8255A與8086的RESET線相連，保持同步。7（6）MN/(Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式選擇信號，輸入。此時MN/接5V，構成單處理器系統，系統控制信號由CPU提供。接下來，對8282芯片作一下說明： :8位數據輸入；:8位數據輸出；STB:選通信號；：輸出允許信號，在不帶DMA控制器的8086單處理器系統中，它接地。其實，這就是8個D觸發器。由于只用，所以用兩片即可。最后，對時鐘發生器8284芯片按兩部分進行說明： (1)時鐘信號發生器：=0時，時鐘信號輸入由X1

12、、X2 端接上晶體，由晶體振蕩器產生時鐘信號；CLK：3分頻OSC后的時鐘，輸出頻率4.77MHz，占空比為1/3，大約滿足8086CPU的輸入頻率5MHz、占空比33的要求。 (2)復位生成電路：由輸入的信號來觸發內部同步觸發器，由此產生信號RESET，送到CPU的RESET端，復位信號由CLK的下降沿同步。此時，端接“電源好“信號，使系統上電后自動復位。此為最小模式系統，除了8086CPU，I/O接口芯片8255A，定時計數芯片8353外，其它配置如下： 1片8284A，作為時鐘發生器；2片8282，作為地址鎖存器；2片74LS138，作為地址選通譯碼器；1個二輸入或非門；1個4輸入或非門

13、；1個二輸入與非門；4個或門12個發光二極管；12個限流電阻；1個復位信號開關。5單元電路設計6硬件的制作與調試（1） 南北路口的紅燈、東西路口的綠燈同時亮30秒。(2)南北路口的黃燈閃爍若干次，同時東西路口的綠燈繼續亮。（3）南北路口的綠燈、東西路口的紅燈同時亮30秒左右。（4）南北路綠燈繼續亮、同時東西路口的黃燈閃爍若干次。7總結本次課程設計是要設計一個交通燈系統，主要通過8255A的A口和B口模擬十字路口交通燈的閃爍情況。在本次對交通燈的設計過程中以此來加深對微機接口技術的理解，提高了自己的動手能力。首先著手對硬件電路的設計，本次課程設計主要采用了8255A接口電路、8253定時/計數器

14、和8259中斷控制器這三個芯片電路。由于對各個芯片不熟悉，通過課本了解到了它們的引腳及功能、工作方式、內部結構和控制字。對各個功能的熟悉便于了硬件電路的設計然后就是對程序的設計，想要設計出一個實用的控制系統需要了解程序流程，先畫出了流程圖，然后對代碼進行編寫，主要采用匯編語言最后對程序，硬件電路進行調試。在調試過程中遇到了很多問題，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，對系統功能以及軟件延時子程序的調用等等，有些問題在同學和老師的幫助下得以解決，但有些卻依然存在。可能是跟自身的代碼編寫，電路的連接有問題所以最好導致無法運行出預期的正確實驗結果經過為期一個星期的課程設計，

15、我獲益頗多。將微機接口技術中的理論與實踐相結合起來，對芯片的功能也有了進一步認識理解，重溫了匯編語言的編程，還將單片機的原理結合起來了。在實驗調試過程中發現問題，分析問題，如何解決問題的能力都有所提高。還有一點讓我很感動，遇到問題時，同學不厭其煩的幫忙解決問題舉動，意識了一個團體力量的偉大。最后希望通過以后的學習，不斷提升自身各方面的能力，如對專業知識的掌握程度，動手實踐能力等。經過此次的課程設計，我們學會了合作。我們要形成自己的設計思想，以便在今后的專業課形成自己的風格。同時在多多鍛煉自己的動手能力，以便在以后的工作能獨立完成一些設計項目。參考文獻1、微型接口技術實用教程（任向民 編著） 清華大學出版社2、微型計算機及接