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摘要: 交通燈是交通安全的關(guān)鍵，它的有無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，對技術(shù)也提出較高的要求，已成為一項(xiàng)社會課題。通過本次設(shè)計，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。同時了解綜合問題的程序設(shè)計。 關(guān)鍵詞: 交通燈;8086; 軟硬件設(shè)計 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.................................................... 3 2.1相關(guān)芯片簡介................................................ 3 2.2 仿真電路總體設(shè)計............................................ 6 3 軟件編程設(shè)計.................................................... 8 3.1系統(tǒng)概述.................................................... 8 3.2 程序流程圖設(shè)計.............................................. 8 3.3 按鍵控制................................................. 10 3.4 字符動態(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................................................. 13 5.2 缺點(diǎn)與不足................................................. 13 參考文獻(xiàn)....................................................... 14 1概述1.1課題背景隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已經(jīng)成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(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，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門有待解決的主要問題。人們希望通過增加技術(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，所以對交通燈的設(shè)計和采納做了相關(guān)的研究和建模。 1.2 研究意義在安全行車方面，交通燈在安全行車過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。加一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，主要有一下缺點(diǎn)：1、車道輪流放行時間相對固定，不能根據(jù)實(shí)際情況中兩個車道的車輛多少來設(shè)置改變通行時間；2、沒有考慮緊急車輛通過時，兩車道應(yīng)采取的措施。如，有消防車通過執(zhí)行緊急任務(wù)時，兩車道都應(yīng)停止，讓緊急車輛通過。因此如何合理高效利用交通燈指示交通情況，是一個需要解決的問題。 2 硬件電路設(shè)計2.1相關(guān)芯片簡介1. 8086 file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif Intel 8086擁有四個16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個8位寄存器來存取，以及四個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內(nèi)存位址，所以其中一個操作數(shù)必須是一個寄存器。運(yùn)算結(jié)果會儲存在操作數(shù)中的一個寄存器。 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個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(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)行速度過快，數(shù)碼管動態(tài)顯示出現(xiàn)顯示不全的現(xiàn)象，因此PC0，PC1輸出經(jīng)過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
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本實(shí)驗(yàn)設(shè)計中，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通過控制線的片選、讀、寫信號接口對8255A進(jìn)行讀、寫與片選操作。外設(shè)接口端的A0-A7八個開關(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 開關(guān)功能 如圖2-7，A口的PA0-PA7端口通過鎖存器與數(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3.1系統(tǒng)概述密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或芯片工作，從而控制機(jī)械的開關(guān)和閉合，完成開鎖閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品�，F(xiàn)在運(yùn)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的，其性能和安全性已大大超過機(jī)械鎖。其特點(diǎn)是保密性好，隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。密碼可變，用戶可隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。無活動零件，不會磨損，壽命長。使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。 3.2 程序流程圖設(shè)計 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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file:///C:/Users/38221/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.gifN
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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 整個過程中主要是對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進(jìn)行比對，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，自動跳到下一個燈管，直到四位數(shù)字全部選擇完畢。 3.4 字符動態(tài)顯示四位密碼選出后，顯示四位選定數(shù)字，然后檢測密碼正確性，8255A通過端口A、B、C讀取指令，根據(jù)檢測結(jié)果，密碼正確則輸出代碼顯示*YES，錯誤則顯示ERRO。 見附錄：檢測密碼正確性 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，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，整個實(shí)驗(yàn)共用到8086CPU一個、74LS245一個、可編程并行接口8255A一個，74LS273鎖存器三個、74LS138譯碼器一個、數(shù)碼管一個、與非門兩個、開關(guān)八個、電阻八個。 5 結(jié)論通過對電子密碼鎖的設(shè)計，從設(shè)計硬件電路到編寫代碼，再到對程序的調(diào)試，在整個的設(shè)計過程中學(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，選擇對密碼是否正確進(jìn)行調(diào)整。與此同時，我們又通過這次產(chǎn)品的設(shè)計加深了對硬件知識的理解以及常用芯片功能的掌握。在使用8255A和8253的時候，要對其進(jìn)行初始化，這初始化程序的編寫，有助于對這些接口芯片的工作原理的理解。總之，在實(shí)驗(yàn)中自己動手，把理論知識用于實(shí)踐，從中能夠?qū)W到很多。 5.1 收獲與體會通過這一個多月以來對電子密碼鎖的硬件電路的設(shè)計，以及對軟件程序的編寫，我們又對計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)這門課程有了更深一層的理解。與此同時，我們還有如下收獲： 首先，我們能熟練掌握計算機(jī)硬件技術(shù)知識，其中包括硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計等內(nèi)容。計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)是比較難學(xué)的科目，尤其是對那些沒有過編程基礎(chǔ)的學(xué)員來說，剛開始接觸時感覺力不從心。但是，通過設(shè)計這個電子密碼鎖，我組成員都能對硬件設(shè)計以及軟件編程熟練掌握，并且能實(shí)現(xiàn)原計劃的功能，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。通過實(shí)驗(yàn)，我們明白了團(tuán)隊力量的強(qiáng)大，只有一個團(tuán)隊能夠齊心協(xié)力、合理分工，工作才能有條不紊的高效開展。 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,但是也不乏問題存在。 首先，剛開始的時候分工不明確，導(dǎo)致制作進(jìn)程比較緩慢。由于剛接觸一門全新的課程，再加上對程序的編寫不是很熟悉，所以大家都不知道從何入手，沒有明確的分工。隨著教員對硬件知識的講解，再結(jié)合平時的小組討論與自我學(xué)習(xí)，有主攻硬件設(shè)計的，有軟件編程的，也有PPT制作和論文編寫的，以此提高了我們的效率。 其次，由于我們知識積累不足，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)了分歧與爭吵。當(dāng)然，對于一個團(tuán)隊來說，出現(xiàn)矛盾是在所難免的，這時候作為組長更應(yīng)該起到穩(wěn)定軍心的作用。大家在一起，從頭來過，尋找解決問題的辦法，一起攻克難關(guān)。
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