51单片机交通灯，给予51单片机的课程设计_交通灯51单片机设计

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微机原理课程设计

一. 设计任务及要求：

交通信号灯的控制：

1．通过 8255A 并口来控制 LED 发光二极管的亮灭。

2．A 口控制红灯，B 口控制黄灯，C 口控制绿灯。

3．输出为 0 则亮，输出为 1 则灭。

4．用 8253 定时来控制变换时间。

要求：设有一个十字路口，1、3 为南，北方向，2、4 为东西方向，初始态为

4 个路口的红灯全亮。之后，1、3 路口的绿灯亮，2、4 路口的红灯亮，1、3

路口方向通车。延迟 30 秒后，1、3 路口的绿灯熄灭，而 1，3 路口的黄灯开

始闪烁（1HZ）。闪烁 5 次后，1、3 路口的红灯亮，同时 2、4 路口的绿灯

亮，2、4 路口方向开始通车。延迟 30 秒时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而

黄灯开始闪烁。闪烁 5 次后，再切换到 1、3 路口方向。之后，重复上述过程。

二．方案比较及评估论证:

分析题意，红，黄，绿灯可分别接在 8255 的 A 口，B 口和 C 口上，灯的亮

灭可直接由 8086 输出 0，1 控制。30 秒延时及闪烁由 8253 控制，由闪烁的

实现方法可分为两种方案：

方案一：

设 8253 各口地址分别为：设 8253 基地址即通道 0 地址为 04A0H；通

道 1 为 04A2H；通道 2 为 04A4H；命令控制口为 04A6H。

黄灯闪烁的频率为 1HZ，所以想到由 8253 产生一个 1HZ 的方波， 8255

控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253 将方波信号输入或门使黄

灯闪烁。

由于计数值最大为 65535,1MHZ/65536 的值远大于 2HZ,所以采用两个计数

器级联的方式,8253 通道 0 的 clock0 输入由分频器产生的 1MHZ 时钟脉冲，

工作在方式 3 即方波发生器方式，理论设计输出周期为 0.01s 的方波。1MHZ

的时钟脉冲其重复周期为 T=1/1MHZ=1 s ，因此通道 0 的计数初值为

10000=2710H。由此方波分别作为 clock1 和 clock2 的输入时钟脉冲，所以

通道 1 和通道 2 的输入时钟频率为 100HZ，通道 1 作计数器工作在方式 1，计

数初值 3000=BB8H 既 30s，计数到则输出一个高电平到 8255 的 PA

口，

8255 将 A 口数据输入到 8086，8086 检测到高电平既完成 30s 定时。通道 2

工作在方式 3 需输出一个 1HZ 的方波，通过一个或门和 8086 共同控制黄灯的

闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为 100=64H，将黄灯的

状态反馈到 8055 的端口 PB7 和 PC7，同样输入到 8086，8086 通过两次检

测端口状态可知黄灯的状态变化，计 9 次状态变化可完成 5 次闪烁。

三个通道的门控信号都未用，均接＋5V 即可。

方案二：

考虑到题目要求黄灯闪烁的频率为 1HZ，既每秒 1 次，那么前 0.5 秒黄灯

亮,后 0.5 秒黄灯灭,所以最小的定时单位为 0.5 秒,频率为 2HZ,30 秒即为 60

个 0.5 秒。

显然如方案一一样一个计数器无法完成,所以采用两个计数器级联的方式,将计

数器 0 的输出 OUT0 接到计数器 1 的输入端 CLK1,CLK0=1MHZ,计数值为

50000=C350H,OUT0=20HZ,CLK1=20HZ, 记数值 =10,OUT1=2HZ 。并

且计数器 0 工作于方式 3 用于产生方波信号，计数器 1 工作方式 2，产生负脉

冲信号，计数器 1 的输出端 OUT1 接入 8255 芯片的 PC5 口，用于读取负脉冲

个数，以完成计时功能。 8086 及 8255 设置同方案一，8086 则每隔 0.5 秒

变换一次黄灯的状态，持续五次，完成闪烁的功能。

经比较，方案二 8086 在黄灯闪烁时需频繁发送数据到 8255，加重了系

统的负担，因此我决定采用方案一。

三．系统原理

工作原理说明：

此方案是通过并行接口芯片 8255A 和 8086 计算机的硬件连接，以及通过

8253 延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。

如硬件连接图所示，红灯（RLED），黄灯（ YLEDD）和绿灯（GLED）

分别接在 8255 的 A，B，C 口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3 分别接

1，2，3，4 路口的红灯，B，C 口类推。8086 工作在最小模式，低八位端口

~AD

接到 8255 和 8253 的 D

，AD

~AD

通过地址锁存器 8282，

接到三八译码器，译码后分别连到 8255 和 8253 的 CS 片选端。8253 的三个

门控端接+5V，CLOCK0 接由分频器产生的 1MHZ 的时钟脉冲，OUT0 接到

CLOCK1 和 CLOCK2，OUT1 接到 8086 的 AD

，

8086 通过检测此端口是否

有高电平来判断是否 30S 定时到。OUT2 产生 1MHZ 方波通过或门和 8255 的

B 口共同控制黄灯的闪烁。8255 三个口全部工作在方式 0 既基本输入输出方

式，红绿灯的转换由软件编程实现。

四．硬件原理及电路图

由于 8255A 与 8086CPU 是以低八位数据线相连接的，所以应该是

8255A 的

、

线分别与 8086CPU 的

、

线相连，而将 8086 的

线作

为选通信号。如果是按 8255A 内部地址来看，则在图中它的地址是 PA 口地址

即(CS+000H)，PB 口地址为(CS+001H)，PC 口地址为(CS+002H)，命令

控制口地址为(CS+003H)，其中，CS 为 8255 片选信号

的首地址；若是

按 8086CPU 地址来看，则 8255A 的地址是 PA 口地址即(CS+000H)，PB 口

地址为 (CS+002H) ， PC 口地址为 (CS+004H) ，命令控制口地址为

(CS+006H) 。当 CS ＝ 0288H ，则 PA 口地址为 0288H ， PB 口地址为

028AH，PC 口地址为 028CH，命令控制口地址为 028EH。

下面，分析 8086 各个引脚的连接方法。

（1）引脚：通常用此引线产生片选信号，当为＝1，＝0

编码时，在数据总线低 8 位和偶地址之间进行字节传送（～）。

（2）CLK（Clock）时钟信号（输入）：CLK 为 CPU 和总线控制器提供

基本的定时脉冲。时钟周期是非对称的，当它为有效高电平的时间和时钟周期

的比为 33％时，提供最佳的内部定时。由 8284 时钟发生器产生，8086CPU

使用的时钟频率，因芯片型号不同，时钟频率不同。这里采用 5MHz。

（3） (+5V),GND(地)：CPU 所需电源＝＋5V。GND 为地线。

（4）QS0ALE（Address Latch Enable）地址锁存允许信号，输出高电

平有效，作地址锁存器 8282/8283 的片选信号，在地址周期状态，ALE 有

效，表示 AB、DB 上传送的是地址信息，将它锁存。这是由于 AB、DB 分时复

用所需要的，ALE 信号线不能悬空。如图所示，加入 2 片地址锁存器 8282。

（5）RESET:复位信号，输入，高电平有效。8086 接到复位信号后，停

止现行操作，并初始化段寄存器 DS,SS,ES，标志寄存器 PSW，指令指针 IP 和

指令队列，而使 CS=FFFFH。RESET 信号至少保持四个周期以上的高电平，

当它变为低电平时(一个下降沿)，CPU 执行重启过程，8086 将从地址 FFF0H

开始执行指令。通常 FFFF0H 单元开始的几个单元中存放一条 JMP 指令，将入

口转到引导和装配程序中，从而实现对系统的初始化,引导监控程序或操作系统

程序。由于出现突然断电或其它情况时，8086 可能正在执行交通灯程序，现

有的地址丢失，应按下 RESET 键重新开始。另外，应将 8255A 与 8086 的

RESET 线相连，保持同步。

（6）MN/ (Minimun/Maximun): 最小、最大工作模式选择信号，输

入。此时 MN/ 接＋5V，构成单处理器系统，系统控制信号由 CPU 提供。

接下来，对 8282 芯片作一下说明：

～ :8 位数据输入；～ :8 位数据输出；STB:选通信号；

：输出允许信号，在不带 DMA 控制器的 8086 单处理器系统中，它接地。

剩余17页未读，继续阅读

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2013-05-14

论文不错，介绍的很详细

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