1、交通燈控制器的設計與實現、實驗目的1 了解交通燈管理的根本工作原理。2 熟悉 8253 計數器 / 定時器、 8259A 中斷控制器和 8255A 并行接口的工作方式及應用編程。3.掌握多位LED顯示的方法。、 實驗內容與要求設計一個用于十字路口的交通燈控制器。1. 根本要求：1東西和南北方向各有一組紅 ,黃,綠燈用于指揮交通 , 紅,黃,綠的持續時間分別為 25s,5s,20s 。2當有緊急情況如消防車時，兩個方向均為紅燈亮，計時停止，當特殊情況結 束后，控制器恢復原來狀態，正常工作。3一組數碼管，以倒計時方式顯示兩個方向允許通行或禁止通行的時間。2 .提高局部：1實時修改交通燈的持續時間。

2、2根據不同時段對主要交通方向的信號進行調整。3可以使用 LCD 顯示提示信息。三、實驗報告要求1 .設計目的和內容2 總體設計3 硬件設計：原理圖接線圖及簡要說明4軟件設計框圖及程序清單5 設計結果和體會包括遇到的問題及解決的方法四、總體設計交通燈的工作過程如下：設十字路口的 1、3 為南，北方向， 2、4 為東西方向，初始態 為 4 個路口的紅燈全亮。之后， 1、3 路口的綠燈亮， 2、4 路口的紅燈亮， 1、3 路口方向 通車， 2 個路口的 LED 數碼管開始倒計時 25 秒。延遲 20 秒后， 1、3 路口的綠燈熄滅，而 1，3路口的黃燈開始閃爍 1HZ 。閃爍 5次后，1、3路口的紅

3、燈亮，同時 2、4路口的綠 燈亮， 2、4 路口方向開始通車， 2 個路口的 LED 數碼管重新開始倒計時 25 秒。延遲 20 秒 時間后， 2、4路口的綠燈熄滅，而黃燈開始閃爍。閃爍 5次后，再切換到 1、 3路口方向。之后，重復上述過程。當有緊急情況時，2個方向都紅燈亮，倒計時停止，車輛禁止通行，當緊急情況結束后，控制器恢復以前的狀態繼續工作。在設計中采用6個發光二極管來模擬 2個路口的黃紅綠燈，每個路口用2個數碼管來顯 示通行或禁止剩余的時間。 緊急情況用一個單脈沖發生單元申請中斷來模擬，緊急情況結束后，再發一個中斷來恢復以前的狀態。根據前面的介紹，本設計硬件由定時模塊、發光二極管模塊

4、、數碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。定時模塊采用硬件定時和軟件定時相結合的方法，用8253定時/計數器定時100ms,再用軟件計時實現所需的定時。發光二極管模塊由8255控制發光二極管來實現。數碼管顯示模塊由實驗平臺上的LED顯示模塊實現。緊急中斷模塊是由單脈沖發生單元和8279中斷控制器組成。程序主要是由定時子程序、發光二極管顯示子程序、 數碼管顯示子程序和中斷效勞程序組成。包括對8253、8255以及8259等可編程器件的編程。五、硬件設計本課題的設計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內部已經連接，用戶在使用時只要設計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設計及實現相對簡單

5、。完 整系統的硬件連接如圖 1所示。硬件電路由定時模塊、發光二極管模塊、 數碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。定時模塊是由8253的計數器0來實現定時100ms。Clk0接實驗平臺分頻電路輸出 Q6, f = 46875hz。GATE0接8255的PA0，由8255輸出來控制計數器的起停。 OUT0接8259的 IRQ2，定時完成申請中斷，進入中斷效勞程序。發光二極管顯示模塊由 8255輸出來控制發光二極管的亮滅。 8255輸出為低電平時，對 應的發光二極管就點亮，否那么就熄滅。8255的接口電路如圖 2所示。交通燈的對應關系如下：L7L6L5L2L1L0PC7PC6PC5PC2PC1PC013

6、紅燈13黃燈13綠燈24紅燈24黃燈24綠燈實驗平臺上提供一組六個 LED數碼管。插孔CS1用于數碼管段選的輸出選通，插孔CS2用于數碼管位選信號的輸出選通。本設計用4個數碼管來倒計時。緊急中斷模塊是由單脈沖發生單元和8259中斷控制器，單脈沖發生單元主要用來請求中斷，然后做出緊急情況處理。PC BUS圖1系統硬件電路圖圖2 8255接口電路六、軟件設計根據交通燈的工作過程和電路連接情況，交通燈的工作狀況見下表所示。正常工作時交通燈在前4個狀態間運行，出現緊急情況進入狀態5,緊急情況結束后，恢復原狀態。序號交通燈工作情況PC輸出數據持續時間下個狀態113綠燈亮，24紅燈亮C3H20s2213黃

7、燈閃爍，24紅燈亮A3H, E3H5s3313紅燈亮，24綠燈亮66H20s4413紅燈亮，24黃燈閃爍65H,67H5s15所有紅燈亮緊急情況63H不確定恢復原狀態1.軟件設計思路本程序由主程序、定時中斷子程序和外部中斷子程序組成。主程序主要負責系統初始化和等待中斷。定時中斷子程序主要負責數碼管顯示刷新和紅綠黃燈各種狀態切換。外部中斷子程序負責緊急情況處理和處理完恢復。8253計數的起停由 8255的PAO控制，8255的PAO輸出1時，8253開始計數，交通燈 按正常狀態切換工作，PA0輸出0時，計數器停止工作，交通燈不再按正常狀態切換。8253開始計數后每100ms發出一個中斷申請信號，

8、 在中斷子程序中先刷新數碼管，然后判斷當前狀態，進入相應的處理程序進行處理。當有緊急情況時進入外部中斷效勞子程序，先讓8253停止計數，然后點亮所有的紅燈，下一次外部中斷處理時，恢復原來的交通燈狀況，啟動8253開始工作。2. 主程序設計主程序負責系統的初始化，然后數碼管數據輸出顯示，同時檢測PC鍵盤按鍵，有按鍵就退出程序。主程序的流程圖如圖3所示。系統初始化包括8253的初始化，8255的初始化，中斷向量初始化以及設置交通燈工作 的初始狀態。8253定時的時間是 100ms, clk0的輸入時鐘f = 46875hz，所以計數初值為 124FH3. 定時中斷子程序定時中斷子程序是本設計的重點

9、，負責完成數碼管輸出數據刷新和各個狀態的處理切 換。中斷子程序包括數碼管輸出數據刷新程序和各狀態處理程序。中斷程序的流程圖如圖 所示。開始數碼管輸出數據處理狀態比擬跳轉1rr11狀態1處理 程序狀態2處理 程序狀態3處理 程序狀態4處理 程序V中斷恢復中斷返回圖4定時中斷效勞子程序數碼管輸出數據刷新子程序是實現倒計時 25s，用LEDOU表示輸出的數據，ent用來軟 件計時1s,就是計數10個100ms。LED輸出是要將輸出的數據轉化為段選碼。 LED數碼管倒 計時顯示子程序的流程圖如圖 5所示。圖5 LED倒計時顯示子程序根據當前的狀態跳轉到相應的處理程序，在處理程序中完成定時和狀態的切換。狀態和3的流程是一樣的，先點亮對應的交通燈，再判斷定時到了就可以切換了。狀態2和4要實現黃燈的閃爍，間隔點亮和熄滅就可以了。狀態1和3處理程序的流程圖以狀態 1為例如圖6所示，其中NUM是狀態1對應的PC 口輸出，見前面的表中介紹。狀態2和4處理程序以狀態 1為例的流程圖如圖 7所示，其中NUM1和NUM2是狀態1對應的PC 口輸出。State1處理程序YVCNP? 一8255PC 口輸 出數據NUMn rCNT+CNT=200?N辛State= 2CNT = 0|退出圖6狀態1處理程序流程圖4. 外部中斷效勞子程序外部中斷效勞子程序主要用來處理緊急情況，將2個方向的車都停