硬件技术综合课程设计

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1、硬件技术综合课程设计题目：十字路口交通灯的设计学院信息科学与工程学院专业班级05计算机科学与技术7班学生姓名李娟娟学号20056122成绩2007－2008第2学期摘要：本文介绍了以计算机为核心.利用可编程并行接口芯片8255A的软硬件功能，实现对交通灯控制关键词：计算机可编程并行接日芯片交通灯8255A引言：交通灯是交通安全的关键，已广泛应用于城乡的十字路口，它的有无作为交通安全检查的重要依据，是交通秩序正常进行的有力保障。一、实验目的1．了解交通灯管理的基本工作原理。2．熟悉8253计数器/定时器、8259A中断控制器和8255

2、A并行接口的工作方式及应用编程。3．掌握多位LED显示的方法。二、实验内容与要求实验内容：设计一个用于十字路口的交通灯控制器。基本要求：在十字路口的东西和南北两个方向都各有红、黄、绿三个信号灯。红、黄、绿交通灯的变化规律为：1）南北方向的绿灯、东西方向的红灯同时亮20秒。2）南北方向的绿灯灭、黄灯亮5秒，同时东西方向的红灯继续亮。3）南北方向的黄灯灭、红灯亮，同时东西方向的红灯灭、绿灯亮，持续20秒。4）南北方向的红灯继续亮，同时东西方向的绿灯灭、黄灯亮5秒。5）转1）重复。三、工作原理交通灯的工作过程如下：设十字路口的1、3为南，

3、北方向，2、4为东西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。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，2个路口的LED数码管开始倒计时25秒。延迟20秒后，1、3路口的绿灯熄灭，而1，3路口的黄灯开始闪烁（1HZ）。闪烁5次后，1、3路口的红灯亮，同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车，2个路口的LED数码管重新开始倒计时25秒。延迟20秒时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁5次后，再切换到1、3路口方向。之后，重复上述过程。当有紧急情况时，2个方向都红灯亮，倒计时停止，车辆禁止通行，当紧急情

4、况结束后，控制器恢复以前的状态继续工作。在设计中采用6个发光二极管来模拟2个路口的黄红绿灯，每个路口用2个数码管来显示通行或禁止剩余的时间。紧急情况用一个单脉冲发生单元申请中断来模拟，紧急情况结束后，再发一个中断来恢复以前的状态。根据前面的介绍，本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法，用8253定时/计数器定时100ms，再用软件计时实现所需的定时。发光二极管模块由8255控制发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。紧急中断模块是由

5、单脉冲发生单元和8279中断控制器组成。程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序、数码管显示子程序和中断服务程序组成。包括对8253、8255以及8259等可编程器件的编程。四、硬件设计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。完整系统的硬件连接如图1所示。硬件电路由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。定时模块是由8253的计数器0来实现定时100ms。Clk0接实验平台分频电路输出Q6，f＝4

6、6875hz。GATE0接8255的PA0，由8255输出来控制计数器的起停。OUT0接8259的IRQ2，定时完成申请中断，进入中断服务程序。Q6OUT08253GATE0Clk0PA08255PC地址CS1译码CS2电路CS3CS4路数码管显示模块IRQ28259IRQ3发光二极管电路单脉冲发生单元PCBUS图1系统硬件电路图五、软件设计1.软件设计思路本程序由主程序、定时中断子程序和外部中断子程序组成。主程序主要负责系统初始化和等待中断。定时中断子程序主要负责数码管显示刷新和红绿黄灯各种状态切换。外部中断子程序负责紧急情况处理

7、和处理完恢复。8253计数的起停由8255的PA0控制，8255的PA0输出1时，8253开始计数，交通灯按正常状态切换工作，PA0输出0时，计数器停止工作，交通灯不再按正常状态切换。8253开始计数后每100ms发出一个中断申请信号，在中断子程序中先刷新数码管，然后判断当前状态，进入相应的处理程序进行处理。当有紧急情况时进入外部中断服务子程序，先让8253停止计数，然后点亮所有的红灯，下一次外部中断处理时，恢复原来的交通灯状况，启动8253开始工作。2.主程序设计主程序负责系统的初始化，然后数码管数据输出显示，同时检测PC键盘按键

8、，有按键就退出程序。主程序的流程图如图3所示。系统初始化包括8253的初始化，8255的初始化，中断向量初始化以及设置交通灯工作的初始状态。8253定时的时间是100ms，clk0的输入时钟f＝46875hz，所以计数初值为124FH