交通信号灯实时控制(2)

1 需求分析 1.1设计题目 交通灯实时控制系统设计 1.2设计目的 1）巩固和加深课堂所学知识； 2）学习掌握计算机控制系统的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力； 3）在TDN集成开发环境中实现对交通灯实时控制系统的设计与制作，综合运用8259、8253、825芯片,深入了解与掌握利用可编程8255A进行控制的原理与方法。 1.3设计任务：（在规定的时间内完成下列任务） 1画出硬件原理图（接口芯片和外设部分、交通灯与路口对应关系）和实验连线图； 2交通灯控制方式是四个路口轮流通行（无交叉点通行控制方式） ① 使东西方向准行，东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮；经过一段延时，使南北方向准行，南北方向绿灯亮、东西方向红灯亮； ② 东西方向准30秒，南北方向准20秒； ③ 在东西南北方向显示准行时间，并按秒倒计时； ④ 当准行时间到最后5秒时，准行方向绿灯闪烁。 3用2位7段LED数码管上显示路口当前通行时间的倒计时。 4各路口允许通车时间内，若有异常事件发生（用开关模拟中断信号的产生），则所有灯闪烁10秒钟，返回原处继续。 1.4 软硬件运行环境及开发工具 1.4.1 软硬件运行环境 TDN88实验平台，PC机，导线，汇编语言编译软件。 1.4.2 开发工具 TDN86/88教学实验系统，PC机。

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2 概要设计 2.1 交通灯实时控制系统设计原理及方法 2.1.1设计原理 通过并行接口芯片8255和计算机的硬件连接，通过软件计时，来实现十字路口交通灯的模拟控制，用8259芯片，得到CPU的中断响应后，提供中断类型号，从而 快速寻找到该中断源的中断服务程序的入口地址，转去执行中断服务序。 通过并行接口芯片8255和计算机的硬件连接，通过软件延时计数，来实现十字路口交通灯的模拟控制。即用D5,D4，D1,D0亮表示车辆允许东西方向通行，D7,D6,D3,D2亮表示车辆允许南北方向通行。用8259芯片，得到CPU的中断响应后，提供中断类型号，从而快速寻找到该中断源的中断服务程序的入口地址，转去执行中断服务程序。实验中： ‘0’表示灯亮，‘1’表示灯灭 通过课程设计要求找出灯亮的规律： 1.东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，延续30秒。 2.30秒钟的最后5秒，东西方向绿灯以频率1HZ闪烁5次，南北方向红灯亮。 3.东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，延20秒。 4.20秒钟的最后5秒，南北方向绿灯以频率1HZ闪烁3次，东西方向红灯亮。 5.循环以上步骤。 通过分析灯亮的规律，总结出如下的功能表： 表2.1 交通灯亮灭功能表 灯 状态 状态1 南北 红D7 1 1 0 0 南北 红D6 1 1 0 0 东西 红D5 0 0 1 1 东西 红D4 0 0 1 1 南北 绿D3 南北 绿D2 东西 绿D1 东西 绿D0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 状态2 状态3 状态4 2.1.2 电路原理 本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。硬件电路由R-S触发器电路、发光二极管模块、8255可编程并行接口模块

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和紧急中断模块8259组成。 2.1.3 设计方法 通过分析8255、8259各端口地址，设计合理的地址译码电路。8259的地址为20H、21H， 8255的端口地址为60H、61H、62H、63H。红、绿灯分别接在8255的A口的高四位和低四位端口，PA0～PA7分别连接到D0～D7来控制8个灯的亮灭，用以模拟交通灯。B口和C口接两个两片数码管显示器进行倒计时。用开关模拟中断信号的产生，则要用到8259芯片。8259的中断请求输入管脚IR7与KK1相连。每按动一次KK2，产生一次中断请求信号。当8259接收到中断请求信号之后，便开始执行中断，实现8个灯的闪烁。 系统的程序设计最关键的就是延时程序的编写，因为要在延时的同时用两个LED数码管同步显示倒计数，这给程序设计带来了难题。现提出如下解决方案：在进入每个状态时，给寄存器CX置初值表示要倒计时的时间，然后开始把CX循环减1，直到0进入下一个状态。在CX减1循环中每循环一次，调用延时1s的子程序DELLAY1S，这样假如在状态0给CX置初值20，则会延时20s；如果在每次调用的延时1s的子程序DELLAY1S中，再调用显示CX的值的子程序LED1给2个LED数码管显示，就实现了与延时同步的倒计数显示。这样就实现了延时与倒计数的同步。 程序主要是由主程序、延时1s子程序DELLAY1S、LED显示CX子程序LED1、中断服务程序IRQ7组成。在主程序中包括对8255初始化、中断程序入口地址的填写、中断IRQ7开放，各种状态的依次处理。 8

3 详细设计 3.1 硬件设计与软件设计 3.1.1 8255A芯片 8255A芯片是一种通用的可编程并行I/O接口芯片。它包含有3个8位端口，称为A口，B口，C口。其中A口包含8个I/O引脚（PA0～PA7）,B口包含8个I/O引脚（PB0～PB7）, C口包含8个I/O引脚（PC0～PC7）。该芯片有3种工作方式，称为0方式，1方式，2方式。 本实验选取8259A的A口、B口、C口都作为输出端口，工作方式选0方式。所以8259A的方式命令字为10000000B，即80H。端口地址为60H～63H。 其初始化编程为： MOV AL，10000000B OUT 63H，AL 图3.1 系统中的8255A芯片 3.1.2 8259芯片 8259A芯片内部含有中断请求寄存器，用来存放由外部输入的中断请求信号IR7～IR0。当某个输入端为高电平时，该寄存器相应位置“1”。本实验中需要从IR7请求中断，因此采用中断屏蔽方式，将IR6～IR0都设为高电平，即将寄存器IR6～IR0置“1”。所以其方式命令字为01111111B，即7FH。端口地址为20H～21H 其初始化编程为： MOV AX,0000H MOV DS,AX ;数据段清零 MOV AX,OFFSET IRQ7 ;装入中断程序入口地址 MOV SI,003CH MOV [SI],AX MOV AX,CS MOV SI,003EH MOV [SI],AX

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POP DS IN AL,21H ;读中断屏蔽寄存器IMR AND AL,7FH OUT 21H,AL ;开放IRQ7 STI ;开中断 3.2 硬件电路的设计与实现 图3.3控制中断实验图 图3.4 硬件设计实验图 3.3软件设计 3.3.1红绿灯时间控制 本实验中有25秒，15秒和5秒的延时，我们先编写一个一秒的延时程序，然后再分别调用这个一秒的延时子程序，MOV CX,25中的cx控制时间，延时一秒子程序如下： 10

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