金陵科技学院微机原理交通灯课程设计

成绩

课程设计报告

题 目 交通信号灯的设计

课 程 名 称 微机原理及应用 院 部 名 称 龙 蟠 学 院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 M10电气工程及其自动化 学 生 姓 名 谢 天 学 号 1021107038 课程设计地点 工科楼 C304 课程设计学时 20 指 导 教 师 李国利

金陵科技学院教务处制

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摘 要

运用了8086CPU芯片以及74273芯片、741芯片和键盘、显示器等辅助硬件电路，进行了交通信号灯的设计。进行了软件设计并编写了源程序。该信号灯具有十字路口信号指示的功能，并且通过对颜色和时间的设置，可对颜色和时间的长短进行调整分析了现代交通和管理问题的现状结合城乡交通的实际情况设计出来的一种简单实用的交通信号灯的设计方案

关键词：；交通信号灯；8086微机系统

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目 录

一 、概述……………………………………………………………………………………3 二、总体设计方案及说明………………………………………………………………4 三 、系统硬件电路设计……………………………………………………………………5 2.1 8086CPU的工作原理………………………………………………………………5 2.2 741芯片的工作原理……………………………………………………………5 2.3 74273芯片的工作原理……………………………………………………………6 2.4 交通灯的工作原理…………………………………………………………… 2.5 交通灯的工作方式……………………………………………………………… 8 四 、系统软件部分设计………………………………………………………………… 10 五 、课程设计体会……………………………………………………………………… 23 六 、参考文献…………………………………………………………………………… 23 附录1：原理图…………………………………………………………………………… 24

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一、概述

1.目的：

通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的微型计算机应用系统。针对课堂重点讲授内容使学生加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了微机系统应用平台，提高学生的开发创新能力

2. 要求：

1）给出系统设计方案；画出硬件连线图，并说明工作原理； 2）画出程序框图并编写程序。

二、总体设计方案与说明

本设计由以下四部分组成：8086CPU芯片、74273、741和交通信号灯。其原理图如图所示。首先把想得到的字符通过编写得到源程序，源程序经过编译之后送入8086CPU芯片，再通过锁存器和译码器找到相应的模块把数据通过交通信号灯显示出来。

三、系统硬件部分设计

2.1 8086CPU工作原理

8086CPU是16位机，1 6位微处理器比8位微处理器有更大的寻址空间、更强的

运算能力、更快的处理速 度和更完善的指令系统。1 6位微处理器比8位微处理器有更大的寻址空间、 更强的运算能力、 更快的处理速 度和更完善的指令系统。芯片引脚为40根，20根地址线，16根数据线，其最大的地址空间为1MB。

8086从功能上来说可以分成两个大部分，总线接口单元BIU和执行单元EU。 BIU：负责与存储器或I/O接口交换信息，即8086与存储器或I/O接口之间的信息传送，都是由BIU负责进行的，即：

（1）BIU从内存的指定部分取出指令，送到指令队列排队。 （2）取出执行指令时所需的操作数，送至EU部分。 EU：负责指令的执行。

特点：将CPU分为两个单元，可以使取指令和执行指令同进行，减少了CPU为取指

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令而等待的时间，从而提高了CPU的利用率，提高了系统的运行速度。 8086微处理器的引脚功能可分3部分：地址总线、数据总线、控制总线。

（1）地址/数据总线AD15-AD0

AD15-AD0:地址/数据复用引脚，双向，三态。 地址/数据总线分时复用。在总线周期开始时（T1），用作地址总线的16位，给出内存单元的地址；其他时间为数据总线，用于数据传输。

（2）地址/状态总线A19/S6-A16/S3

A19/S6-A16/S3:地址/状态总线复用引脚，输出，三态。A19-A16：输出访问存储器的20位地址的高4位地址A19-A16。8086的20条地址线访问存储器时可寻址1MB内存单元；访问外部设备时，只用16条地址A15-A0,可寻址K个I/O端口。

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2.2 741 为 4 线－16 线译码器

741 为 4 线－16 线译码器，当选通端（G1、G2）均为低电平时，可将地址端（ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。 如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74LS1还可作1线-16线数据分配器。

2.3 74273芯片的工作原理

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74273就是一个8位的数据锁存器

第1脚是复位脚，平时应保持高电平；低电平时1Q~8Q输出全部低电平，同时内部寄存器全部清零。

1D~8D为数据输入，在11脚（CLK）从低电平跳变到高电平时（即上跳沿），1D~8D被保存到74273寄存器中，同时1Q~8Q输出对应1D~8D的电平。

第1脚保持高电平，第11脚为低电平、高电平、高电平到低电平跳变（下跳沿）这些状态对输出1Q~8Q及74273内部保存的数据无影响。

2.4交通灯的工作原理

1 东西方向车辆放17s 。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮17s 。 2

17s 后东西方向的红绿灯以黄灯17秒 钟以警示车辆将切换红绿灯。此时

南北方向仍维持红灯点亮 。

3 东西方向的红绿灯亮17秒钟后转为南北方向放行17秒钟 。即东西方向的 红灯和南北方向的绿灯同时点亮17秒钟。

4 南北方向放行 17秒钟后转为南北方向的红绿灯的黄灯亮17秒钟以警示将 切换红绿灯 。此时东西方向仍维持红灯点亮 。

5 南北方向的红绿灯的黄灯亮17秒钟后转为东西方向放行17秒钟 。如此循环重复 。

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2.5 交通灯的工作方式

十字路口信号灯东西向南北向各2组，每组用红黄绿3只LED模拟交通信号灯。开始：南北红灯、东西绿灯亮，之后南北红灯、东西黄灯亮，然后南北绿灯、东西红灯亮，然后南北黄灯、东西红灯亮，返回开始。

四、系统软件部分设计

系统软件流程图

程序编译完成后运行————东西灯绿，南北红17s——————东西黄，南北红17s——————东西红，南北绿17s——————东西红，南北黄17s————重复

第二步

东西黄，南北红17s

东西红，南北绿17s

7 程序编译完成后运行 东西灯绿，南北红17s

东西红，南北黄17秒 源程序

.MODEL SMALL .8086 .STACK .CODE .STARTUP

START: MOV AX,ALL_LIGHT MOV DX,0200H MOV DX,AX

AGAIN: MOV SI,OFFSET SITUATION MOV DX,0200H NEXT: MOV AX,[SI] OUT DX,AX CALL DELAY1 ADD SI,2 MOV AX, [SI] OUT DX, AX ADD SI, 2

CMP SI,OFFSET SIT_END JB NEXT JMP AGAIN DELAY1 PROC NEAR MOV BX, 10000 LP1: MOV CX, 469 LP2: LOOP LP2 DEC BX JNZ LP1 RET DELAY1 ENDP DELAY2 PROC NEAR MOV BX, 500 LP1: MOV CX, 469

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LP2: LOOP LP2 DEC BX JNZ LP1 RET DELAY2 ENDP .DATA

SITUATION DW 0000011110011110B S1 DW 0000101110101110B S2 DW 0000110011110011B S3 DW 0000110101110101B SIT_END = $

ALL_LIGHT EQU 0000001001001001B END

五、系统调试与总结

1、将检查无错的电路原理图sy5.dsn复制到masm32文件夹内。 2、建立本实验汇编语言.ASM文件： （1）打开masm32文件夹

（2）打开qeditor(应用程序编辑器)

（3）将实验程序复制到打开的qeditor编辑窗口，并以sy5.asm保存到当前的masm32文件夹中。

3、建立本实验批处理.BAT文件： （1）打开qeditor(应用程序编辑器) （2）打开pcl.bat文件：

选中qeditor菜单栏中的file->open->pcl.bat

（3）修改原有的pcl.bat文件中所有名字为syli项，将其更名为本实验名字sy5 （4）保存修改后的批处理文件：

选中qeditor菜单栏中的file->save as->pcl5.bat 4、编译和连接：

（1）打开qeditor(应用程序编辑器) （2）执行pcl5.bat文件：

选中qeditor菜单栏中的file->cmd prompt->pcl5->回车 5、往8086CPU中添加可执行.EXE文件： （1）打开电路原理图sy5.dsn

（2）右击8086CPU，打开其属性窗口（Edit Properties）

（3）单击program file文件夹->选择可执行程序sy5.exe->确定（OK）

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6、调试仿真：

（1）单击电路原理图sy5.dsn左下角的仿真开始按钮，观察LED亮灭的状态是否与相应的开关状态一致。

（2）随意拨动开关，观察LED亮灭的状态是否与相应的开关状态一致。 （3）单击电路原理图sy5.dsn左下角的仿真停止按钮，仿真结束。

通过一学期的学习微型计算机原理及应用后，我们在学期快结束的时候，开始了这门课程的课程设计。本实验是以8086处理器为背景来设计的，在老师布置任务之后，我们进行了深入的研究，然后选定课题为交通灯系统。

对于译码器，锁存器，以及8086各引脚的作用深入了解之后，根据原理图，来进行设计。在连接线路的时候，要考虑各个器件的分布情况，然后再进行连接。这样可以达到事半功倍的效果。

这次的课程设计也锻炼了我们找资料的能力，从各个方面来收集资料，以确保实验的准确性和安全性。一开始在软件中进行调试的时候，出现了几个错误，经过仔细的排查之后，发现是线连接错误，重复了。还有就是线头的编号出现了问题。通过这次实验，也锻炼了我们自己纠错的能力。在态度上，这次设计是对我的学习态度的一次检验。对于这次课程设计，我的第一大心得体会就是作为一名技术人员，要求具备的首要素质应该是严谨。我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。因此，在今后的工作中，要谨慎，心细，以确保实验的高效率完成。

这次的课程设计，锻炼了我们的能力，掌握了在设计一个程序时候的一般步骤，使以后我们在需要设计一个东西时，知道如何设计总体的系统方案，然后进行实施方案。短暂的课程设计，使我加深对微型计算机硬件原理的理解及提高汇编语言程序设计的能力，为我以后打下来一个坚实的基础。

六、参考文献

[1]许立梓.微型计算机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]本书编辑委员会.微型计算机及外部设备常用芯片手册[M].北京：清华大学出版社，1999.

[3]徐爱钧.单片机原理实用教程：基于Proteus虚拟仿真[M].北京：电子工业出版社，2009

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附录

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