1、<p>　　微型計算機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計報告書</p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、</p><p>　　完成日期： 2011年12月12日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1節(jié) 交通燈的設(shè)計要求1</p><p>　　1.1分析設(shè)計要求1</p><p>　　1.2方案比較及評估論證1</p>&

3、lt;p>　　1.3 系統(tǒng)原理2</p><p>　　第2節(jié) 各個器件的組成框圖3</p><p>　　2.1 8255的組成框圖3</p><p>　　2.2 8253的引腳圖及功能4</p><p>　　2.3 74LS138譯碼器的引腳及功能5</p><p>　　第3節(jié) 組成部分介紹6<

4、/p><p>　　3.1 電路設(shè)計7</p><p><b>　　3.1 流程圖8</b></p><p>　　3.2 程序代碼9</p><p>　　第4節(jié) 總電路圖及原理14</p><p>　　第5節(jié) 調(diào)試記錄及結(jié)果分析15</p><p><b>　

5、　第6節(jié) 總結(jié)15</b></p><p>　　第7節(jié) 參考文獻16</p><p><b>　　交通燈的設(shè)計要求</b></p><p>　　一. 設(shè)計任務(wù)及要求：             

6、60;            </p><p><b>　　交通信號燈的控制：</b></p><p>　　1．通過8255A并口來控制LED發(fā)光二極管的亮滅。</p><p>　　2．A口控制紅燈，B口控制黃燈，C口控制綠燈

7、。</p><p>　　3．輸出為0則亮，輸出為1則滅。</p><p>　　4．用8253定時來控制變換時間 。</p><p>　　要求：設(shè)有一個十字路口，1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個路口的紅燈全亮。之后，1、3路口的綠燈亮，2、4路口的紅燈亮，1、3路口方向通車。延遲30秒后，1、3路口的綠燈熄滅，而1，3路口的黃燈開始閃爍（1

8、HZ）。閃爍5次后，1、3路口的紅燈亮，同時2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車。延遲30秒時間后，2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍。閃爍5次后，再切換到1、3路口方向。之后，重復(fù)上述過程。</p><p>　　根據(jù)要求，我所設(shè)計的系統(tǒng)主要主要是基于普通的十字路口，交通燈的控制分為東西和南北兩組，每組用紅、黃、綠進行交通管理，除了基本的功能外，還添加了七段譯碼器時間顯示模塊和一種緊急情況處理模塊，比方說

9、急救車恰好遇到了紅燈，可通過控制，讓急救車所在的干道盡快變成綠燈而通車。</p><p>　　二．方案比較及評估論證:</p><p>　　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(xiàn)方法可分為兩種方案：</p><p><b>　　方案一：</b&

10、gt;</p><p>　　設(shè)8253各口地址分別為：設(shè)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。</p><p>　　黃燈閃爍的頻率為1HZ，所以想到由8253產(chǎn)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(nèi)，8253將方波信號輸入或門使黃燈閃爍。</p><p>　　由于計數(shù)值最大

11、為65535,1MHZ/65536的值遠大于2HZ,所以采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式,8253通道0的clock0輸入由分頻器產(chǎn)生的1MHZ時鐘脈沖，工作在方式3即方波發(fā)生器方式，理論設(shè)計輸出周期為0.01s的方波。1MHZ的時鐘脈沖其重復(fù)周期為T=1/1MHZ=1s，因此通道0的計數(shù)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(shù)器工作在方式

12、1，計數(shù)初值3000=BB8H既30s，計數(shù)到則輸出一個高電平到8255的PA7口，8255將A口數(shù)據(jù)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(fā)生器方式，其計數(shù)初值為100=64H，將黃燈的狀態(tài)反饋到8055的端口PB7和PC7，同樣輸入到8086，8086通過兩次檢測端口狀態(tài)可知黃燈的狀態(tài)變化，計9次狀態(tài)變化可完成5次閃

13、爍。</p><p>　　三個通道的門控信號都未用，均接＋5V即可。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　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。</p><p>　　顯然

14、如方案一一樣一個計數(shù)器無法完成,所以采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式,將計數(shù)器0的輸出OUT0接到計數(shù)器1的輸入端CLK1,CLK0=1MHZ,計數(shù)值為50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ,記數(shù)值=10,OUT1=2HZ。并且計數(shù)器0工作于方式3用于產(chǎn)生方波信號，計數(shù)器1工作方式2，產(chǎn)生負脈沖信號，計數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC5口，用于讀取負脈沖個數(shù)，以完成計時功能。 8086及8255設(shè)置

15、同方案一，8086則每隔0.5秒變換一次黃燈的狀態(tài)，持續(xù)五次，完成閃爍的功能。</p><p>　　經(jīng)比較，方案二8086在黃燈閃爍時需頻繁發(fā)送數(shù)據(jù)到8255，加重了系統(tǒng)的負擔，因此我決定采用方案一。</p><p><b>　　三．系統(tǒng)原理</b></p><p><b>　　工作原理說明：</b></p>

16、<p>　　此方案是通過并行接口芯片8255A和8086計算機的硬件連接，以及通過8253延時的方法，來實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制。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。</p><p>　　8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D

17、0~D7，AD8~AD15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(chǎn)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(chǎn)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

18、綠燈的轉(zhuǎn)換由軟件編程實現(xiàn)。</p><p>　　第二節(jié) 各個器件的組成框圖</p><p>　　一．8255的引腳功能</p><p>　　8255 可編程外圍接口芯片是 Intel 公司生產(chǎn)的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三個并行接口，并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與I/O 設(shè)備或被控制對象之間傳遞信息。CPU 和接口之間 的數(shù)據(jù)傳送總是并行的，及

19、可以同時傳遞8位、16位、32位等。用+5V單電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0——基本輸入/輸出方式、方式1——選通輸入/輸出方式、方式2——雙向選通工作方式。8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖1所示：</p><p>　　8255工作方式控制字和C口按位置位/按位復(fù)位控制字格式如下圖2所示：</p><p>　　二．8253的引腳及其功能8253由以下幾個部分組成：</p>

20、;<p>　　(1) 數(shù)據(jù)總線緩沖器(8位、三態(tài)、雙向)；(2) 讀/寫控制邏輯；CS：片選信號，低電平有效；RD：讀信號，低電平有效；WR：寫信號，低電平有效A1A0：端口選擇信號(3) 三個通道( 0 ~ 2)；</p><p>　　(4) 一個控制寄存器； </p><p>　　當A1A0分別為00 01 10 11時分別選中三個通道和控制字寄存器在8088系統(tǒng)中

21、，8088的A1A0分別與8253的A1A0相連在8086系統(tǒng)中，通常將8253的8位數(shù)據(jù)線與8086的低8位相連，即使用偶地址，所以8086的A2A1分別與8253的A1A0相連Intel 8253是一片具有三個獨立的16位計數(shù)器通道的可編程定時器/計數(shù)器芯片。 </p><p>　　每個通道包括：8位控制字寄存器、16位計數(shù)初值寄存器、減一計數(shù)器和輸出鎖存器。作定時器用：其CLK端上的輸入脈沖應(yīng)是標準的、精確

22、的；作計數(shù)器用：對其CLK端上的脈沖計數(shù)，脈沖寬度可以不等。采用減一計數(shù)器，為0時，從OUT端上輸出一個脈沖定時時間 = 時鐘脈沖周期X預(yù)置的計數(shù)初值 每個通道：CLK計數(shù)脈沖或標準脈沖輸入端　OUT計數(shù)值為0時輸出一個脈沖　GATE允許端，當GATE=1時允許計數(shù)。</p><p>　　三．74LS138譯碼器的引腳及功能</p><p>　　74LS138譯碼器引腳圖，邏輯圖及功能表如

23、下：</p><p>　　73LS138真值表如下：</p><p>　　由真值表知，當 S1=0或 時，譯碼器處于禁止狀態(tài)，輸出 、 、 、 全為1；當， 0時，譯碼器被選通，處于工作狀態(tài)，譯碼器輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系為    </p><p>　　第三節(jié) 組成部分介紹</p><p><b>　

24、　一．電路設(shè)計</b></p><p>　　1、計時功能實現(xiàn)邏輯：</p><p>　　通過8253計數(shù)器0和計數(shù)器1級聯(lián)實現(xiàn)準確定時；用8255的A口低六位控制東西、南北路口交通燈的狀態(tài)；燈的亮滅可直接由8086輸出0，1控制。用8259A管理可屏蔽中斷即開機初始化。</p><p>　　采用兩個計數(shù)器級聯(lián)的方式, 并且計數(shù)器0工作于方式3用于產(chǎn)生方波

25、信號，計數(shù)器1工作方式0，計數(shù)到時高電平信號。計數(shù)器1的輸出端OUT1接入8255芯片的PC0口，通過查詢8255的C口的值，以完成計時功能。將計數(shù)器0的輸出OUT0接到計數(shù)器1的輸入端CLK1,而CLK0的輸入采用1.19MHZ的時鐘頻率, 計數(shù)器0計數(shù)初值為59499=0E86BH,則OUT0=20HZ, 即計數(shù)器1的時鐘頻率為20HZ。</p><p>　　當計數(shù)器1的記數(shù)初值為9時,0.5S后OUT1輸出

26、一高電平。8086通過讀取8255C口的值，來決定對A口寫入的數(shù)據(jù)。因此每隔0.5秒8086變換燈的狀態(tài)，持續(xù)6次即完成3秒的閃爍功能。</p><p>　　當計數(shù)器1的記數(shù)初值為899時,45S后OUT1輸出一高電平。通過查詢8255的C口PC0的狀態(tài)改變，達到延時45秒的作用。同理計數(shù)器1的計數(shù)初值分別為59、799時，分別為3、40秒的延時。</p><p><b>　　譯

27、碼電路設(shè)計</b></p><p>　　通過分析8259、8253、8255各端口地址，設(shè)計合理的地址譯碼電路。8259的地址為20H、21H,8253的地址為40H、41H、42H、43H，8255的端口地址為0F0H、0F1H、0F2H、0F3H。故芯片的地址只與8086的地址的低8位有聯(lián)系，不妨設(shè)高十二為全為1將它們相與后作為38譯碼器的始能信號E3。再分析發(fā)現(xiàn)8259、8253、8255各端口

28、地址的低八位其中D2、D3均為0，將8086的地址總線的D2、D3作為38譯碼器的始能信號E1、E2。將8086的地址總線的D0、D1分別與8253和8255的A0、A1連接，利用D4、D5、D6、D7構(gòu)成譯碼電路。將8086的地址總線的D0與8259的A0連接，利用D2、D4、D5、D6、D7通過38譯碼器構(gòu)成譯碼電路。具體見下圖所示：</p><p><b>　　二．流程圖</b><

29、;/p><p><b>　　三．程序代碼 </b></p><p>　　DATA SEGMENT; 設(shè)置數(shù)據(jù)段，以及端口地址分配</p><p>　　PORTA EQU 218H</p><p>　　PORTB EQU 219H</p><p>　　PORTC EQU 21AH</p

30、><p>　　PTCON8255 EQU 21BH</p><p>　　PORT0 EQU 238H</p><p>　　PORT1 EQU 239H</p><p>　　PORT2 EQU 240H</p><p>　　PTCON8253 EQU 241H</p><p>

31、　　DATA ENDS</p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME DS : DATA, CS : CODE</p><p>　　INIT: MOV AX, DATA</p><p>　　MOV DS, AX</p><p>　　MOV DX, PTCON8253&

32、lt;/p><p>　　MOV AL,36H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,PORT0</p><p>　　MOV AX,2710H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV AL,AH</p><

33、p>　　OUT DX,AL; 通道0工作方式3 周期0.01s</p><p>　　MOV DX, PTCON8253</p><p>　　MOV AL,71H</p><p>　　OUT DX,AL; 通道1工作方式1</p><p>　　MOV DX, PTCON8253</p&g

34、t;<p>　　MOV AL,96H</p><p>　　OUT DX,AL</p><p>　　MOV DX,PORT2</p><p>　　MOV AL,64H</p><p>　　OUT DX, AL; 通道2工作方式3 周期1s 8253初始化完成</p><p>　　M

35、OV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL ,80H</p><p>　　OUT DX, AL; 8255初始化 A，B，C口均工作在方式0</p><p>　　MOV DX, PORTA</p><p>　　MOV AL, 0</p><p>　　OUT DX,

36、AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　MOV AL, 0FH</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　MOV AL, 0FH</p><p>　　OUT DX, AL;

37、 燈初始化完成</p><p>　　STA: MOV DX, PORTA</p><p>　　MOV AL, 0A0H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　MOV AL, 0F0H</p><p>

38、　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　MOV AL, 50H</p><p>　　OUT DX, AL; 1，3綠燈亮，2，4紅燈亮</p><p>　　MOV DX ,PORT1</p><p>　　MOV AX, 0BB8H</p

39、><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV AL, AH</p><p>　　OUT DX, AL; 8253通道1賦值 開始計時</p><p>　　SCAN1 : MOV AL,0</p><p>　　MOV DX, PTCON8255</p><p>

40、;　　MOV AL, 90H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTA</p><p>　　IN AL, DX</p><p>　　AND AL, 0FH</p><p>　　CMP AL, 1</p><p>　　JNZ SCAN1

41、； 掃描PA7口</p><p>　　FLA1: MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL, 80H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　MOV AL, 0F0H</p>

42、<p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　MOV AL, 50H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV CX ,0</p><p>　　TEST1: MOV DX, PTCON8255； 檢

43、測PB7</p><p>　　MOV AL, 82H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　IN AL ，DX</p><p>　　AND AL, 0FH</p><p>　　MO

44、V AH, AL</p><p>　　MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL, 82H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　IN AL ,DX</p><p>　　AND AL,

45、 0FH</p><p>　　XOR AL, AH</p><p>　　ADD CL, AL</p><p>　　CMP CL ,9</p><p>　　JNZ TEST1; 閃爍5次</p><p>　　MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV

46、AL, 80H</p><p>　　OUT DX ,AL</p><p>　　MOV DX, PORTA</p><p>　　MOV AL, 50H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　MOV AL, 0F0H

47、</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　MOV AL, 0A0H; 1，3紅燈亮，2，4綠燈亮</p><p>　　MOV DX ，PORT1</p><p>　　MOV AX, 0BB8H</p><p>

48、　　OUT DX ,AL</p><p>　　MOV AL, AH</p><p>　　OUT DX, AL; 8253通道1賦值 開始計時</p><p>　　SCAN2: MOV AL, 0</p><p>　　MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL, 90H&

49、lt;/p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTA</p><p>　　IN AL, DX</p><p>　　AND AL,0 FH</p><p><b>　　CMP AL,1</b></p><p>　　JNZ SCA

50、N2</p><p>　　FLA2: MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL, 80H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　MOV AL, 0F0H</p><p>　　OU

51、T DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTB</p><p>　　MOV AL, 0A0H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　TEST2: MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV AL, 88H</p><p>

52、;　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　IN AL, DX</p><p>　　AND AL, 0FH</p><p>　　MOV AH, AL</p><p>　　MOV DX, PTCON8255</p><p>　　MOV

53、 AL, 88H</p><p>　　OUT DX, AL</p><p>　　MOV DX, PORTC</p><p>　　IN AL, DX</p><p>　　AND AL, 0FH</p><p>　　XOR AL, AH</p><p>　　ADD CL, AL</p&g

54、t;<p><b>　　CMP CL, 9</b></p><p>　　JNZ TEST2; 閃爍5次</p><p>　　CODE ENDS </p><p><b>　　END STA </b></p><p>　　第四節(jié) 總電路圖及原理</p>&

55、lt;p>　　由于8255A與8086CPU是以低八位數(shù)據(jù)線相連接的，所以應(yīng)該是8255A的、線分別與8086CPU的、線相連，而將8086的線作為選通信號。如果是按8255A內(nèi)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

56、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CS＝0288H，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。</p><p>　　第五節(jié) 調(diào)試記錄及結(jié)果分析</p><p>　　在上機調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，由于此軟件延時的時間均為估算時間，不是特別準確，對于

57、交通要求特別高的地方不宜采用。</p><p>　　如果是放到一個大的交通燈系統(tǒng)中，會影響到各個交通燈的運行時間，可能整個系統(tǒng)對交通的指揮調(diào)度會大大偏離理論計算，不能有效地防止和消除交通堵塞現(xiàn)象。</p><p>　　本電路沒有設(shè)置顯示倒計時的七段LED數(shù)碼管，如果應(yīng)用到街道上，不利于司機、行人把握。</p><p>　　當出現(xiàn)緊急情況，在特種車（如消防車、救護車）

58、正要通過時，這種編程方式就不能完成；</p><p>　　第六節(jié) 總結(jié) </p><p>　　經(jīng)過這次課程設(shè)計, 對微機原理有了更深入的了解，首先在做關(guān)于交通燈系統(tǒng)設(shè)計時,我認真查閱資料,學(xué)習關(guān)于這方面的知識,比如說要了解8086芯片中各個引腳的功能,怎么樣去使用8255這個可編程并行接口芯片，怎么樣使用8253來定時及輸出一定頻率的脈沖，怎么樣用8282這個地址鎖存器來存儲高

59、位地址和低位地址以及交通有哪些規(guī)則.可以說在理論學(xué)習的基礎(chǔ)上,又下了一次苦工夫,算是明白了設(shè)計一個系統(tǒng)的過程;也讓我體會到要想成功地設(shè)計某個東西,光學(xué)好專業(yè)知識是不夠的,必須要系統(tǒng)的知識,無論在哪方面都要有個明白的概念。</p><p>　　這學(xué)期在學(xué)習微機原理大都都半知半解的，通過對8086，8255以及8253的運用，對于接口技術(shù)的應(yīng)用知識不僅僅停在表面的理論認識，更多的是有了動手操作的能力。只有這樣才不至于

60、在設(shè)計過程中摸不著頭腦,知道去哪些是需要查的資料,還有一點,我覺得我在芯片編程方面,特別是在初始化方面是我最大的困難,或許是我的匯編語言學(xué)得不夠好,我只能借助參考資料,查每一條指令的作用與功能,這樣一來又鞏固了我的對匯編語言的了解.使得自己在對8255的初始化以及控制字的初始化的應(yīng)用程序 編寫都有了很大的進步。</p><p>　　第七節(jié) 參考文獻</p><p>　　《微型計算機原理