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摘要: 交通燈是交通安全的關(guān)鍵，它的有無(wú)作為交通安全檢查的重要依據(jù)，是交通秩序正常進(jìn)行的有力保障。現(xiàn)代交通的發(fā)展，對(duì)技術(shù)也提出較高的要求，已成為一項(xiàng)社會(huì)課題。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，掌握8086，8259，8255，7424等芯片的使用方法和編程方法，利用8086微處理器完成了8086交通燈設(shè)計(jì)。同時(shí)了解綜合問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 交通燈;8086; 軟硬件設(shè)計(jì) 目 錄 1概述.............................................................. 3 1.1課題背景.................................................... 3 1.2 研究意義.................................................... 3 2 硬件電路設(shè)計(jì).................................................... 3 2.1相關(guān)芯片簡(jiǎn)介................................................ 3 2.2 仿真電路總體設(shè)計(jì)............................................ 6 3 軟件編程設(shè)計(jì).................................................... 8 3.1系統(tǒng)概述.................................................... 8 3.2 程序流程圖設(shè)計(jì).............................................. 8 3.3 按鍵控制................................................. 10 3.4 字符動(dòng)態(tài)顯示.............................................. 12 4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)........................................................ 12 4.1 proteus仿真實(shí)驗(yàn).......................................... 12 5 結(jié)論............................................................ 13 5.1 收獲與體會(huì)................................................. 13 5.2 缺點(diǎn)與不足................................................. 13 參考文獻(xiàn)....................................................... 14 1概述1.1課題背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車(chē)、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已經(jīng)成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)。如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市道路，緩解城市道路壓力，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)有待解決的主要問(wèn)題。人們希望通過(guò)增加技術(shù)含量的方法提高現(xiàn)有道路的利用率，提高道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，所以對(duì)交通燈的設(shè)計(jì)和采納做了相關(guān)的研究和建模。 1.2 研究意義在安全行車(chē)方面，交通燈在安全行車(chē)過(guò)程中起著十分重要的作用，現(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口的醒目位置用紅、綠。黃三種顏色的指示燈。加一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)。對(duì)于一般情況下的安全行車(chē)、車(chē)輛分流發(fā)揮著作用，但根據(jù)實(shí)際行車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的情況，主要有一下缺點(diǎn)：1、車(chē)道輪流放行時(shí)間相對(duì)固定，不能根據(jù)實(shí)際情況中兩個(gè)車(chē)道的車(chē)輛多少來(lái)設(shè)置改變通行時(shí)間；2、沒(méi)有考慮緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，兩車(chē)道應(yīng)采取的措施。如，有消防車(chē)通過(guò)執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)，兩車(chē)道都應(yīng)停止，讓緊急車(chē)輛通過(guò)。因此如何合理高效利用交通燈指示交通情況，是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。 2 硬件電路設(shè)計(jì)2.1相關(guān)芯片簡(jiǎn)介1. 8086 file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif Intel 8086擁有四個(gè)16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個(gè)8位寄存器來(lái)存取，以及四個(gè)16位索引寄存器(包含了堆棧指標(biāo))。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對(duì)暫存值需要復(fù)雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入(或32K 16 位元)，以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個(gè)內(nèi)存位址，所以其中一個(gè)操作數(shù)必須是一個(gè)寄存器。運(yùn)算結(jié)果會(huì)儲(chǔ)存在操作數(shù)中的一個(gè)寄存器。 2. 8255A
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8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分:與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。 3. 74273
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由于8086運(yùn)行速度過(guò)快，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示出現(xiàn)顯示不全的現(xiàn)象，因此PC0，PC1輸出經(jīng)過(guò)2-4譯碼器之后，再激活數(shù)碼管，起到緩沖作用。 4. 16位數(shù)碼管 16位數(shù)碼管的數(shù)碼管，由16個(gè)引腳控制，低電平有效，其中A-H控制外圈0，K-M控制內(nèi)部, S1-s4是通道控制，高電平有效。
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2.2 仿真電路總體設(shè)計(jì)
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本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，硬件部分涉及到了8086CPU、可編程并行接口8255A，并配合74LS373鎖存器、74LS245緩沖器、74LS138譯碼器等基本元器件，實(shí)現(xiàn)了設(shè)想的電子密碼鎖。 8255A：如圖2-6，8255A的D0~D7端口與CPU數(shù)據(jù)線ADO~AD7相接，CPU通過(guò)控制線的片選、讀、寫(xiě)信號(hào)接口對(duì)8255A進(jìn)行讀、寫(xiě)與片選操作。外設(shè)接口端的A0-A7八個(gè)開(kāi)關(guān)連接245的A0-A7端口，將外設(shè)信息傳送到245中，鍵入密碼輸入、密碼確定、修改密碼等多種功能。 file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif 圖2-6 開(kāi)關(guān)功能 如圖2-7，A口的PA0-PA7端口通過(guò)鎖存器與數(shù)碼管相連用于外圈顯示，B口的PB0-PB7端口通過(guò)74LS373鎖存器與數(shù)碼管進(jìn)行連接用于內(nèi)部“米”字格的顯示。 3 軟件編程設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)概述密碼鎖是一種通過(guò)密碼輸入來(lái)控制電路或芯片工作，從而控制機(jī)械的開(kāi)關(guān)和閉合，完成開(kāi)鎖閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品�，F(xiàn)在運(yùn)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其性能和安全性已大大超過(guò)機(jī)械鎖。其特點(diǎn)是保密性好，隨機(jī)開(kāi)鎖成功率幾乎為零。密碼可變，用戶可隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。無(wú)活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長(zhǎng)。使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開(kāi)鎖。 3.2 程序流程圖設(shè)計(jì) 密碼的輸入與判定
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file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif 位數(shù)+1
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file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.gifN
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圖3-1 密碼的輸入與判定 密碼的更改
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file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif 位數(shù)+1
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圖3-2 密碼的更改 3.3 按鍵控制（1）、控制字 給8255A輸入端口控制字： void fun82531() { __asm { mov dx, 0x8006 mov al, 0x37 out dx, al } outp(GATE0,0x02); outp(GATE0,0x00); } void fun82532() { __asm { mov dx, 0x8006 mov al, 0x77 out dx, al } outp(GATE0,0x99); outp(GATE0,0x99); } （2）、密碼鍵入控制 整個(gè)過(guò)程中主要是對(duì)是否有按鍵信息輸入進(jìn)行掃描判斷，并將所得信息與燈管編號(hào)進(jìn)行比對(duì)，確定所選擇要鍵入數(shù)字的燈管。當(dāng)目前的燈管數(shù)字被選出后，自動(dòng)跳到下一個(gè)燈管，直到四位數(shù)字全部選擇完畢。 3.4 字符動(dòng)態(tài)顯示四位密碼選出后，顯示四位選定數(shù)字，然后檢測(cè)密碼正確性，8255A通過(guò)端口A、B、C讀取指令，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，密碼正確則輸出代碼顯示*YES，錯(cuò)誤則顯示ERRO。 見(jiàn)附錄：檢測(cè)密碼正確性 更改密碼，鍵入“更改密碼”控制字后，與輸入密碼的流程相同，先選擇燈管，待選定數(shù)字后跳至下一個(gè)，直到四位數(shù)字全部選定，然后鍵入“確認(rèn)更改”指令，則密碼更改成功。 見(jiàn)附錄：密碼更改。 4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1 proteus仿真實(shí)驗(yàn)file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image031.gif 圖4-1 Proteus仿真圖 如圖4-1，為本實(shí)驗(yàn)的Proteus仿真模擬圖，整個(gè)實(shí)驗(yàn)共用到8086CPU一個(gè)、74LS245一個(gè)、可編程并行接口8255A一個(gè)，74LS273鎖存器三個(gè)、74LS138譯碼器一個(gè)、數(shù)碼管一個(gè)、與非門(mén)兩個(gè)、開(kāi)關(guān)八個(gè)、電阻八個(gè)。 5 結(jié)論通過(guò)對(duì)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)硬件電路到編寫(xiě)代碼，再到對(duì)程序的調(diào)試，在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)到了很多。例如，我們用到了8255A的并行接口，將二進(jìn)制的控制信息傳入8086CPU中處理，選擇對(duì)密碼是否正確進(jìn)行調(diào)整。與此同時(shí)，我們又通過(guò)這次產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加深了對(duì)硬件知識(shí)的理解以及常用芯片功能的掌握。在使用8255A和8253的時(shí)候，要對(duì)其進(jìn)行初始化，這初始化程序的編寫(xiě)，有助于對(duì)這些接口芯片的工作原理的理解。總之，在實(shí)驗(yàn)中自己動(dòng)手，把理論知識(shí)用于實(shí)踐，從中能夠?qū)W到很多。 5.1 收獲與體會(huì)通過(guò)這一個(gè)多月以來(lái)對(duì)電子密碼鎖的硬件電路的設(shè)計(jì)，以及對(duì)軟件程序的編寫(xiě)，我們又對(duì)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課程有了更深一層的理解。與此同時(shí)，我們還有如下收獲： 首先，我們能熟練掌握計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)知識(shí)，其中包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)是比較難學(xué)的科目，尤其是對(duì)那些沒(méi)有過(guò)編程基礎(chǔ)的學(xué)員來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始接觸時(shí)感覺(jué)力不從心。但是，通過(guò)設(shè)計(jì)這個(gè)電子密碼鎖，我組成員都能對(duì)硬件設(shè)計(jì)以及軟件編程熟練掌握，并且能實(shí)現(xiàn)原計(jì)劃的功能，效果比較顯著。 其次，增強(qiáng)了我們組員之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們明白了團(tuán)隊(duì)力量的強(qiáng)大，只有一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠齊心協(xié)力、合理分工，工作才能有條不紊的高效開(kāi)展。 5.2 缺點(diǎn)與不足雖然在這次電子密碼鎖的制作中我們收獲了很多,但是也不乏問(wèn)題存在。 首先，剛開(kāi)始的時(shí)候分工不明確，導(dǎo)致制作進(jìn)程比較緩慢。由于剛接觸一門(mén)全新的課程，再加上對(duì)程序的編寫(xiě)不是很熟悉，所以大家都不知道從何入手，沒(méi)有明確的分工。隨著教員對(duì)硬件知識(shí)的講解，再結(jié)合平時(shí)的小組討論與自我學(xué)習(xí)，有主攻硬件設(shè)計(jì)的，有軟件編程的，也有PPT制作和論文編寫(xiě)的，以此提高了我們的效率。 其次，由于我們知識(shí)積累不足，導(dǎo)致大家在制作中遇到很多困難，期出現(xiàn)厭煩心理，抱怨聲音較多，甚至出現(xiàn)了分歧與爭(zhēng)吵。當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)矛盾是在所難免的，這時(shí)候作為組長(zhǎng)更應(yīng)該起到穩(wěn)定軍心的作用。大家在一起，從頭來(lái)過(guò)，尋找解決問(wèn)題的辦法，一起攻克難關(guān)。
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