交通灯控制设计实验报告

安徽科技学院

《数字电子技术课程设计》

设计

报
告

设计题目： 交通灯控制设计

班级：网络工程121姓名：丁俊杰学号：1887120107

成绩： 评阅人：吕跃凤

安徽科技学院理学院

一、设计要求

（一）设计指标

（二）设计要求

（三）制作要求

（四）编写设计报告

二、原理框图

三、单元电路设计

四、设计步骤及方法

五、总结

六、参考文献

交通灯控制的设计

交通灯控制电路是通过采用数字电路设计的，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的新方法，指挥各种车辆和行人的安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。

设计要求

（一）设计指标

1.为十字交叉路口设计两组信号灯控制，每组有红，绿，黄三色信号灯显示。各干信号灯顺序为：红à绿à黄à红à绿……，东西方向红灯亮的时间等于南北方向黄绿灯亮之和。

2.设置一组数码管，以倒计时的方式显示可以通过的或者禁止通行的时间。

3附加功能：当各条路上任意一条路上出现故障或有救护车，消防车等通过时，各方向都是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊情况结束后，控制其恢复正常。

（二）设计要求

1、画出电路原理图（或仿真电路图）；

2、元器件及参数选择；

3、电路仿真与调试；

（三）制作要求

自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

（四）便携设计报告

写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会

二、原理框图

交通灯控制系统的原理框图如下图所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

交通灯控制系统的原理框图

图中：

TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。

TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。

ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

三、单元电路设计

（一）定时器

定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。

计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示，其功能表如表12、2所示。图中，是低电平有效的同步清零输入端，是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计图12.2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。电路的工作原理请自行分析。

图12、3 74LS163的外引线排列图和时序波形图

（二）控制器

控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1= 00状态时，如果TL= 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1= 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。

图12、4 定时器电路图

表12.2 74LS163功能表

表12.3 控制器状态转换表

状态转换表根据表12.3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输入或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：

根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号．即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图12.5所示。图中R、C构成上电复位电路。

图 12、5控制器逻辑图

（三）译码器

译码器的主要任务是将控制器的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表 12、4所示。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。

三、单元电路设计

1.1交通灯运行状态分析

交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组

时间到计时显示。一个方向绿灯、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循

环往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为：

状态

：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，

人行道禁止通行。

状态1：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，

人行道禁止通行；

状态2：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车

道，人行道通行；

状态3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车

道，人行道缓行；

4 种状态循环往复，并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值

之和。交通灯电路的具体运行状态框图如图

1.1(人行道交通灯未标明)所示：

图1.1 交通灯运行状态分析图

1.2电路工作总体框图

交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图2.2 所示，有电源电路，脉冲电路，分

频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。

图1.2交通灯控制电路功能模块框图

2.1电源电路：

电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成，用于供给数字电路的工作电源。整流部分由变压器与整流桥KBP210G 组成。220V、50Hz 的交流输入经过变压器之后，输出9V、50Hz

的交流电压。该电压输入整流桥，整流桥由四只整流二极管接成电桥的形式组成。整流桥输出8.1V 的直流电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，由1mF 的电容组成电容滤波电路。电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，适合负载电压较高，负载变动不大的场合。稳压电路用于稳定电压的输出，由三端集成稳压器L7805 和电容组成。C2、

C3 用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C4 用于减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。

图2.1稳压电源

2.2脉冲电路：

利用555 定时器为主组成多谐振荡器，输出4Hz 的矩型方波，实现脉冲电路功能。555 定时器的原理图如图3.2 所示，功能表如表1 所示：

图2.2 555 定时器原理图

组成的脉冲电路如图2.3 所示：

根据功能表和电路图计算如下式：

取R1=10kW，R2=10 kW，C=1.6uF。即可实现输出4Hz 的矩型方波。值得注意的是，在输出端接上了一个开关，可以控制系统工作的开始和暂停。

2.3 分频电路

分频电路利用计数器74LS193来实现，根据上面计算取4分频，即输出为2Q端，电路如图2.4 所示：

图2.4分频电路

2.4倒计时电路：十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每s 减1 的计数方式工作，直至减到数为5和0，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。根据题目的要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行时间为20s。也就是一个循环是50s，如此先显示30s 后显示20s 倒计时，然后再显示30s 倒计时，以此类推。

设计时采用两块74LS193，一块是显示十位，一块是显示个位。个位接成十进制，从9 开始倒计时，当到达0 时，向高位发出一个借位信号，再继续从9 倒计时。一开始使十位数置数为3，二进制为0011，个位数为0，二进制为0000，此时个位产生一个借位信号给十位的脉冲输入端，十位的74LS193 芯片倒计时一次，结合个位的设置，电路从30 开始倒计时。当主车道绿灯亮了25s，倒计时也已经数到了5 了，此时，个位显示5，十位显示0，主车道的绿灯熄灭，主车道的黄灯开始倒计时闪亮5s，当倒计时到0 后，个位芯片74LS193 发出一个借位信号，向高位借数，但是高位已经是0 了，按照要求此时十位应该是从0 翻2，即二进制0010，为了实现这功能，通过研究十位的二进制数发现，十位的二进制是从0011、0010、0001 到0000 计数完，翻转为二进制0010，然后从0010、0001 到0000 倒计时，当到0000 后就结束一个循环，又从0011 开始新的一个循环。从二进制0011 和0010 两个不同的预置数，发现可以用1 个D 触发器74LS74 接成T 触发器并把Q 端接至十位倒计时的最低位来完成这个功能。高位产生借位信号时将Q 端的信号置入，当这个借位信号（低电平）消失后，产生一个上升沿的脉冲信号，使T触发器翻转然后保持，下一个借位信号来时就把此时的Q 值置入（此时Q 值为原来的非，即由0 变1 或由1 变0），然后翻转。通过以上置数方式可实现0011 和0010 的交替置入。另外，通过在特定时刻（倒计时高位由0000 变为0010 后）对T 触发器进行清零，可实现主次干道通行时间的调整。最后将电路的倒计时接到译码器74HC4511，再接到共阴极数码显示管上显示十进制数字。据此画出倒计时电路如下图——图3.5 所示：

2.5状态控制电路如图2.1，用倒计时控制灯的变化，先将图示状态0、1、2、3 编码为00、01、10、11，当倒计时为30、20、5 的时候产生一个信号给状态转换的电路，而这个信号是电平信号的话就很难实现，所以又用了边沿触发，此时用计数器表示状态，取其低两位的计数态00、01、10、11 为灯的状态，这样的话，来一个边沿信号就能使计数器加一，实现上述四状态转换。画出状态控制电路信号转换表如下表——表2 所示：

2.6 总体电路图：根据上面各功能电路的设计整合，用proteus 仿真软件画出总体电路图如2.7 所示：

四、元器件

五、总结

交通灯的设计心得体会总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过自己亲手实践，是我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会极大人的认可。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了NI Multisim软件的使用方法，了解了红绿灯的实际控制过程，以及如何提高电路的性能等等。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

六、参考文献

1《数字电子技术基础》（伍时和主编吴友宇凌玲副主编）

2、《数字电路逻辑设计》（脉冲与数字电路第三版）

王疏银主编高等教育出版社

3、《数字电路实验指导书》（西安邮电学院电子与信息工程系）

张亚婷王利杨乐周丽娟郭华编

第二篇：课程设计实验报告-交通灯控制功能设计

《微机原理与接口技术》

课程设计实验报告

题目：交通灯控制功能设计

指导老师：

专业：信息科学与工程学院

班级：自动化0807班

日期：20##-1-5

一、设计思想和实施方案论述，硬件原理图及分析

1.1、课程设计名称

1.2、课程设计要求

1.3、课程设计目的

二、设计思想和实施方案论述，硬件原理图及分析

2.1、设计思想和实施方案

2.2、硬件原理图

三、典型模块以及典型编程技巧分析

3.1、8086典型模块分析

3.2、编程技巧分析

四、设计中遇到的问题及解决方法

五、程序清单和程序注释，相关流程图

5.1程序清单和注释

5.2、实验室及流程图

六、收获与体会

七、参考文献

一、 设计课程名称及要求

1.1、课程设计名称：交通灯控制功能设计。

1.2、课程设计要求：

（1）、分别用C语言和汇编语言编程完成硬件接口功能设计；

（2）、硬件电路基于80x86微机接口；

（3）、程序功能要求：小键盘给定、数码管（屏幕）显示；

（4）、同时具备急救车应急响应功能和时间倒计时显示功能。

1.3、课程设计目的：

《微机应用系统设计与综合实验（实践）》课程设计是自动化专业本科生必修的一门技术基础课。通过本课程设计，让学生对微机系统有一个较全面的理解，对典型数字接口电路的应用技术有一个较深入的掌握，并对应用系统进行硬件原理和软件编程进行分析、设计和调试，达到基本掌握简单微型计算机应用系统软硬件的设计方法，提高项目开发能力的目的。要求同学独立完成课题，写出课程设计说明书，画出电路原理图，说明工作原理，画出电路印制板图，编写设计程序及程序流程图。

二、设计思想和实施方案论述，硬件原理图及分析

2.1、设计思想和实施方案：

本设计使用了两种方案，一种是采用8086和8255A可编程并行接口实现了交通灯的设计，分别对主干道和支干道显示红灯和绿灯并且计时，采用8254定时器/计数器产生1HZ的脉冲，来控制8259产生中断，从而实现整个电路的设计。交通灯采用红绿两种发光二极管，主干道亮45s，支干道亮30s，计数的最后5s中绿灯闪烁，用数码管倒计时显示时间，在发生紧急情况时，可以认为用开关控制主干道和支干道红灯均亮，禁止任何车通行。另一种方案是采用单片机来实现的，达到的效果和上述方案相同。单片机采用定时器T0和T1来触发中断，根据中断优先级的不同，从而可以处理不同的情况，交通灯也是采用红绿两种发光二极管，主干道亮45s，支干道亮30s，计数的最后5s中绿灯闪烁，用数码管倒计时显示时间，在发生紧急情况时，可以认为用开关控制主干道和支干道红灯均亮，禁止任何车通行，在故障清除后，断开开关可以使红绿灯和数码管回到原来的状态继续正常工作。

2.2、硬件原理图：

（a）图是基于8086的设计，（b）图是基于单片机的设计。在（a）图中，可编程并行接口芯片8255A用作输出口，控制红绿灯的亮暗和数码管的计时，定时器/计数器8254采用级联的方式产生1HZ的脉冲，并将此方波接到中断器8259的IR1上，即每秒钟让中断控制器产生依次中断，从而可以执行中断子程序。在（b）图中,P0口用于接数码管，P1口用于控制红绿灯的亮暗，P2口用于选通数码管，P32为定时器T0的控制端，当P32口为高电平时，定时器T0才会工作，并且T0的中断优先级高于T1，所以可以用于控制紧急情况。P37口接扬声器，在计数器T0工作时扬声器就会响。

三、典型模块以及典型编程技巧分析

3.1、8086典型模块分析：基于8086的设计主要由3个模块构成，其中8255是作为与外部显示电路的接口单元，8254和8259协同工作产生中断作为控制电路。可编程并行接口芯片8255A通过方式控制字设置成方式0工作模式，A、B、C口均为输出，可编程计数器/定时器8254通过控制字寄存器设置OU0和OU1均为方式3工作模式，通过级联产生1HZ的方波，中断控制器通过初始化命令字设置成边缘触发，8254的OU1口接到8259的IR1端，每秒钟就可以产生一次中断，每次执行中断子程序时使计数减1，从而可以实现倒计时功能，当计数到0时，重新给计数初值赋给，改变灯的状态。外部开关接8259的IR0端，它的中断优先级别高，设置成边缘触发，当按下开关，产生一个高电平的脉冲，就可以停止原来的状态来执行更高级别的中断子程序，这就可以处理紧急情况，让主干道和支干道都变成红灯。

单片机典型模块分析：基于单片机的设计主要是以51单片机为核心，通过变成开放T0和T1的中断，但T0要在INT0为高电平时计数器T0才会工作。计数器T1每50ms产生一次中断，每产生20次中断就令数码管的计数减1，当计数减到0时，重新设置数码管的计数初值，这样就可以依次循环工作了。当P32接高电平时，计数器T0开始工作，此时红灯都亮，扬声器发音，中断结束后还原原来的状态。

3.2、编程技巧分析：基于8086的设计编程语言是汇编语言，这里的几个编程模块就是方波产生模块，数码管显示模块和中断子程序模块。方波是通过8254级联产生的，设置8254的计时器0和计数器1工作在方式3，设置适当计数初值n即可，这个模块的程序如下所示：

LOOP2: MOV DX,MY8254_MODE

MOV AL,0

OUT DX,AL ;计数器0，读写16位低高字节，工作方式3，BCD计数

MOV AL,00H

MOV DX,MY8254_0

OUT DX,AL

MOV AL,50

OUT DX,AL

MOV DX,MY8254_MODE

MOV AL,77H

OUT DX,AL ;计数器1，读写16位低高字节，工作方式3，BCD计数

MOV AL,8

MOV DX,MY8254_1

OUT DX,AL

MOV AL,2

OUT DX,AL ;1.041667MHZ/2000/1000=1HZ,即计数器输出1HZ的方波

数码管的显示是通过调用显示函数实现的，通过设置8255的工作模式，选择数码管的高位工作，然后将计数的高位送到数码管，再选择数码管的低位工作，然后将计数的低位送到数码管，在1s钟内多次扫描就可以消除闪烁，从而达到理想的计数效果，它的程序如下所示：

disp PROC NEAR

C1:MOV DX,MY8255_C

MOV AL,0FEH；选通高位数码管

OUT DX,AL

SUB AH,AH

MOV AL,COUNT

MOV BL,0AH

DIV BL;商寄存在AL中，余数在AH中

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT；通过查表找到对应的7段显示字符

MOV DX,MY8255_B

OUT DX,AL

CALL DELAY1ms

MOV AL,0

OUT DX,AL

MOV AL,0FDH；选通低位数码管

MOV DX,MY8255_C

OUT DX,AL

MOV AL,AH

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT；通过查表找到对应的7段显示字符

MOV DX,MY8255_B

OUT DX,AL

CALL DELAY1ms

MOV AL,0

OUT DX,AL

MOV AH,1

INT 16H;有键按下则跳出

JNZ QUIT

disp ENDP

中断子程序模块是通过扩充中断源实现的，主要是通过设置8259的工作模式，开放TR1和TR0的中断，按上开关K后，TR0就发生中断，在TR0中断没有触发的情况下，从OU1口输出一个上升沿脉冲，TR1就中断一次，程序如下所示：

QUERY: MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3发送查询命令

MOV AL,0CH

OUT DX,AL

IN AL,DX ;读出查询字

TEST AL,80H ;判断中断是否已响应

JZ QUERY ;没有响应则继续查询

AND AL,03H

CMP AL,00H

JE IR0ISR ;若为IR0请求，跳到IR0处理程序

JNE IR1ISR ;若为IR1请求，跳到IR1处理程序

JMP EOI

基于单片机的编程语言是C语言，它主要有数码管显示程序和中断服务子程序。数码管的显示和上面汇编语言的原理一样，它的程序如下：

void display(unsigned char t)//显示数码管函数

{

P2=0xf5;选通两个高位数码管

P0=tab[t/10];取t的十位送到P0口显示

delay();

P2=0xF0;开通所有的数码管，避免闪烁

P2=0xfa;选通低位两个数码管

P0=tab[t%10];取t的个位送到P0口显示

delay();

P2=0xF0;

}

中断服务子程序有计数器T0和计数器T1的子程序。T1的优先级低，它主要用于控制正常工作状态的红绿灯和数码管计数，而T0的优先级高，可以处理紧急情况，并且在处理紧急情况以后能返回原正常运行状态，这在汇编里面用的是栈保护，而在C语言中可以设置一个变量也存储原来的数据，可以达到同样保护数据的效果，这一点的实现代码如下：

void Time0(void) interrupt 1 using 0

{

t=0;

count1=count;//寄存中断前count的值，以便中断结束后恢复

while(t!=125)

{

t++;

sound=~sound;

P10=0;//紧急情况绿灯全熄

P12=0;

P11=1;//紧急情况红灯全亮

P13=1;

P2=0xF0;//点亮两个数码管

count=88;

display(count);

TH0=(65535-921)/256;

TL0=(65535-921)%256;

}

count=count1;//恢复原来count的值

if(a%2==0)

{P10=1;

P11=0;

P12=0;

P13=1;//返回主干道通行

}

else

{P10=0;

P11=1;

P12=1;

P13=0;//返回主干道通行

}

四、设计中遇到的问题及解决方法

1.数码管的计数每秒钟减1，当时不熟练8254的应用，就想用软件延时来实现这个功能，最后查资料的时候知道了计时器的级联应用，很容易的就解决了这个问题。

2.对于数码管的显示，最开始感觉很模糊，查阅资料的时候找到了XLAT表转换指令的应用，首先定义十进制的七段显示码，将表格首地址送入BX，数字的七段码在表格中的偏移量送入ＡＬ，然后执行XLAT就可以实现这个功能了。

3.对于要求中的紧急响应功能，开始时只想利用8254来实现，结果失败了，所以我就想到了用两级中断，产生高级中断时就开启紧急响应功能，触发蜂鸣器，点亮红灯。

4.在执行中断程序的过程中，寄存器中的变量好多都改变了，开始时束手无策，最后查资料时想到了栈的运用，利用入栈和出栈来保护寄存器中的初值。

5.在用C语言编程时，用PROTUES软件进行仿真时，数码管显示错误，一会显示一会停止，闪烁感太明显了。想想后，我就把显示函数从中断子程序中改放到主函数中，放在while（1）无限循环语句中，最后很好的解决了这个问题。查阅资料后才明白，执行中断子程序是很快的事，执行完了后就会返回到主函数中继续执行，所以显示函数放在中断子程序中只有在产生中断的时候才会工作，所以数码管很多时候就处于熄灭的状态，而显示函数放在主函数中就放好解决了这个问题。

6.要做到可以人为设置通行时间，在单片机中，我不熟练键盘扫描，所以就想到了另外一个办法，给P1的高四位赋不同的初值，这样可以得到16种组合，故可以设置16中初值，为了简化程序，我只设置了4种初值，不过同样可以达到设置初值的效果。

7.用单片机产生两级中断的时候，我不知道该选定时器中断还是外部中断，查资料后知道定时器0和定时器1的中断优先级不一样，定时器T0的优先级高，所以可以让定时器T1控制正常工作状态的灯显示和数码管计数，而定时器T0则控制突发情况。

五、程序清单和程序注释，相关流程图

5.1程序清单和注释：

基于8086汇编语言的程序清单及注释如下所示：

MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ; 8255A口的地址

MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ; 8255B口的地址

MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ; 8255C口的地址

MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ; 8255控制寄存器的地址

MY8254_0 EQU IOY1+00H*4 ; 8254计数器0端口的地址

MY8254_1 EQU IOY1+01H*4 ; 8254计数器0端口的地址

MY8254_MODE EQU IOY1+02H*4 ; 8254计数器0端口的地址

;***************根据CHECK配置信息修改下列符号值*******************

INTR_IVADD EQU 01CCH ;INTR对应的中断矢量地址

INTR_OCW1 EQU 0A1H ;INTR对应PC机内部8259的OCW1地址

INTR_OCW2 EQU 0A0H ;INTR对应PC机内部8259的OCW2地址

INTR_IM EQU 0F7H ;INTR对应的中断屏蔽字

PCI_INTCSR EQU 9438H ;PCI卡中断控制寄存器地址

IOY0 EQU 0C400H ;片选IOY0对应的端口始地址

IOY1 EQU 0C440H ;片选IOY0对应的端口始地址

IOY2 EQU 0C480H ;片选IOY0对应的端口始地址

;*****************************************************************

MY8259_ICW1 EQU IOY2+00H ;实验系统中8259的ICW1端口地址

MY8259_ICW2 EQU IOY2+04H ;实验系统中8259的ICW2端口地址

MY8259_ICW3 EQU IOY2+04H ;实验系统中8259的ICW3端口地址

MY8259_ICW4 EQU IOY2+04H ;实验系统中8259的ICW4端口地址

MY8259_OCW1 EQU IOY2+04H ;实验系统中8259的OCW1端口地址

MY8259_OCW2 EQU IOY2+00H ;实验系统中8259的OCW2端口地址

MY8259_OCW3 EQU IOY2+00H ;实验系统中8259的OCW3端口地址

RED EQU 0FAH ;紧急时刻，主支干道全部亮红灯

ZHU EQU 0F5H ;主干道灯的状态

ZHI EQU 0F9H ;支干道灯的状态

FLICKER EQU 0F0H ;控制灯闪烁

CLOSE EQU 00H ;关闭所有的灯

TIME1 EQU 20 ;主干道通行时间

TIME2 EQU 10 ;支干道通行时间

DATA SEGMENT

CS_BAK DW ?

IP_BAK DW ?

IM_BAK DW ?

TAB DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,18H ;十进制数的七段显示码

COUNT DW ? ;存储计数的变量

FLAG DW ? ;flag为偶数时表明主干道通行

DATA ENDS

STACK1 SEGMENT STACK

DW 256 DUP(?)

STACK1 ENDS

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1

START: MOV AX,DATA

MOV DS,AX

CLI

MOV DX,MY8255_MODE

MOV AL,80H

OUT DX,AL ;初始化8255的工作模式A、B、C工作在方式0，均为输出

LOOP1: MOV DX,MY8255_A

MOV CX,3

A1: MOV AL,RED

OUT DX,AL

CALL DELAY1 ;延时0.5s

MOV AL,CLOSE

OUT DX,AL

CALL DELAY1

LOOP A1 ;初始状态主支干道红灯均闪烁，3s后进入正常工作状态

LOOP2: MOV DX,MY8254_MODE

MOV AL,0

OUT DX,AL ;计数器0，读写16位低高字节，工作方式3，BCD计数

MOV AL,00H

MOV DX,MY8254_0

OUT DX,AL

MOV AL,50

OUT DX,AL

MOV DX,MY8254_MODE

MOV AL,77H

OUT DX,AL ;计数器1，读写16位低高字节，工作方式3，BCD计数

MOV AL,8

MOV DX,MY8254_1

OUT DX,AL

MOV AL,2

OUT DX,AL ;1.041667MHZ/2000/1000=1HZ,即计数器输出1HZ的方波

MOV COUNT,TIME1

MOV FLAG,0 ;初始化主干道通行

MOV CL,ZHU

MOV AL,CL

MOV DX,MY8255_A

OUT DX,AL

MOV DX,PCI_INTCSR

SUB DX,19H

IN AL,DX

MOV DX,PCI_INTCSR ;初始化PCI卡中断控制寄存器

MOV AX,1F00H ;向PCI_INTCSR中写入003F1F00H

OUT DX,AX

ADD DX,2

MOV AX,003FH

OUT DX,AX

MOV AX,0000H ;替换INTR的中断矢量

MOV ES,AX

MOV DI,INTR_IVADD

MOV AX,ES:[DI]

MOV IP_BAK,AX ;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址

MOV AX,OFFSET MYISR

MOV ES:[DI],AX ;设置当前中断处理程序入口偏移地址

ADD DI,2

MOV AX,ES:[DI]

MOV CS_BAK,AX ;保存INTR原中断处理程序入口段地址

MOV AX,SEG MYISR

MOV ES:[DI],AX ;设置当前中断处理程序入口段地址

MOV DX,INTR_OCW1 ;设置中断屏蔽寄存器，打开INTR的屏蔽位

IN AL,DX

XOR AX,AX

MOV IM_BAK, AX ;保存INTR原中断屏蔽字

AND AL,INTR_IM

OUT DX,AL

MOV DX,MY8259_ICW1 ;初始化实验系统中8259的ICW1

MOV AL,13H ;边沿触发、单片8259、需要ICW4

OUT DX,AL

MOV DX,MY8259_ICW2 ;初始化实验系统中8259的ICW2

MOV AL,08H

OUT DX,AL

MOV DX,MY8259_ICW4 ;初始化实验系统中8259的ICW4

MOV AL,01H ;非自动结束EOI

OUT DX,AL

MOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化实验系统中8259的OCW1

MOV AL,0FCH ;打开IR0和IR1的屏蔽位

OUT DX,AL

STI

WAIT1: CALL DISP ;数码管显示

MOV AH,1 ;判断是否有按键按下

INT 16H

JZ WAIT1 ;无按键则跳回继续等待，有则退出

QUIT: CLI

MOV DX,PCI_INTCSR ;恢复PCI卡中断控制寄存器

MOV AX,0000H

OUT DX,AX

MOV AX,0000H ;恢复INTR原中断矢量

MOV ES,AX

MOV DI,INTR_IVADD

MOV AX,IP_BAK ;恢复INTR原中断处理程序入口偏移地址

MOV ES:[DI],AX

ADD DI,2

MOV AX,CS_BAK ;恢复INTR原中断处理程序入口段地址

MOV ES:[DI],AX

MOV DX,INTR_OCW1

XOR AX,AX

;恢复INTR原中断屏蔽寄存器的屏蔽字

MOV AX,IM_BAK

OUT DX,AL

STI

MOV AX,4C00H ;返回到DOS

INT 21H

MYISR PROC NEAR ;中断处理程序MYISR

QUERY: MOV DX,MY8259_OCW3 ;向8259的OCW3发送查询命令

MOV AL,0CH

OUT DX,AL

IN AL,DX ;读出查询字

TEST AL,80H ;判断中断是否已响应

JZ QUERY ;没有响应则继续查询

AND AL,03H

CMP AL,00H

JE IRO0 ;若为IR0请求，跳到IR0处理程序

JNE IRO1 ;若为IR1请求，跳到IR1处理程序

JMP EOI

IRO0: MOV AL,FLAG ;IRO为高级中断，处理紧急情况

CBW

MOV BX,AX ;把count变成双字节存入AX，这样就可以存入栈中

MOV AL,COUNT ;把count变成双字节存入AX，这样就可以存入栈中

CBW

PUSH AX

PUSH BX

MOV CX,0FFFFH ;中断程序执行时间为65536*256/f=3s

LOOP0: MOV BL,0FFH

LOOP1: MOV DX,MY8255_A

MOV AX,0FAH ;主干道支干道红灯均亮

MOV DX,MY8255_C

MOV AL,80H ;PC7为高电平，接扬声器

OUT DX,AL

DEC BL

CMP BL,0

JNE LOOP1

LOOP LOOP0

POP BX

POP AX

MOV COUNT,AL ;还原中断前的变量值

MOV FLAG,BL

MOV AH,0

MOV AL,FLAG

MOV BL,2

DIV BL ;AH=1,FLAG为奇数 ,支干道通行

CMP AH,1

JE P3

MOV DX,MY8255_A

MOV AL,ZHU ;主干道通行灯的状态

OUT DX,AL

P3: MOV DX,MY8255_A

MOV AL,ZHI ;支干道通行灯的状态

OUT DX,AL

IRET

IRO1: MOV AL,COUNT

SUB AL,01H

DAS

MOV COUNT,AL ;计数初值自减1

CMP AL,0

JE L2

MOV AL,FLAG

MOV BL,2

DIV BL ;AH=1,FLAG为奇数 ,支干道通行

CMP AH,1

JE P1

MOV DX,MY8255_A

MOV AL,ZHU ;主干道通行灯的状态

OUT DX,AL

P1: MOV DX,MY8255_A

MOV AL,ZHI ;支干道通行灯的状态

OUT DX,AL

L2: MOV AL,FLAG

ADD AL,01H ;状态显示数加1

DAA

MOV AH,0

MOV BL,2

DIV BL ;AH=1,FLAG为奇数 ,支干道通行

CMP AH,1

JE P2

MOV COUNT,TIME1 ;支干道工作完后设置主干道的通行时间TIME1

P2: MOV COUNT,TIME2 ;主干道工作完后设置支干道的通行时间TIME2

IRET

EOI: MOV DX,MY8259_OCW2 ;向实验系统中8259发送中断结束命令

MOV AL,20H

OUT DX,AL

OVER: MOV DX,PCI_INTCSR

SUB DX,19H

IN AL,DX

MOV DX,PCI_INTCSR ;清PCI卡中断控制寄存器标志位

ADD DX,2

MOV AX,003FH

OUT DX,AX

MOV DX,INTR_OCW2 ;向PC机内部8259发送中断结束命令

MOV AL,20H

OUT DX,AL

MOV AL,20H

OUT 20H,AL

IRET

MYISR ENDP

DISP PROC

MOV DX,MY8255_C

MOV AL,0AH ;选通高位数码管

OUT DX,AL

MOV AL,COUNT

MOV BL,0AH

DIV BL ;十位存在AL中，个位存在AH中

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT ;找到十位对应的七段显示码

MOV DX,MY8255_B

OUT DX,AL

CALL DELAY1MS

MOV DX,MY8255_C

MOV AL,05H

OUT DX,AL

MOV AL,AH

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT ;找到个位对应的七段显示码

MOV DX,MY8255_B

OUT DX,AL

RET ;过程返回指令

DISP ENDP

DELAY1 PROC NEAR ;延时0.5s

PUSH AX

PUSH CX

MOV AX,05FFFH

D1: MOV CX,64FFH

D2: LOOP D2

DEC AX

JNZ D1

POP CX

POP AX

RET

DELAY1 ENDP

DELAY1MS PROC NEAR ;延时1ms

PUSH CX

MOV CX,50H

NEXT: NOP

NOP

LOOP NEXT

POP CX

RET

DELAY1MS ENDP

CODE ENDS

END START

基于单片机的C语言程序清单及注释如下所示：

#include <reg52.h>

unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

unsigned char time;

unsigned char t;

unsigned char count;//储存通行时间

unsigned char main1;//主干道通行时间

unsigned char cross;//支干道通行时间

unsigned char count1;

unsigned char a;//测试主干道工作还是支干道工作

sbit P10=P1^0;//控制主干道绿灯

sbit P11=P1^1;//主干道红灯

sbit P12=P1^2;//控制支干道绿灯

sbit P13=P1^3;//支干道红灯

sbit P14=P1^4;//以下端口辅助拨码开关设置时间

sbit P15=P1^5;

sbit P16=P1^6;

sbit P17=P1^7;

sbit sound=P3^7;//发声音

void delay()//延时20ms

{ unsigned char i;

for(i=0;i<200;i++)

;

}

void display(unsigned char t)//显示数码管函数

{

P2=0xf5;

P0=tab[t/10];

delay();

P2=0xF0;

P2=0xfa;

P0=tab[t%10];

delay();

P2=0xF0;

}

void main()

{

EA=1; //开总中断

ET0=1; //开定时器0的中断

ET1=1; //开定时器1的中断

TMOD=0X19;//计数器1工作于方式1，计数器0工作于方式1，TR0为1且INT0为高电平启动工作

TH0=(65535-921)/256;

TL0=(65535-921)%256; //定时器0赋初值

TH1=(65535-46083)/256; //定时50ms

TL1=(65535-46083)/256;

TR0=1;

TR1=1;

P10=1;

P11=0;

P12=0;

P13=1;//初始化主干道通行

a=0;//初始化主干道工作

time=0;

count=30;//初始化主干道时间

while(1)

{

display(count);

if(P14==1&&P15==0&&P16==0&&P17==0)

{main1=20;cross=10;}

else if(P14==0&&P15==1&&P16==0&&P17==0)

{main1=30;cross=15;}

else if(P14==0&&P15==0&&P16==1&&P17==0)

{main1=40;cross=25;}

else if(P14==0&&P15==0&&P16==0&&P17==1)

{main1=50;cross=35;}

else

{main1=60;cross=45;}

/*通过拨码开关设置主支干道的通行时间，相当于键盘扫描的效果*/

}

void Time1(void) interrupt 3 using 0//定时器T1，较低级中断

{

time++;

if(time==20) //50*20=1000ms=1s，计数1s后count减1

{ count--;

if(count<5&&count>0) //最后5s设置绿灯闪烁

{ if(a%2==0)

P10=~P10;//主干道绿灯闪烁

else P12=~P12;//支干道绿灯闪烁

}

else if(count==0)

{ a++;

P10=~P10;//主干道工作完后灯取反

P11=~P11;

P12=~P12;

P13=~P13;

if(a%2==0)

count=main1; //主干道时间

else

count=cross; //支干道时间

}

time=0;

}

TH1=(65535-46083)/256; //重新给定时器1赋初值

TL1=(65535-46083)/256;

}

/*INT0为高电平时出发定时器0计数，高级中断 */

void Time0(void) interrupt 1 using 0

{

t=0;

count1=count;//寄存中断前count的值，以便中断结束后恢复

while(t!=125)

{

t++;

sound=~sound; //产生方波，触发蜂鸣器响

P10=0;//紧急情况绿灯全熄

P12=0;

P11=1;//紧急情况红灯全亮

P13=1;

P2=0xF0;//点亮两个数码管

count=88;

display(count);

TH0=(65535-921)/256;

TL0=(65535-921)%256;

}

count=count1;//恢复原来count的值

if(a%2==0)

{P10=1;

P11=0;

P12=0;

P13=1;//返回主干道通行

}

else

{P10=0;

P11=1;

P12=1;

P13=0;//返回主干道通行

}

5.2、实验室及流程图：

两种设计方案的思想完全一致，故它们的流程图基本相同，可以用下面的图来表示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　是

否

是

否否

是

IR1的流程图:

否

是

否

是

否

是否

IR0流程图：

否

是

是否

按照流程图和相关的模块，就可以设计程序了。汇编语言和单片机C语言达到一样的效果，流程图代表了整个设计的核心思想，所以它们的流程图思想是一样的。主题思想就是定时器计数，计数满后就产生中断，中断子程序改变数码管的显示值，数码管显示０后就在下一次中断时改变灯的状态，另外重新给数码管一个新的计数初值，另外一个高级中断就处理异常事故，它的中断子程序要改变灯的状态，改变数码管的显示值，触发蜂鸣器响，中断执行完后就要恢复原来的状态，按照这样的工作方式不断的进行，就是一个完整的交通灯控制系统了。

六、收获与体会

　　这次课程设计，总体来说让我增加了很多知识，动手实践比上课有意思多了，但在设计的过程中我发现理论知识也同样重要，各种寻址方式以及８０８６的指令系统，还有各种寄存器的应用，掌握了这些基本知识，汇编就变得轻松多了。这次课程设计，我学会了８２５５和８２５４的应用，初步了解了８２５９中断的应用，把理论知识和实践相结合，从而提高了自己的同手能力和独立思考的能力。在听课的过程中，我对微机的工作原理不是很清楚，对计数器和外围接口芯片的用法也不熟悉，更不清楚中断的用法了，通过这次课程设计，我知道了状态控制字来工作这些芯片的工作模式，同时，我了解了中断的过程，产生中断时，系统会转去执行中断服务子程序，执行完子程序后又会返回到主函数中继续执行程序。

虽然我的收获很多，但在这次的课程设计中，我还有很多地方做的不好，我对中断子程序的调用还没有完全掌握，还不会使用键盘接口的编程，我也不会用Ｃ语言编程控制8086工作，所以我选择用单片机做这个设计以实现相同的功能。单片机与8086相比，它把中断器，输入输出设备，定时器/计数器都集成在一起，所以在设计小的系统上面显得容易很多。单片机的输入输出口很多，有P0,P1,P2,P3共32个端口，扩展系统也比较容易，它内部的定时器/计数器也简化了外部电路的设计。单片机的中断功能没有8086强大，但我设计的交通的控制系统只需要用到两个中断，并且是两个计数器中断，它们之间也有中断的优先级，所以正好用于控制不同的功能。我以前也学过一些单片机，但这次是我第一次完成靠自己思考完成的，确实感到很高兴。在这次设计中，我先设计一个最简单的交通灯系统，然后不断的扩展功能，先用软件仿真，然后在设计，这样的流程感觉很顺利。

在用单片机设计的过程中，我也有了很大的收获。对于定时器／计数器的应用，中断的应用以及中断优先级的运用，我慢慢尝试着运用，也就有点熟练了。多动手设计就会更快的掌握知识，实践就是最好的老师。

在以后的时间里，我一定会再接再厉，争取更大的进步！

七、参考文献

１、微型计算机原理与接口技术．周荷琴，吴秀清。中国科学技术大学出版社

２、单片机C语言应用100例.王东峰，王会良。电子工业出版社

3、32位微机原理与实验教程

/**********此交通灯实现的功能更多一些*********************/

/////**************************现代交通灯的设计***************************///////

#include<reg51.h>

/*位定义P1口，控制灯和数码管 */

sbit P10=P1^0;

sbit P11=P1^1;

sbit P12=P1^2;

sbit P13=P1^3;

sbit P14=P1^4;

sbit P15=P1^5;

sbit P16=P1^6;

sbit P17=P1^7;

sbit P20=P2^0;

sbit P21=P2^1;

sbit P22=P2^2;

sbit P23=P2^3;

sbit P37=P3^7;//控制扬声器发音

/**************************共阳数码管显示0~9的段码表*****************************/

unsigned char code number[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

/*********************************************************************************/

unsigned char t1;//直道绿灯亮的时间

unsigned char t2;//直道黄灯亮的时间

unsigned char t3;//左转道绿灯亮的时间

unsigned char t4;//左转道黄灯亮的时间

unsigned char t5;//红灯亮的时间

unsigned char t10,t20,t30,t40,t50;

unsigned char count;//存储中断次数的变量

unsigned char flag;//判断通行情况

unsigned char f;//调节高频波形和低频波形的依次出现，便于产生救护车声音

unsigned int h;//高频波形

unsigned int l;//低频波形

unsigned char t;//调节高频波形和低频波形出现的时间

/**************************

延时函数：延时30ms

**************************/

void delay(void)

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i<100;i++)

for(j=0;j<100;j++)

;

}

/**************************

显示函数：显示数码管

**************************/

void display(unsigned char x)

{

P16=1;P17=0;

P0=number[x/10];//显示十位

delay();

P16=0;P17=1;

P0=number[x%10];//显示个位

delay();

P16=0;P17=0;

}

/**************************

主函数

**************************/

main()

{

EA=1;

ET1=1;//启动定时器T1的中断

EX0=1;//启动外部中断INTR0

TMOD=0x10;

TH1=(65535-46083)/256;

TL1=(65535-46083)%256;//50ms中断一次

t10=30;

t20=4;

t30=16;

t40=4;

t1=t10; //初始化通行时间

P1=0x1e;//初始化灯的状态

count=0;

flag=1;//初始化直道通行

f=0;

l=0;

h=0;

t=0;

TR1=1;//开定时器T1的中断

IT0=0;//INTR0为低电平触发外部中断INTR0

while(1)

{

if(P23==0&&P22==0&&P21==0&&P20==1)

{ t10=20;t30=11;}

if(P23==0&&P22==0&&P21==1&&P20==0)

{ t10=30;t30=16;}

if(P23==0&&P22==1&&P21==0&&P20==0)

{ t10=45;t30=26;}

if(P23==1&&P22==0&&P21==0&&P20==0)

{ t10=60;t30=31;}

switch(flag)

{ case 1:display(t1);P1=0x1e;break;

case 2:display(t2);P1=0x1d;break;

case 3:display(t3);P1=0x17;break;

case 4:display(t4);P1=0x0f;break;

case 5:display(t5);P1=0x1b;break;

default:break;

}

/*************************************************

定时器T1的中断子程序：改变数码管和灯的状态

*************************************************/

void Time1(void)interrupt 3 using 0

{

count++;

if(count==20)//1s中执行下列程序一次

{ count=0;

if(flag==1)

{ t1--;

if(t1==0)

{ flag=2;

t1=t10;

t2=t20;

t3=t30;

t4=t40;

t5=t10+t20+t30+t40-2;

}

if(flag==2)

{ t2--;

if(t2==0)

{ flag=3;

t1=t10;

t2=t20;

t3=t30;

t4=t40;

t5=t10+t20+t30+t40-2;

} //切换到左转道工作

}

if(flag==3)

{ t3--;

if(t3==0)

{ flag=4;

t1=t10;

t2=t20;

t3=t30;

t4=t40;

t5=t10+t20+t30+t40-2;

}

if(flag==4)

{ t4--;

if(t4==0)

{ flag=5;

t1=t10;

t2=t20;

t3=t30;

t4=t40;

t5=t10+t20+t30+t40-2;

}//切换到红灯状态

}

if(flag==5)

{ t5--;

if(t5==0)

{ flag=1;

t1=t10;

t2=t20;

t3=t30;

t4=t40;

t5=t10+t20+t30+t40-2;

}//切换到直道通行状态

}

TH1=(65535-46083)/256;

TL1=(65535-46083)%256;//重新设置定时器T1的初值

}

/**************************************************

外部中断INTR0的中断子程序：只有红灯亮，禁止通行

**************************************************/

void int0(void)interrupt 0 using 0

{

P1=0x3b;//只有红灯亮

display(88);

if(f==0)

{ h++;

if(h%5==0)

P37=~P37;//fh=2KHZ

if(h==10000)

{ t++;

if(t==10)

{ f=1;

t=0;

}

else if(f==1)

{ l++;

if(l%500==0)

P37=~P37;//fl=2HZ

if(l==10000)

{ t++;

if(t==10)

{

f=0;

t=0;

}

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