宝鸡文理学院综合课程设计.docx

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宝鸡文理学院综合课程设计

2013-2014学年第2学期

课程设计

题　　目：

　交通信号灯控制系统的设计

学生姓名：

XXX

学生学号：

班级：

指导教师：

目录

1．课程设计任务书…………………………………….3

2.程设计中涉及的芯片简介………………………......5

2.1AT89C51单片机简介………………………….5

2.28255A芯片简介………………………………..6

2.3HD74HC373芯片简介………………………....8

3系统硬件设计…………………………………………9

3.1交通管理的方案论证…………………………..9

3.2系统硬件设计…………………………………..10

3.3硬件系统工作原理……………………………..11

4主程序………………………………………………….11

5仿真图………………………………………16

1．课程设计任务书

课程设计任务书

设计题目

交通信号灯控制系统的设计

设计目的

1、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握8255A并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭；

2、用8255作为输出口,控制十二个发光二极管熄灭,模拟交通灯管理.

3、熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力；

4、完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。

设计内容及要求

交通信号灯控制系统设计

在一个交通十字路口，有一条主干道（东西方向），一条从干道（南北方向），主干道的通行时间比从干道长。

四个路口安装红、绿、黄灯各一盏。

共12盏。

要求：

1）执行程序时，初始态为四个路口的红灯全亮之后，

2）东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车；

3）延时一段时间（50S）后东西路口的绿灯熄灭，黄灯延时并开始闪烁，闪烁5次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车；

4）延时一段时间（20S）后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯延时并开始闪烁，闪烁3次后，再切换到东西路口方向；

之后重复以上2）～4）过程。

设计进度安排

1.2012.6.18搜集资料；

2.2012.6.19-2012.6.22完成系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。

3.2012.6.23完成设计报告并提交。

成绩评定

1.完成基本设计，成绩为中等；

2.根据完成的结果，确定优秀和良好；

3.未完成基本设计者，成绩为差。

2.课程设计中涉及的芯片简介

2.1AT89C51单片机简介：

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k字节Flash可擦写存储器（PEROM）。

AT89C51器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，AT89C51的片内Flash允许程序存储器通过传统编程器反复编程。

由于芯片内集成了通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的微处理器ATMELAT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高度灵活、高性价比的解决方案。

　　AT89C51具有如下特点：

4kBytesFlash存储器、128bytes的RAM、32个I/O口、2个16位定时/计数器,5个中断优先级2层中断嵌套中断、1个全双工串行通信口、片内时钟振荡器。

此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

AT89C51在空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行口和外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器并保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至硬件复位。

　　AT89C51具有PDIP、TQFP、PQFP和PLCC四种封装形式，以适应不同产品的需求。

2.28255A芯片简介：

一、简介

Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。

二、8255A的编程结构 

8255A由以下几部分组成：

1、三个数据端口A，B，C

这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。

·A口：

是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。

·B口：

也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。

·C口：

可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O

2．A组和B组的控制电路 

这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。

A组控制电路用来控制A口及C口的高4位； 

B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。

3．数据总线缓冲器 

8位的双向的三态缓冲器。

作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。

4．读/写控制逻辑 

读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。

它接收片选信号CS 及系统读信号RD、写信号WR、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。

三、8255A的引脚信号 

引脚信号可以分为两组：

一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。

1、面向CPU的引脚信号及功能 

·D0-D7：

8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连； 

·RESET：

复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式； 

·CS：

片选，输入，用来决定芯片是否被选中； 

·RD：

读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU； 

·WR：

写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A； 

·A1，AO：

内部口地址的选择，输入。

这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。

8255A内部共有4个端口：

A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。

CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作。

2、面向外设的引脚信号及功能 

•PA0~PA7：

A组数据信号，用来连接外设； 

•PB0~PB7：

B组数据信号，用来连接外设； 

•PC0~PC7：

C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。

2.3HD74HC373芯片简介：

373为三态输出的八D透明锁存器,共有54/74S373和54/74LS373两种线路

结构型式，其主要电器特性的典型值如下：

型号tPdPD

54S373/74S3737ns525mW

54LS373/74LS37317ns120mW

373的输出端O0~O7可直接与总线相连。

当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总

线。

当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但

锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。

当LE为低电平时，O被锁存在

已建立的数据电平。

当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

3系统硬件设计

3.1交通管理的方案论证

东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。

黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。

设东西道比南北道的车流量小，指示灯燃亮的方案下。

50S5S20S5S……

东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮……

南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮……

（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。

时间为50秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。

（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。

时间为20秒。

东西方向车流大通行时间长。

（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。

（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。

3.2系统硬件设计

选用设备：

89C51单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74CH373一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。

连接图如下：

3.3硬件系统工作原理

（1）由8051单片机的P0口连接74CH373的D0~D7端口，由74CH373的Q0口与Q1口连接8255的A0，A1口来控制8255的工作方式。

（2）由8051单片机的P0口连接8255D0~D7口，通过P0口向8255传输8255的初始化地址及8255的PA口地址，PA口连接二极管，通过地址由8位2进制数来控制二极管的亮灭。

（3）由延时程序来控制二极管的亮灭时间及闪烁间隔时间。

4主程序

CONTROLEQU7FFFH;控制寄存器地址

PORTAEQU7FFCH;8255A口地址

ORG0

START:

MOVDPTR,#7FFFH;选中8255，灯全亮

MOVA,#80H

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#7FFCH

MOVA,#0FFH

MOVX@DPTR,A

LOOP:

MOVA,#0CH;东西绿，南北红

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYLONG

MOVA,#0AH

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A;五次闪烁

CALLDELAYSHORT

MOVA,#08H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#0AH

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#08H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#0AH

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#08H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#21H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A;东西红，南北绿

CALLDELAYLONG

MOVA,#11H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A;五次闪烁

CALLDELAYSHORT

MOVA,#01H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#11H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#01H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#11H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#01H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#11H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#01H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#11H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

MOVA,#01H

MOVDPTR,#7FFCH

MOVX@DPTR,A

CALLDELAYSHORT

AJMPLOOP

DELAYLONG:

MOVR7,#5000；50s延时

L1:

MOVR6,#50

L2:

MOVR5,#100

DJNZR5,$

DJNZR6,L2

DJNZR7,L1

RET

DELAYSHORT:

MOVR4,#2000；20s延时

L4:

MOVR2,#50

L3:

MOVR3,#100

DJNZR3,$

DJNZR2,L3

DJNZR4,L4

RET

END

5仿真图