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微机原理及接口技术课程设计交通灯

序言
十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。 目前，有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能够根据十字路口两个方向上车辆动态状况，自动判断红绿灯时间间隔，以保证最大车流量，减少道口的交通堵塞。但是却不像定时控制，能用数字显示器显示当前灯色剩余时间，以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作，及时停车或启动。
本次课程设计采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。

目录

一、实验目的………………………………………………………………………………………3
二、实验内容………………………………………………………………………………………3
三、交通信号灯实时控制和管理的总体设计……………………………………………………4
（一） 芯片选择及端口选择……………………………………………………………4
（二） 实验连接线路图及相关说明……………………………………………………5
（三） 设计思想…………………………………………………………………………6
（四） 设计流程图………………………………………………………………………7
四、实验环境及条件………………………………………………………………………………9
五、源程序清单……………………………………………………………………………………9
（一） 初始化主程序……………………………………………………………………9
（二） 中断服务程序……………………………………………………………………11
六、程序运行结果………………………………………………………………………………13
七、课程设计总结…………………………………………………………………………………13
八、参考文献………………………………………………………………………………………15

微机原理及接口技术课程设计

一、实验目的
⒈ 了解交通灯管理的基本工作原理
⒉ 熟悉8259A中断控制器的工作原理和应用编程
⒊ 熟悉8255A并行接口的各种工作方式和应用
⒋ 熟悉8253计数器/定时器的工作方式及应用编程，掌握利用软硬件相结合定时的方法
⒌ 掌握多位LED显示问题的解决

二、实验内容
本次课程设计的内容为交通信号灯的实时控制和管理。
某交通干线车行道和人行横道的交通信号灯设置如图所示：

车行道

车行道 车行道

车行道

其中： 表示红灯、 表示黄灯、 表示绿灯
具体要求如下：
1．东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；
2．1分钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。在南北方向亮红灯期间，在2位数码管上显示计数值（每秒减1），从65减为0。
3．东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行20秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；
4．南北方向放行20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。
5．南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，再转为东西方向车辆放行1分钟。如此循环重复。

三、交通信号灯实时控制和管理的总体设计
㈠ 芯片选择及端口选择
1．用实验系统8255A实现对信号灯的控制（所用端口自定）；2位数码显示用8255A实现控制。
2. 用实验系统8235的计数器2定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断，以实现要
求的1分钟、5秒钟和20秒的定时。
实验系统8235的计数器2的CLK2接OPCLK，频率为1.19318MHZ；GATE2已接 +5V；
定时采用软硬件相结合的方式实现。
⒊ 用实验系统的发光二极管模拟红绿灯。
注：8259A的端口地址为：218H、219H
8255A的端口地址为：端口A-200H、端口B-201H、端口C-202H、控制端口-203H
8253的端口地址为：计数器0-208H、计数器1-209H、计数器2-20aH、控制寄存器0-20bH。

㈡ 实验连接线路图及相关说明
（1）线路图

+5v
8259A

IRQ0 ○ ○

INTR INTR
INTA INTA

○
2.5MHZ
◎表示发光二极管

○ ○
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
○ ○

○ 试验箱交通灯组

片选信号引脚连接
8259A的片选信号引脚连接：218－21F
8255A的片选信号引脚连接：200－207
8253 的片选信号引脚连接：208－20F

（三）设计思想

设计数器0的计数初值为25000，由于CLK0接脉冲信号，频率为2.5MHZ，所以每10ms中断一次。利用CX对不同的状态时间计数，用来实现计数器0对1分钟，20秒钟，5秒钟的定时。中断子程序分为数码显示刷新部分和红绿黄灯各种状态切换部分。每进入中断即刷新LED显示。用对于东西车道和南北车道黄灯闪烁利用标志位判断实现，满足比较条件就暗，不满足条件就亮。

（四）设计流程图
主程序流程图：

中断服务程序流程图：

四、实验环境及条件
⒈超想—3000TB综合实验/仿真系统
⒉导线
3.微机原理及接口技术试验箱

五、源程序清单
⒈本次设计中，选用8235的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ0请求中断。设置8253的计数器0每10ms请求一次中断，工作于模式3；8255的A端口控制交通灯；数码管驱动程序采用指导老师提供的程序。

初始化程序：
DATA SEGMENT
LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ；存放七段代码表
DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H
D1 EQU 10H
D2 EQU 200H ；8255A端口A
EA EQU 200H ；8259端口地址
EE EQU 203H
CONTROL EQU 20bH ；8253端口地址
COUNT0 EQU 208H
COUNT1 EQU 209H
COUNT2 EQU 20aH
Z8279 EQU 222H
D8279 EQU 220H
LEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示外部译码八位显示
LEDFEQ EQU 38H ;扫描频率
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
CONT DB 0
CONT1 DB 0
CONT2 DB 0
BKSD DB 0
BKAD DB 0
BKDA DB 0
TEMP DB 0
;*******************************************
START:
MOV AX,0
MOV DS,AX
MOV AX,OFFSET IRQ0
ADD AX,2000H
MOV SI,0FH*4
MOV [SI],AX
MOV AX,0
MOV [SI+2],AX
IN AL,218H
AND AL,7FH
OUT 219H,AL
CLI

MOV AL,80H ;初始化8255
OUT EE,AL
MOV AL,00
OUT EA,AL
MOV AL,0f0H
OUT EA,AL

MOV DX,218H ;8259初始化
MOV AL,00010010b
OUT DX,AL
MOV AL,08H
MOV DX,219H
OUT DX,AL

MOV DX,203H ;设置为全输出
MOV AL,80H
OUT DX,AL
MOV DX,200H
MOV AL,0ffh
OUT DX,AL ;清LED
MOV DX,200H ;全红
MOV AL,0F0H
OUT DX,AL

MOV AL,00110110b ；初始化 8253
OUT CONTROL,AL
MOV AX,2500
MOV DX,COUNT0
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT COUNT0 ,AL
MOV AX,DATA
MOV DS,AX

中断服务程序：
A1: STI
HLT
JMP A1
IRQ0: ；写数码管程序，暂缺
JMP COMPARE
COMPARE:CMP DL,0
JZ STATE0
CMP DL,1
JZ STATE1
CMP DL,2
JZ STATE2
CMP DL,3
JZ STATE3

STATE0: ；状态0：东西红南北绿
mov al,01011010b
out D2,al
DEC SI
JNZ CHANGE1
DEC DH
MOV SI,100
CHANGE1:DEC CX
CMP CX,0
JNZ M0
MOV CX,500
STATE1: DEC DI ；状态1：东西方向黄灯闪烁，南北绿灯
CMP DI,0
JNZ SHINE1
MOV AL, 00001010b ；东西灭，南北绿
OUT D2,AL
MOV DI,50
JMP CHANGE
SHINE1: MOV AL,11111010B ；东西黄，南北绿
OUT D2,AL
CHANGE: DEC SI
JNZ CHANGE2
DEC DI
MOV SI,100
CHANGE2:DEC CX
CMP CX,0
JNZ M1
MOV CX,2000
MOV DH,25
STATE2: MOV AL,10100101b ；状态2：东西绿灯，南北红灯
OUT D2,AL
DEC SI
JNZ CHANGE3
DEC DH
MOV SI,100
CHANGE3:DEC CX
CMP CX,0
JNZ M2
MOV CX,500
STATE3: DEC DI ；状态3：东西绿灯，南北黄灯闪烁
CMP DI,0
JNZ SHINE2
MOV AL,10100000B ；东西绿灯，南北灭
OUT D2,AL
MOV DI,50
JMP SOURCE
SHINE2: MOV AL,10101111B ；东西绿，南北黄
OUT D2,AL
SOURCE: DEC SI
JNZ CHANGE4
DEC DH
MOV SI,100
CHANGE4:DEC CX
CMP CX,0
JNZ M3
MOV CX,6000
MOV DH,65
M0: MOV DL,0 ；下次进入状态0
JMP EXIT
M1: MOV DL,1 ；下次进入状态1
JMP EXIT
M2: MOV DL,2 ；下次进入状态2
JMP EXIT
M3: MOV DL,3 ；下次进入状态3
EXIT: MOV AL,20H
OUT 218H,AL
IRET
CODE ENDS
END START

六、程序运行结果

1．即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟；
2．1分钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，。此时南北方向仍维持红灯点亮。
3．东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟；
4． 20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，此时东西方向仍维持红灯点亮。
5．南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟。如此循环重复。
6. 由于数码显示模块没有完成，数码管没有倒计时显示。

七、课程设计总结
1、软件延时与定时器计时
软件延时，设计简单，使用方便，但是无法进行精确计时，无法在实际应用中进行使用，本次设计采用了，定时器0进行计时，每10ms产生一个脉冲信号，可以准确的计时并方便8段数码管进行显示

2、使用中断的好处
使用中断比较麻烦，在试验中需要两次加载初始化程序和中断服务程序，并且需要手工指定中断服务地址和中断向量号；但是使用中断可以进行多样化设计，强化程序功能与执行效率。
在本设计中程序每10MS请求一次中断，实现精确定时与数码管显示刷新。

3、团队合作
在产品或项目开发中，团队合作是非常重要的，在对设计进行模块划分、统一变量之后，分别设计不同设计然后进行整合，这样进行开发是非常快速简单的。

4、关于本次设计
在本次设计中，使用了8259A中断控制器、8253计数器、8255可编程并行接口实现了，对南北、东西方向交通的分别计时、分别控制，但是程序没有实现对双向交通的数码显示，数码显示模块空缺，我们会尽快将程序补全，使其具有完整的交通灯功能，程序电子文档:http://kyhut.com/download/weiji.rar。与其他设计相比，并非复制并修改老师的代码，做到了自主设计，在设计中掌握的计算机接口设计的基本方法、锻炼了团队合作的能力。
在此次设计中体也会到了交流与保护知识专利的重要性，在千篇一律的设计中，显示自己的特色，在实用性和执行效率间取得平衡，是设计的关键所在，本次设计由于不熟悉试验箱8段代码管的线路，未能进行数码倒计时显示，这是设计的遗憾，未能很好的借鉴老师提供的代码，是本次设计不能完美的原因。

2005.12.22

参考文献：
1、16/32位微机原理、汇编语言及接口技术（第二版） 机械工业出版社 钱晓捷、陈涛
2、微机原理与接口技术课程设计 机械工业出版社 宋杰等
3、微型计算机接口技术及应用 华中科技大学出版社 刘乐善

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