【正文】 合肥學(xué)院 10 級計算機科學(xué)與技術(shù)系 1 合肥學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)系 微機原理與接口技術(shù) 課程設(shè)計 課 程 設(shè) 計 科 目 交通燈 學(xué) 生 姓 名 陳昱宇 學(xué)號 1004014038 班級 10 級計算機科技 2 班 指 導(dǎo) 教 師 高玲玲、肖連軍 2021 01 14 合肥學(xué)院 10 級計算機科學(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，我們對其進行解析：首先假設(shè)有一個十字路口， 3 為南北方向， 4 為東西方向，初始為四個路口的紅燈全亮，之后， 3路口的綠燈亮， 4路口的紅燈亮， 3 路口方向通車； 延時一段時間后， 3路口的綠燈 熄滅，而 3 路口的黃燈開始閃爍，閃爍若干次以后， 3 路口紅燈亮， 而同時 4 路口的綠燈亮， 4路口方向通車；延時一段時間后， 4 路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍，閃爍若干次以后，再切換到 3 路口方向，之后重復(fù)上述過程。 從題意需求分析本課程設(shè)計需要解決的問題如下： （ 1） 怎樣定時？是采用硬件定時還是軟件定時？ （ 2） 怎么控制交通燈的紅、綠、黃切換？ （ 3） 怎樣模擬出東西、南北向信號燈倒計時的的效果？ （ 4） 怎樣更加具有使用價值，具有使用的靈活性？ 硬件部分 本課程設(shè)計的具體要求 如下： （ 1） 通過 8255A 控制信號燈的輸出顯示 （ 2） 通過 8279A 實現(xiàn)數(shù)碼管的倒計時顯示 （ 3） 通過軟件延時實現(xiàn)交通燈的 1S 定時效果 （ 4） 通過 8279 的鍵盤控制實現(xiàn)交通燈的初始時間設(shè)置 本實驗需要人為操作，故需要按鍵，主要用到的硬件是 827 8255 以及矩陣鍵盤、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。利用軟件進行定時，通過星研提供的軟件延時 DELAY500MS，進行 的定時。由于本實驗需要設(shè)置初始時間值，也就是需要設(shè)定紅綠燈的 30S 延時和黃燈的 5S 延時或其它時 間。故在上電后需要通過鍵盤設(shè)置時間值。矩陣鍵盤第一行對應(yīng) 0 1 2 3 第二行對應(yīng) 4 5 6 7 第三行對應(yīng) 8 9 A B 第四行對應(yīng) C D E F 一般設(shè)置時只需要前十個鍵即可。設(shè)定時規(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間，第二次是黃燈顯示時間。在本實驗中控制鍵盤及數(shù)碼管的芯片為 8279。 8279 有三種工作方式。鍵盤工作方式、顯示工作方式和傳感器工作方式 ，本實驗采用第一、二種工作方式。 8279 需要連接 2M 的頻率輸入。通過合肥學(xué)院 10 級計算機科學(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。定時對鍵盤進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)計中的作用是，并行輸出 CPU 傳來的數(shù)據(jù)，用于點亮 LED 指示燈。指示燈從左至右對應(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亮效果顯示。縱觀整個實驗過程。用的主要芯片及器件為： 827 825 LED 燈、數(shù)碼管、矩陣鍵盤。8279 控制鍵盤及數(shù)碼管，用于設(shè)置倒計時時間以及時間 顯示。 8255 控制 LED 燈，模擬紅綠黃燈的變換過程。再通過軟件定時，實現(xiàn)交通燈的模擬過程。 軟件部分 8255A 是一個可編程芯片，我們可以通過程序?qū)?8255A 芯片進行編程來實現(xiàn)本次課程設(shè)計所要求實現(xiàn)的所有功能。在本次實驗中我們需要在程序中實現(xiàn)對LED 指示燈的亮滅控制。初始時將 8255A 口設(shè)置工作在方式 0作為輸出口，通過對端口 A 的按位置 1/復(fù) 0來控制 PA 口對應(yīng)腳的輸出電平的高低。 8279 的初始化需要對可編程時鐘設(shè)置命令字、數(shù)碼管顯示及鍵盤掃描方式設(shè)置命令字。由于8279 內(nèi)部所需的頻率為 100KHZ， 而當外部輸入的固定頻率為 2MHZ 時，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 寫入數(shù)據(jù)之前，需要先將其清空，即向 8279 寫入 0DEH 將其內(nèi)部 RAM 全部置為 0FFH。接著還需要有一個測試指令，測試其內(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，即可以對其寫入數(shù)據(jù)操作。對于 8255只需要把 8位數(shù)據(jù)送到 8255 中即可。 1對應(yīng) LED 燈的熄滅， 0對應(yīng)其點亮。 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。點亮數(shù)碼管的某一段即要使其對應(yīng)段置 1 即可。再利用星研提供的軟件定時軟中斷，軟件定時 500MS。通過以上軟件設(shè)置即可使 LED 及數(shù)碼管、鍵盤得到想要的結(jié)果。 合肥學(xué)院 10 級計算機科學(xué)與技術(shù)系 4 硬件設(shè)計 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，其中 1表示亮， 0表示暗 PC1:表示綠燈信號，其中 1 表示亮， 0表示暗 PC2:表示紅燈信號 ，其中 1 表示亮， 0表示暗 PC3:和 8253GATE1 端相連，為時器 1 的門控型號 PC4: 和 8253GATE2 端相連，為時器 2的門控型號 PA0~PA7,PB0~PB7:可接兩個 8段 LED 顯示器，用于顯示當前等亮?xí)r間 8253： 定時器 0：輸入信號設(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。 定時器 1：輸入信號為 OUT0，工作站方式 2，計數(shù)初值為 30，實現(xiàn)延遲 30S后產(chǎn)生中斷?？刂谱譃椋?01010100 定時器 2：輸入信號為 OUT0，工作站方式 2，計數(shù)初值為 3，實現(xiàn)延遲 3S 后產(chǎn)生中斷?？刂谱譃椋?10010100 8259： 采用邊沿觸發(fā)，沒有級聯(lián)，需要設(shè) ICW1,ICW2,ICW4,不用 ICW3。 硬件說明： 8279 是該程序?qū)崿F(xiàn)的重要的芯片，通過數(shù)碼管模擬倒計時，鍵盤模擬倒計時的時間設(shè)置， 8255PA 口接 Led指示燈指示交通燈的變換過程。依據(jù) 8279 的倒計時變化， 8255 控制的 led 指示燈進行相應(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 級計算機科學(xué)與技術(shù)系 5 通過本次課程設(shè)計，加強了自己的動手實踐能力，操作能力及解決問題的能力。并且通過查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)書本及課堂中老師不曾介紹過的知識．同時也學(xué)會了在動手實踐的過程中，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，在最短的時間內(nèi)尋找問題的解決方案。更重要的是通過本次的課程設(shè)計，我學(xué)到了關(guān)于微機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)、如何實現(xiàn)從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。更加深入認識了 8255A和 8279的內(nèi)部構(gòu)造、控制字、方式字的設(shè)置以及通過 8255A和 8279控制輸出量。 在這個過程中，我也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。雖然這只是一次的簡單的課程 設(shè)計 ，可是平心而論，也耗費了我們不少的心血！通過這次課程設(shè)計，我想說：為完成這次課程設(shè)計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂，和 同學(xué)門 這十幾天的一起工作的日子，讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的實習(xí)，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了。這個工程確實很累，但 當我們 設(shè)計 成功的時候，當我們連好線，按下按鈕， LED亮了起來，喇叭響起 來了，那 是我一生以來 聽到的 最好聽的聲音，我們的心中就不免興奮，不免激動。以前種種艱辛這時就變成了最甜美的回憶！ 總的來說，雖然課程設(shè)計的時間有限，但在這有限的時間里，不僅完成了作業(yè)，提交了結(jié)果，也豐富了這門硬件課程的更多知識，更深入地了解了這門專業(yè)課的精髓，充分認識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。通過這次設(shè)計實踐能夠進一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認識和理解，使自己的設(shè)計水平和對所學(xué)的知識的 應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(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。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 8255A 1） 8255A的作用 利用 8255A將界限值和溫度值通過 LED顯示出來，同時 8255A的 PC0與 DS18B20相連，向其發(fā)出溫度檢測命令及接受溫度數(shù)據(jù)， PC5和蜂鳴器及 發(fā)光二極管相連，用于聲光報警。 2） 8255A的功能分析 8255A是可編程并行接口，內(nèi)部有 3個相互獨立的 8位數(shù)據(jù)端口，即 A口、Ｂ口和Ｃ口。三個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)信號使用。 8255A的工作只有當片選 CS效時才能進行。而控制邏輯端口實現(xiàn)對其他端口的控制。 3） 8255A的方式控制字 合肥學(xué)院 10 級計算機科學(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： 是 這種方式通常不用聯(lián)絡(luò)信號，不使用中斷，三個通道中的每一個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 8位通道：通道 A和 B。兩個四位通道：通道 C高 4位和低四位，任何一個通道可以作輸入 /輸出，輸入是不鎖存的，輸出是鎖存的，在方式 0時各個通道的輸入 /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 寫入位編碼 寫入內(nèi)容 寫入位 編碼 0寫入 0 D0D7 000111 1 寫入 1 8279 1） 8279的作用 在本設(shè)計中用 8279芯片控制鍵盤輸入和 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 /顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤輸入和 LED顯示控制兩種功能。 可與任何 8位機接口。 8279A芯片包括鍵盤輸入和顯示輸出兩個部分。 若采用 8279作為鍵盤 /顯示器接口，則可以實現(xiàn)對鍵合肥學(xué)院 10 級計算機科學(xué)與技術(shù)系 7 盤、顯示器自 動掃描， 8279主要是管理鍵盤輸入和顯示器輸出的。 8279可編程鍵盤顯示器接口芯片具有動態(tài)顯示驅(qū)動電路簡單、不占用 CPU 的時間、可自動進行鍵盤掃描、與計算機接口方便、編程容易、系統(tǒng)靈活等特點．當今已成為設(shè)計計算機應(yīng)用系統(tǒng)，特別是實時性較高的測控系統(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