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HEFEI UNIVERSITY
微机原理设计报告
题
目 交通信号灯的控制 系
别 电子信息与电气工程系
班 级 11级电子信息工程（2）班 姓
名 钟文俊
学 号 1105012012 指导 老师 丁健
完成 时间 2013年5月28日
交通信号灯控制系统
摘要：本文介绍了以8086微处理器为核心.利用可编程并行接口芯片8255A的软硬件功能，实现对交通灯控制，主要是模拟十字路口的红绿灯，介绍了交通灯控制器的原理以及电路接线。在设计中所用到的编程语言是汇编语言，延时采用的是软件延时（即通过汇编指令）。关键词：8086微处理器;交通灯;8255A
一、课程设计任务
1.1 设计目标
利用ZY15MicInt12BB微机原理及接口实验箱上的8086微处理器模块、并行接口8255A模块，地址译码单元以及0—1LED灯显示等模块，根据所学的微机原理知识，按照实际交通情况设定一种交通灯规则，设计一个简单的交通信号灯控制系统。
1.2 设计要求
在一个十字路口，东西方向和南北方向各有两组交通指示灯，每组有红、黄绿三个灯。东西方向同色灯连在一起，南北方向同色灯连在一起。对各组的交通灯进行控制，以保证车辆在各道上通畅运行。
两组组的交通灯工作过程为：
1.南北方向亮绿灯允许通行，东西方向亮红灯禁止通行 2.当延时25秒后，南北方向的黄灯同时变亮，且延时5秒。3.延时后，东西方向转为绿灯，南北方向转为红灯，且延时25秒。
4.25秒后，转为东西方向黄灯亮，延时5秒后，回到第一步，以次重复进行，不断循环。5.当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B道全为红灯。
二、原理说明与硬件设计
2.1原理说明 在本次课程设计当中，采用的是以8086微处理器为核心，以8255A芯片作为接口芯片，运用软件定时（即通过汇编指令）控制LDE灯（即交通灯）按照设定的交通规则显示。
2.2 8086简介
8086微处理器是Intel系列的第三代微处理器，拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器，其主频为5MHz/10MHz，地址总线宽度为20位，可寻址的内存空间打1MB。
8086微处理器的内部功能结构由两个独立的工作部件——执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）构成。其中，（1）BIU和EU可以并行工作，提高CPU效率。BIU监视着指令队列。当指令队列中有2个空字节时，就自动把指令取到队列中。(2)EU执行指令时，从指令队列头部取指令，然后执行。如需访问存储器，则EU向BIU发出请求，由BIU访问存储器。(3)在执行转移、调用、返回指令时，需改变队列中的指令，要等新指令装入
队列中后，EU才继续执行指令。8086CPU的内部功能结构框图如图2-1所示。
图2-18086CPU的内部功能结构框图
8086微处理器采用40引脚的DIP封装，其引脚图如图2-2所示。8086 CPU到底可以工作在最大模式或最小模式两种工作模式下，这完全由硬件决定。处于不同工作模式时，其部分引脚的功能是不同的。
图2-2 8086的引脚
（1）两种工作方式下功能相同的引脚
MM/MX：最小/最大模式输入控制信号。引脚用来设置8086 CPU的工作模式。当为高电平（接+5V）时，CPU工作在最小模式;当为低电平（接地）时，CPU工作在最大模式。AD15 ～AD0：地址/数据总线，双向，三态。这是一组采用分时的方法传送地址或数据的复用引脚。根据不同时钟周期的要求，决定当前是传送要访问的存储单元或I/O端口的低16位地址，还是传送16位数据，或是处于高阻状态。
A19/S6～A16/S3：地址/状态信号，输出，三态。这是采用分时的方法传送地址或状态的复用引脚。
BHE(低)/S7：允许总线高8位数据传送/状态信号，输出，三态。为总线高8位数据允许信号，当低电平有效时，表明在高8位数据总线D15 ～D8上传送1个字节的数据。S7为设备的状态信号。
RD，WR：读信号和写信号，输出，三态，低电平有效。
READY：准备就绪信号，输入，高电平有效。READY信号用来实现CPU与存储器或I/O端口之间的时序匹配。
TEST：等待测试控制信号，输入，低电平有效。信号用来支持构成多处理器系统，实现8086 CPU与协处理器之间同步协调的功能，只有当CPU执行WAIT指令时才使用。NMI：非屏蔽中断请求信号，输入，高电平有效。
当NMI引脚上有一个上升沿有效的触发信号时，表明CPU内部或I/O设备提出了非屏蔽的中断请求，CPU会在结束当前所执行的指令后，立即响应中断请求。
RESET：复位信号，输入，高电平有效。
CLK：时钟信号，输入。
VCC，GND：电源输入引脚和接地引脚。8086 CPU采用单一+5V电源供电。（2）CPU工作于最小模式时使用的引脚信号
当MM/MX引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。此时，引脚信号24～31的含义及其功能如下。
M/IO：存储器、I/O端口选择控制信号。信号指明当前CPU是选择访问存储器还是访问I/O端口。为高电平时，访问存储器，表示当前要进行CPU与存储器之间的数据传送。为低电平时，访问I/O端口，表示当前要进行CPU与I/O端口之间的数据传送。
INTR：可屏蔽中断响应信号，输出，低电平有效。CPU通过信号对外设提出的可屏蔽中断请求做出响应。为低电平时，表示CPU已经响应外设的中断请求，即将执行中断服务程序。
ALE：地址锁存允许信号，输出，高电平有效。CPU利用ALE信号可以把AD15 ～AD0地址/数据、A19/S6～A16/S3地址/状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。DT/R：数据发送/接收信号，输出，三态。DT/信号用来控制数据传送的方向。DT/为高电平时，CPU发送数据到存储器或I/O端口;DT/为低电平时，CPU接收来自存储器或I/O端口的数据。
DEN：数据允许控制信号，输出，三态，低电平有效。信号用作总线收发器的选通控制信号。当为低电平时，表明CPU进行数据的读/写操作。
HOLD：总线保持请求信号，输入，高电平有效。
HLDA：总线保持响应信号，输出，高电平有效。
2.3 8255简介
本次设计灯的亮与灭以及闪烁是用8255的A口和B口控制的，工作在方式0，A口和B口均为输出。并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位、32位等。8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图2-3所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图2-4所示。
图2-3 8255的内部结构及引脚
图2-4 8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式
三、流程图及电路接线图
1、软件流程图如下：
图3-1软件流程图
2系统汇编源程序
系统采用汇编程序，利用延时子程序实现定时,具体程序如下：
PORT_A EQU
2A0H
;声明8255A口地址 PORT_B EQU
2A1H
;声明8255B口地址 PORT_C EQU
2A2H
;声明8255C口地址
CMD_PORT EQU
2A3H
;声明8255A控制字寄存器端口地址 PORT_CS EQU
2A3H CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE START:
MOV AL,10000001B
;方式控制字：B口为输出
MOV DX,2A3H
OUT DX,AL
;写方式控制字到8255A控制字寄存器端口 SHOW:
NLDH: MOV DX,PORT_B
MOV AL,00101000B
;状态1：南北方向亮绿灯东西方向亮红灯
OUT DX,AL
MOV BL,0
;BL清0 YS1:
CALL DELAY
INC BL
CMP BL,500
JNG YS1
NHDH : MOV DX,PORT_B
MOV AL,00011000B
OUT DX,AL;
MOV BL,0 YS2:
CALL DELAY
INC
BL
CMP BL,100
JNG YS2
NHDL:
MOV DX,PORT_B
MOV AL,01000100B
OUT DX,AL
MOV BL,0 YS3:
CALL DELAY
INC BL
CMP BL,500
JNG YS3
NHDH:
MOV DX,PORT_B
MOV AL,01000010B
OUT DX,AL
MOV BL,0 YS4:
CALL DELAY
INC BL
CMP BL,100
;延时25秒;（BL）++;比较
;（BL）
;状态4：南北方向亮红灯东西方向黄灯;延时5秒
JNG YS4
JMP SHOW DELAY PROC
;50ms延时子程序
PUSH BX
;保护现场
PUSH CX
MOV BL,5
NEXT: MOV CX,2801
;内循环次数（实现延时10 ms）W10MS: LOOP W10MS
;
DEC BL
;修改外循环计数值
JNZ NEXT
;BX不等于0则进行外循环
POP CX
;恢复现场
POP BX
RET
;退出子程序，返回主程序 DELAY ENDP
;结束过程 CODE ENDS END START
四、总结
通过此次课程设计,结合所学的《微机原理与接口技术》这门课程的知识，对其应用之一——交通灯控制器进行设计与实现。总体感觉收获比较多，因为可以将书本上的知识应用到实践当中。刚开始的时候，翻阅了一些资料，还是没有什么头绪，后来在几个同学的帮助下，经过多次的上机练习和调试终于找到了入口点，接下来的事情就相对的容易一些了。首先，把握整个的设计的大概的流程，然后再对每一个分快进行设计，最后进行调试。在设计的过程中，很重要的一点是要熟悉可编程并行通信接口芯片8255A的初始化及其端口的使用。此次课程设计感觉收获很多，比如，翻阅资料提高了自学能力，和同学一起讨论汲取别人的长处。希望老师能够引导学生应该如何去把握、分析课程设计的主题，找出突破点，让学生积极主动进行课程设计，以使学生更好地提高自学的能力。
参考文献：
[1] 洪永泉．微型计算机原理与接口技术[M]．合肥：中科大出版社，2008 [2] 徐泽明．利用微机控制交通指示灯[J] ．软件导刊，2007（5）[3] 项新建．微机交通灯控制系统[J]．ASPT来源刊，1997（09）
