【正文】 合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 1 合肥學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 微機(jī)原理與接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 科 目 交通燈 學(xué) 生 姓 名 陳昱宇 學(xué)號(hào) 1004014038 班級(jí) 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科技 2 班 指 導(dǎo) 教 師 高玲玲、肖連軍 2021 01 14 合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 2 題意分析與解決方案 題意需求分析 根據(jù)以上題目所給的提示，我們對(duì)其進(jìn)行解析：首先假設(shè)有一個(gè)十字路口， 3 為南北方向， 4 為東西方向，初始為四個(gè)路口的紅燈全亮，之后， 3路口的綠燈亮， 4路口的紅燈亮， 3 路口方向通車； 延時(shí)一段時(shí)間后， 3路口的綠燈 熄滅，而 3 路口的黃燈開(kāi)始閃爍，閃爍若干次以后， 3 路口紅燈亮， 而同時(shí) 4 路口的綠燈亮， 4路口方向通車；延時(shí)一段時(shí)間后， 4 路口的綠燈熄滅，而黃燈開(kāi)始閃爍，閃爍若干次以后，再切換到 3 路口方向，之后重復(fù)上述過(guò)程。 從題意需求分析本課程設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題如下： （ 1） 怎樣定時(shí)？是采用硬件定時(shí)還是軟件定時(shí)？ （ 2） 怎么控制交通燈的紅、綠、黃切換？ （ 3） 怎樣模擬出東西、南北向信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)的的效果？ （ 4） 怎樣更加具有使用價(jià)值，具有使用的靈活性？ 硬件部分 本課程設(shè)計(jì)的具體要求 如下： （ 1） 通過(guò) 8255A 控制信號(hào)燈的輸出顯示 （ 2） 通過(guò) 8279A 實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示 （ 3） 通過(guò)軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)交通燈的 1S 定時(shí)效果 （ 4） 通過(guò) 8279 的鍵盤(pán)控制實(shí)現(xiàn)交通燈的初始時(shí)間設(shè)置 本實(shí)驗(yàn)需要人為操作，故需要按鍵，主要用到的硬件是 827 8255 以及矩陣鍵盤(pán)、數(shù)碼管、 LED 顯示燈。 我們將 LED 指示燈接在 8255A 的 PA口，設(shè)置 8255A 的端口全為輸出。利用軟件進(jìn)行定時(shí)，通過(guò)星研提供的軟件延時(shí) DELAY500MS，進(jìn)行 的定時(shí)。由于本實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置初始時(shí)間值，也就是需要設(shè)定紅綠燈的 30S 延時(shí)和黃燈的 5S 延時(shí)或其它時(shí) 間。故在上電后需要通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置時(shí)間值。矩陣鍵盤(pán)第一行對(duì)應(yīng) 0 1 2 3 第二行對(duì)應(yīng) 4 5 6 7 第三行對(duì)應(yīng) 8 9 A B 第四行對(duì)應(yīng) C D E F 一般設(shè)置時(shí)只需要前十個(gè)鍵即可。設(shè)定時(shí)規(guī)定最大值是兩位數(shù)，需要依次設(shè)定兩次，第一次是紅綠燈顯示時(shí)間，第二次是黃燈顯示時(shí)間。在本實(shí)驗(yàn)中控制鍵盤(pán)及數(shù)碼管的芯片為 8279。 8279 有三種工作方式。鍵盤(pán)工作方式、顯示工作方式和傳感器工作方式 ，本實(shí)驗(yàn)采用第一、二種工作方式。 8279 需要連接 2M 的頻率輸入。通過(guò)合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 3 其內(nèi)部控制字設(shè)定其分頻系數(shù)為 20。定時(shí)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描以確定按下的鍵 值。8279 中的 C連接端接數(shù)碼管的片選端，用于選擇數(shù)碼管的點(diǎn)亮位置。 B連接端用于連接數(shù)碼管的段選，用于顯示數(shù)碼管的顯示數(shù)值。片內(nèi)總線與 CPU連接，用于接收命令字以及數(shù)據(jù)。 8255 在此次設(shè)計(jì)中的作用是，并行輸出 CPU 傳來(lái)的數(shù)據(jù)，用于點(diǎn)亮 LED 指示燈。指示燈從左至右對(duì)應(yīng)東西向 : 綠 黃 紅 空 南北向 :綠 黃 紅 空。按照程序中設(shè)定的顯示值，顯示紅綠燈的跳變及點(diǎn)亮效果顯示。縱觀整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。用的主要芯片及器件為： 827 825 LED 燈、數(shù)碼管、矩陣鍵盤(pán)。8279 控制鍵盤(pán)及數(shù)碼管，用于設(shè)置倒計(jì)時(shí)時(shí)間以及時(shí)間 顯示。 8255 控制 LED 燈，模擬紅綠黃燈的變換過(guò)程。再通過(guò)軟件定時(shí)，實(shí)現(xiàn)交通燈的模擬過(guò)程。 軟件部分 8255A 是一個(gè)可編程芯片，我們可以通過(guò)程序?qū)?8255A 芯片進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)所要求實(shí)現(xiàn)的所有功能。在本次實(shí)驗(yàn)中我們需要在程序中實(shí)現(xiàn)對(duì)LED 指示燈的亮滅控制。初始時(shí)將 8255A 口設(shè)置工作在方式 0作為輸出口，通過(guò)對(duì)端口 A 的按位置 1/復(fù) 0來(lái)控制 PA 口對(duì)應(yīng)腳的輸出電平的高低。 8279 的初始化需要對(duì)可編程時(shí)鐘設(shè)置命令字、數(shù)碼管顯示及鍵盤(pán)掃描方式設(shè)置命令字。由于8279 內(nèi)部所需的頻率為 100KHZ， 而當(dāng)外部輸入的固定頻率為 2MHZ 時(shí)，需將命令字設(shè)為 20，才可分頻出 100KHZ 的內(nèi)部頻率。故設(shè)置的命令字為 34H。對(duì)于數(shù)碼管顯示的命令字設(shè)置，將其設(shè)定為 8*8 字符顯示 ,左邊輸入 ,外部譯碼鍵掃描方式。則所需的命令字為 00H。另外在向 8279 內(nèi)部 RAM 寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前，需要先將其清空，即向 8279 寫(xiě)入 0DEH 將其內(nèi)部 RAM 全部置為 0FFH。接著還需要有一個(gè)測(cè)試指令，測(cè)試其內(nèi)部 RAM 是否初始化完畢。若以上初始化都完成了，則 8279的初始化則全部完成。 8255 及 8279 芯片初始化之后，即可以對(duì)其寫(xiě)入數(shù)據(jù)操作。對(duì)于 8255只需要把 8位數(shù)據(jù)送到 8255 中即可。 1對(duì)應(yīng) LED 燈的熄滅， 0對(duì)應(yīng)其點(diǎn)亮。 8279 的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示之前，先要將數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管顯示的鍵值碼。點(diǎn)亮數(shù)碼管的某一段即要使其對(duì)應(yīng)段置 1 即可。再利用星研提供的軟件定時(shí)軟中斷，軟件定時(shí) 500MS。通過(guò)以上軟件設(shè)置即可使 LED 及數(shù)碼管、鍵盤(pán)得到想要的結(jié)果。 合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 4 硬件設(shè)計(jì) 各芯片主要管腳的功能如下： 8255A PC0:和 8253 的 OUT0 端相與后得到黃燈信號(hào)，其中 1表示亮， 0表示暗 PC1:表示綠燈信號(hào)，其中 1 表示亮， 0表示暗 PC2:表示紅燈信號(hào) ，其中 1 表示亮， 0表示暗 PC3:和 8253GATE1 端相連，為時(shí)器 1 的門(mén)控型號(hào) PC4: 和 8253GATE2 端相連，為時(shí)器 2的門(mén)控型號(hào) PA0~PA7,PB0~PB7:可接兩個(gè) 8段 LED 顯示器，用于顯示當(dāng)前等亮?xí)r間 8253： 定時(shí)器 0：輸入信號(hào)設(shè)為 10KHZ,工作在方式 3，輸出為 1HZ 方波OUT0 和 PC0 相與得到黃燈信號(hào)。 定時(shí)器 1：輸入信號(hào)為 OUT0，工作站方式 2，計(jì)數(shù)初值為 30，實(shí)現(xiàn)延遲 30S后產(chǎn)生中斷。控制字為： 01010100 定時(shí)器 2：輸入信號(hào)為 OUT0，工作站方式 2，計(jì)數(shù)初值為 3，實(shí)現(xiàn)延遲 3S 后產(chǎn)生中斷?？刂谱譃椋?10010100 8259： 采用邊沿觸發(fā)，沒(méi)有級(jí)聯(lián)，需要設(shè) ICW1,ICW2,ICW4,不用 ICW3。 硬件說(shuō)明： 8279 是該程序?qū)崿F(xiàn)的重要的芯片，通過(guò)數(shù)碼管模擬倒計(jì)時(shí)，鍵盤(pán)模擬倒計(jì)時(shí)的時(shí)間設(shè)置， 8255PA 口接 Led指示燈指示交通燈的變換過(guò)程。依據(jù) 8279 的倒計(jì)時(shí)變化， 8255 控制的 led 指示燈進(jìn)行相應(yīng)的變化。 硬件的選擇與介紹 介紹本系統(tǒng)所選用的各種芯片的引腳、功能、相應(yīng)的命令字控制格式。 D B0~ D B7 V C C G N D 命令寄存器組 顯 示R A M F I F O R A M O U T B0~ O U T B3O U T A0~ O U T A3 S L0~ S L3 R L0~ R L7 S H I F T C N T L / S T B I R Q R E S E T C L K C 和 RD BDWRCSD 圖 22 8255芯片引角圖 圖 23 8279芯片引角圖 合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 5 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，操作能力及解決問(wèn)題的能力。并且通過(guò)查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)書(shū)本及課堂中老師不曾介紹過(guò)的知識(shí)．同時(shí)也學(xué)會(huì)了在動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，在最短的時(shí)間內(nèi)尋找問(wèn)題的解決方案。更重要的是通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了關(guān)于微機(jī)原理課程的更多相關(guān)內(nèi)容，了解了 DS18B20芯片的作用、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳的功能、工作方式、技術(shù)參數(shù)、如何實(shí)現(xiàn)從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。更加深入認(rèn)識(shí)了 8255A和 8279的內(nèi)部構(gòu)造、控制字、方式字的設(shè)置以及通過(guò) 8255A和 8279控制輸出量。 在這個(gè)過(guò)程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過(guò)。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。雖然這只是一次的簡(jiǎn)單的課程 設(shè)計(jì) ，可是平心而論，也耗費(fèi)了我們不少的心血！通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我想說(shuō)：為完成這次課程設(shè)計(jì)我們確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂(lè)，和 同學(xué)門(mén) 這十幾天的一起工作的日子，讓我們有說(shuō)有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂(lè)在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來(lái)天的實(shí)習(xí)，我感覺(jué)我和同學(xué)們之間的距離更加近了。這個(gè)工程確實(shí)很累，但 當(dāng)我們 設(shè)計(jì) 成功的時(shí)候，當(dāng)我們連好線，按下按鈕， LED亮了起來(lái)，喇叭響起 來(lái)了，那 是我一生以來(lái) 聽(tīng)到的 最好聽(tīng)的聲音，我們的心中就不免興奮，不免激動(dòng)。以前種種艱辛這時(shí)就變成了最甜美的回憶！ 總的來(lái)說(shuō)，雖然課程設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，但在這有限的時(shí)間里，不僅完成了作業(yè)，提交了結(jié)果，也豐富了這門(mén)硬件課程的更多知識(shí)，更深入地了解了這門(mén)專業(yè)課的精髓，充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)和理解，使自己的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)的知識(shí)的 應(yīng)用能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力得到全面提高。 對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無(wú)止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 8255A 1） 8255A的作用 利用 8255A將界限值和溫度值通過(guò) LED顯示出來(lái)，同時(shí) 8255A的 PC0與 DS18B20相連，向其發(fā)出溫度檢測(cè)命令及接受溫度數(shù)據(jù)， PC5和蜂鳴器及 發(fā)光二極管相連，用于聲光報(bào)警。 2） 8255A的功能分析 8255A是可編程并行接口，內(nèi)部有 3個(gè)相互獨(dú)立的 8位數(shù)據(jù)端口，即 A口、Ｂ口和Ｃ口。三個(gè)端口都可以作為輸入端口或輸出端口。Ａ口有三種工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)使用。 8255A的工作只有當(dāng)片選 CS效時(shí)才能進(jìn)行。而控制邏輯端口實(shí)現(xiàn)對(duì)其他端口的控制。 3） 8255A的方式控制字 合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 6 圖 22a 8255A的方式控制字表 圖 22b 8255A的方式控制字表 ① 方式 0的工作特點(diǎn)： 是 這種方式通常不用聯(lián)絡(luò)信號(hào)，不使用中斷，三個(gè)通道中的每一個(gè)都有可以由程序選定作為輸入或輸出。 ② 通道的功能為： 兩個(gè) 8位通道：通道 A和 B。兩個(gè)四位通道：通道 C高 4位和低四位，任何一個(gè)通道可以作輸入 /輸出，輸入是不鎖存的，輸出是鎖存的，在方式 0時(shí)各個(gè)通道的輸入 /輸出可有 16種不同的組合。 8255A的置位 /控制字表： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 X X X 寫(xiě)入位編碼 寫(xiě)入內(nèi)容 寫(xiě)入位 編碼 0寫(xiě)入 0 D0D7 000111 1 寫(xiě)入 1 8279 1） 8279的作用 在本設(shè)計(jì)中用 8279芯片控制鍵盤(pán)輸入和 LED顯示。 2） 8279的功能分析 8279A芯片是一種通用的可編程序的鍵盤(pán) /顯示接口器件，單個(gè)芯片就能完成鍵盤(pán)輸入和 LED顯示控制兩種功能。 可與任何 8位機(jī)接口。 8279A芯片包括鍵盤(pán)輸入和顯示輸出兩個(gè)部分。 若采用 8279作為鍵盤(pán) /顯示器接口，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵合肥學(xué)院 10 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 7 盤(pán)、顯示器自 動(dòng)掃描， 8279主要是管理鍵盤(pán)輸入和顯示器輸出的。 8279可編程鍵盤(pán)顯示器接口芯片具有動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、不占用 CPU 的時(shí)間、可自動(dòng)進(jìn)行鍵盤(pán)掃描、與計(jì)算機(jī)接口方便、編程容易、系統(tǒng)靈活等特點(diǎn)．當(dāng)今已成為設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，特別是實(shí)時(shí)性較高的測(cè)控系統(tǒng)的首選器件之一。 D B0~ D B7 V C C G N D 命令寄存器組 顯 示R A M F I F O R A M O U T B0~ O U T B3O U T A0~ O U T A3