2022年微机原理与接口技术课程设计实验报告-交通灯控制系统.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 微机原理与接口技术课程设计报告交通灯掌握系统班级：学号：姓名：指导老师：成果：2022 年 7 月 1 日1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录 1 、 课 程 设 计 的 目 的 和 要 求 3 2、系统的主要功能、作用及主要性能指标 1 3 、 总 体 设 计 1 3. 1 基 本 工 作 原 理 1 3. 2 硬 件 总 体 设 计 2 3. 2. 1 硬 件 电 路 设 计 2 3. 2. 2 原 理 及 连 线 图 2 3. 3 软 件 总 体 设

2、计 3 3. 3. 1 主 程 序 流 程 图 3 3. 3. 2 中 断 服 务 子 程 序 流 程 图 4 3. 4 调 试 过 程 4 4、 硬 件 设 计 5 5、 软 件 设 计 5 6 、 系 统 操 作 说 明 8 7、终止语 8 8、参考文献 8 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、 课程设计的目的和要求课程设计的目的和意义：微机原理与接口技术是运算机、电子类专业的专业基础课；在课程体系种占有 重要的位置； 课程设计的目的是协作平常的教学和试验,以达到巩固和消化课堂教学内 容,进一步加强综合应

3、用才能,启示创新思维的目的；是培育同学综合素养,提高动手 才能,提高发觉问题和解决问题才能的重要阶段；课程设计的基本要求：接口设计： 依据所选题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路；程序设计：要求画出程序流程图, 设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释；课程设计说明书：a、本次课程设计的目的和意义；b、设计报告：字数约1设计题目；20003000 字（不包括程序清单） ,内容包括：2 系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标；3 总体设计方案、工作和组成原理（框图）或设计说明、采纳的技术路线等；4 系统设计：接口电路设计,程序设计（程序流程图和程序清单及注释）以及 其他有关的理论分析

4、和运算；5 设计总结：对整个设计工作过程进行归纳和综合,对设计中所存在的问题和 不足进行分析和总结,提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的熟识、收 获和提高；c、作品的使用或操作说明；d、设计图纸或图表 （如接口电路原理图等） ；装订时将课程设计说明书附在封面的 3 页之后；二、 系统的主要功能、作用及主要性能指标 依据时间掌握原就,利用并行接口和定时器,采纳时间中断方式设计一套十字路口的交通灯治理系统,通行时间（或禁止时间）25 秒,预备时间 5 秒,在预备时间里黄灯闪耀 5 次,闪耀频率为 0.5 秒,周而复始；可利用 口电路 ；8255、8253、8259 等接三、 总体设计1、基

5、本工作原理3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设有一个十字路口, 1、3 为南,北方向, 2、4 为东,西方向； 初始化之后,1、3 路口的绿灯亮,2、4 路口的红灯亮,1、3 路口方向通车；推迟一段时间（ 30秒）后,1、3 路口的绿灯熄灭,而 1、3 路口的黄灯开头闪耀；闪耀 3 次（延时 3秒）后,1、3 路口的红灯亮,同时 2、4 路口的绿灯亮,2、4 路口方向开头通车； 推迟一段时间（ 30 秒）后, 2、4 路口的绿灯熄灭,而黄灯开头闪耀；闪耀 3次（延时 3 秒）后,再切换到 1、3 路口方向；之后

6、,重复上述过程2 、硬件总体设计（1）硬件电路设计各芯片主要管脚的功能如下：8255A PC0:和 8253 的 OUT0 端相与后得到黄灯信号,其中 1 表示亮, 0 表示暗PC1:表示绿灯信号,其中 PC2:表示红灯信号,其中1 表示亮, 0 表示暗 1 表示亮, 0 表示暗PC3:和 8253GATE1端相连,为时器 1 的门控型号 PC4: 和 8253GATE2 端相连,为时器 2 的门控型号 PA0PA7,PB0PB7:可接两个 8 段 LED 显示器,用于显示当前等亮时间 8253：定时器 0：输入信号设为 10KHZ,工作在方式 3,输出为 1HZ 方波,OUT0 和 PC0

7、相与得到黄灯信号；定时器 1：输入信号为 OUT0,工作站方式 2,计数初值为 30,实现推迟30S 后产生中断；掌握字为：01010100 2,计数初值为3,实现推迟定时器 2：输入信号为 OUT0,工作站方式3S 后产生中断；掌握字为： 10010100 8259：采纳边沿触发,没有级联,需要设（2）原理及连接图4 ICW1,ICW2,ICW4, 不用 ICW3 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 、软件总体设计系统流程图如下图所示：5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学

8、习资料 - - - - - - - - - 中断服务流程图如下图：4. 调试过程1 、依据硬件线路设计将硬件的线路连好；（2）、依据软件设计的程序流程图编好原程序；（3 ）、将程序在 PC 机上编译通过,并将 四、 硬件设计PC 机与硬件连好,进行连接和运行调试；介绍本系统所选用的各种芯片的引脚、功能、相应的命令字掌握格式；8255 芯片引角图8259 芯片引角图8253 芯片引角图6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）8255A 的掌握字：8255A 方式挑选掌握字端口 C 按位置 1/复 0 掌握2825

9、9A 的操作命令字OCW1: A0 D7 D6 M7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M1 M0 1 注 ： M7 M6 M5 M4 M3 M2 M0 分别对应IR7IR0 OCW2: A0 D7 D6 R D5 SL D4 D3 D2 D1 D0 L1 L0 0 EOI 0 0 L2 优先级方式掌握位打算了 OCW2 中 L2L0 位是否有效当 SL 时,IRSL为有效用来指定SL0,L2 L0 无效OCW2 选定的操作作用于哪一级7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 码；（3）8253 命令字的格式：D7

10、D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD 00 计数器 0 00 计数器锁存读命令000 方式 0 D0=0 按二进制格式计数01 计数器 1 01 只读 /写低字节001 方式 1 D0=1 按 BCD 码格式计数10 计数器 2 10 只读 /写高字节*10 方式 2 11 非法11 先读 /写低字节*11 方式 3 ,后读 /写高字节100 方式 4 101 方式 5五、 软件设计源程序清单：源程序（带注释）：AD1_8253 EQU 00D0H AD2_8253 EQU 00D1H AD3_8253 EQU 00D2H AD4_

11、8253 EQU 00D3H AD1_8255 EQU 00C0H AD2_8255 EQU 00C2H AD3_8255 EQU 00C4H AD4_8255 EQU 00C6H AD0_8259 EQU 00A0H AD1_8259 EQU 00A1H DATA SEGMENT OLDOC1 DD . OLDOC2 DD . R_G DB 0H ;下一次应当亮红灯,仍是绿灯,0绿,-1红；DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE MAIN: MOV AX,DATA MOV DS,AX ;- ;中断服务程序 ;函数名： RED_GREEN ;

12、功 能：当红绿亮完后设置系统状态 RED_GREEN PROC FAR 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - PUSH AX STI MOV AL,R_G NOT AL ;将 R_G 取反MOV R_G,AL MOV AL,00000010B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000100B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000001B ;PC1 置 0,即绿灯变暗 ;PC2 置 0,即红灯变暗 ;PC0 置 1,即黄灯变亮OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000

13、110B ;PC3 清 0,GATE1 低电平,计数器 1 暂停计数 OUT AD4_8255,AL MOV AL,00001001B ;PC4 置 1,GATE2 高电平,计数器2 开头计数CLI POP AX IRET RED_GREEN ENDP ;函数名： YELLOW ;功 能：当黄灯亮完后设置系统状态 YELLOW PROC FAR PUSH AX STI MOV AL,R_G CMP AL,0H JNE CHANGE_RED MOV AL,00000011B ;PC1 置 1,即绿灯亮 OUT AD4_8255,AL JMP ENDCHANGE CHANGE_RED: MOV A

14、L,00000101B ;PC2 设置 1,即红灯亮 OUT AD4_8255,AL ENDCHANGE: MOV AL,00000000B ;PC0 清零,即黄灯暗 MOV AL,R_G NOT AL ;将 R_G 取反 MOV R_G,AL OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000111B ;PC3 置 1,gate1高电平,计数器 1 开头计数 OUT AD4_8255,AL MOV AL,00001000B ;PC4 置 0,gate2低电平,计数器2 暂停计数CLI POP AX 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - -

15、 - - - - - - - IRET YELLOW ENDP ;- ;初始化 8253 MOV AL,00010111B OUT AD4_8253,AL MOV AL,01010100B OUT AD4_8253,AL MOV AL,10010100B ;定时器 0,方式 3,BCD 计数,初值 10000 ;定时器 1,工作方式 2,2 进制计数,初值 30 ;定时器 2,工作方式 2,2 进制计数,初值 3 MOV AL,00H ;给定时器 0 付初值 0,表示最大值 10000 OUT AD1_8253,AL MOV AL,1EH OUT AD2_8253,AL ;给定时器 1 付初值

16、 30 MOV AL,03H ; 给定时器 2 付初值 30 OUT AD3_8253,AL ;- ;初始化 8255 ;8255 各口都工作在方式0,都作为输出口MOV AL,10000000B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000000B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000010B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000101B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00000111B OUT AD4_8255,AL MOV AL,00001000B OUT AD4_8255,AL ;将 PC0 清零,即黄灯暗 ;将 PC

17、1 清零,即绿灯暗 ;将 PC2 置 1,即红灯亮 ;将 PC3 置 1,即定时器 1 开头计时 ;将 PC4 清零 0,即定时器 2 暂停计时;- ;初始化 8259 MOV AL,00010011B ;边沿触发,要用ICW4,没有级联,不用ICW3 OUT AD0_8259,AL JMP SHORT $+2 ;I/0 端口延时08H MOV AL,00001000B ;ICW2, 设置中断向量,起始中断向量为out AD1_8259,AL ;即 IR6,IR7 的中断类型号分别是0EH,0FH MOV AL,00010001B ;ICW4, 特别全嵌套,非缓冲方式,正常终止;- ;写入 I

18、R6 中断处理程序 YELLOW MOV AX,350EH INT 21H MOV WORD PTR OLDOC1,BX 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - MOV WORD PTR OLDOC1+2,ES MOV AX,CODE MOV DS,AX MOV DX,OFFSET YELLOW MOV AX,250EH INT 21H ;- ;写入 IR7 中断处理程序 RED_GREEN MOV AX,350FH INT 21H MOV WORD PTR OLDOC2,BX MOV WORD PTR OLDO

19、C2+2,ES MOV AX,CODE MOV DS,AX MOV DX,OFFSET RED_GREEN MOV AX,250FH INT 21H ;- EXIT: MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END MAIN 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；点亮；21 分钟后,东西方向的黄灯闪耀 5 秒钟,；此时南北方向仍维护红灯3东西方向的黄灯闪耀 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；420 秒钟后,转为南北方向的黄灯闪耀 5 秒钟,此时东西方向仍维持红灯点亮；5南北方向的黄灯闪耀5 秒钟后,东西方向的绿灯

20、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；六、系统操作说明七、终止语本次课程设计的总结与体会：11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 微机原理与接口技术是一门很好玩的课程,任何一个运算机系统都是一个复杂的 整体,学习运算机原理是要涉及到整体的每一部分；争论某一部分原理时又要涉及到其 它部分的工作原理；这样一来,不仅不能在短时间内较深化懂得运算机的工作原理,而 且也很难孤立地懂得某一部分的工作原理；所以,在循序渐进的课堂教学过程中,我总 是处于“ 学会了

21、一些新学问,弄清了一些原先保留的问题,又显现了一些新问题” 的循 环中,直到课程终止时,才把保留的问题基本搞清晰；学习该门课程学问时,其思维方法也和其它课程不同,该课程偏重于工程思维,详细地说,在明白了微处理器各种芯片的功能和外部特性以后,剩下额是如何将它们用 于实际系统中,其制造性劳动在于如何用运算机的有关技术和厂家供应的各种芯片,设 计有用的电路和系统,再配上相应的应用程序,完成各种实际应用项目；这次试验并不是很难,主要的困难来自对程序的懂得；功夫不负有心人,经过多个 人的合作和努力, 我们最终对试验的原理有了清晰的熟识；虽然很多模块单元没有用到,但是就系统功能来说,我觉得我们做的仍是不错

22、的；这次课设却让我们对试验芯片有了足够的明白,让我们知道了试验芯片的用法；而且它仍让我们对自己动手写程序来掌握芯片的运作有了肯定的基础；虽然只是一个小型的课 程设计,但是通过学习和操作,我们对有关接口的学问将会有一个更广泛的熟识,而且 它对我们以后的学习也会有帮忙的；试验中个人的力气是不及群体的力气的,我们几个人分工合作,做事的效率高了很多；虽然有时候会为了一些细节争辩不休,但最终得出的总是最好的结论；而且试验也教会 我们在团队中要善于与人相处,与人共事,不要一个人解决全部问题；总之,这次课程设计对于我们有很大的帮忙,通过课程设计,我更加深化地懂得了,微机原理课程上讲到的各种芯片的功能,以及引

23、脚的作用,同时加深了对于主要芯片的应用的熟识,同时在试验室的环境里熟识了汇编程序的编写过程和运行过程,最终仍提 高了自己的动手才能；感谢老师的尽心指导；这个设计过程中,我遇到过很多次失败的考查,就比如,自己对实际生活中的交通秩序的不明白给整个设计带来的困扰,真想要就此罢休, 然而,就在想要舍弃的那一刻,我明白了,原先结果并不那么重要,我们更应当注意的是这一整个过程；于是,我坚持 了下来；当然最终,这个设计很胜利,主要表达在,这一整个系统,几乎没有参考任何书,程序由自己独立完成,与用8255 来制作的交通灯掌握系统相比,程序简洁易读,结构清晰,最重要的是成本低；在设计一个系统,除了达到所要求的性能指标以外,成 本也是很重要的一个指标；成本的高低也打算了产品的适用性；八、参考文献1.微机原理与接口技术 ,洪永强,北京：科学出版社,2004 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.微机原理与接口技术 ,雷丽文、朱晓华、蔡征宇、缪均达,北京：电子工业出版社 1997；3.微型运算机系统原理及应用 ,周明德,北京：清华高校出版社,1998；4.微机原理与接口技术 （其次版）,倪继烈,刘新民主编, 电子科技高校出版社, 2004；13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页