交通灯课程设计微机接口课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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对此设计模拟交通灯变化规律,需要解决如下问题:
(1)绿灯的倒计时时间如何显示,倒计时间用什么来控制
(2)交通灯用什么器材来模拟显示
(3)如何设计pc机与实验模拟芯片接口通信
(4)交通灯运行状态怎么实现,交通灯状态的切换问题怎么解决
(5)如何实现交通灯的闪烁,并且控制闪烁时间,
(6)如何对所选芯片进行编程控制
(7)如何获取开关上用户设置的初值信息,并且把初值信息如何存储。
2、解决问题方法及思路
1)硬件部分
1、8255设计说明:
用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口。
8255有三个并行输入输出口,可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制。
解决方案是:
PB0~PB7接模拟灯二极管,PA0~PA7接7段二极管,然后利用8255A芯片与微处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接,用于完成硬件方面的实验正常通信。
其芯片比较说明:
如表2-1
2、LED设计说明:
用LED作为倒计时时间的显示器,LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面,都更具优势。
LED与LCD的功耗比大约为10:
1,利用LED技术,可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器,LED是发光二极管属于二极管的一种,LCD是液晶显示器,两者相差太多.但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低,LED与LCD具体比较如表2-2
表2-1:
8255A与8251芯片的比较
比较内容
8255A芯片
8251A芯片
通信方式
并行
串行
数据传送方式
数据的各位同时传送,
数据一位一位地顺序传送,,
内部组成
8155内有256字节RAM和一个定时计数器。
8255没有
特点
通信线路较8251复杂
通信线路简单,利用电话或电报线路就可实现通信
输入/输出
编程较为灵活
编程较8255不够灵活
应用范围
使用十分方便,传输距离近,成本较高
传输距离远,使用不方便,但传输速度慢,降低成本,
初始化特点
8255A直接位清0/置1功能简化了接口控制
8251在初始化时,必须重新设置模式寄存器的格式.
表2-2:
LCD与LED的比较
LCD
液晶显示器,通过液晶和彩色过滤器过滤光源,在平面面板上产生图象,具有零辐射,低耗能,散热小,纤薄轻巧,精确还原图象,显示字符锐利,屏幕调节方便,可视角度小,响应时间过慢,亮度可对比度低等特点
LED
发光二极管,是由发光二极管排列组成的显示器件,它采用低电压扫描技术,具有耗电少,使用寿命长,成本低,亮度高,故障少,视角大,视角大,可视距离远的特点
通过分析和对比,LED显示器要较优于LCD显示器,因此本实验选择LED
2)、软件部分
根据硬件需求采用8255A芯片,为实现对通信的控制,采用汇编语言,分别编程控制8255的工作方式,在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制,根据需求分析可采用8255的方式0下工作具体如下设置:
硬件连接说明:
8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0~PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化,PA0~PA7接7段LED灯的段选码,,完成LED显示器的段选,PC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选,PC4-PC7接开关,以完成初值接收。
初始化8255后。
利用汇编语言编写访问控制程序,控制绿灯的显示倒记时间,它与红灯的显示时间是相同的,编写控制程序控制黄灯的闪烁时间,当绿灯的显示时间结束后切换到黄灯,再切换到红灯,如此循环下去。
二、硬件设计
1、选择芯片8255A
1)、8255A在本实验中的作用:
通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与红、绿、黄二极管连接起来控制交通灯的规律性变化。
2)、8255A的功能分析:
PA、PB、PC三口均工作在方式0状态。
:
PB2~PB3接黄灯,PB4~PB5接红灯;
PB0~PB1接绿灯,PA0~PA7作为段选码;
PC0~PC1作为位选码。
我们采用的是将PC口分成两部分使用,PC0-PC3作为位选码,PC4-PC7作为输入口,接收开关输入的初值信息。
将在用8255A前首先要对它进行初始化,设置它的方式选择控制字。
3)、8255A工作方式0说明:
方式0的工作特点:
这种方式通常不用联络信号,不使用中断,三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。
其功能为:
(1)两个8位通道:
通道A、B。
两个四位通道:
通道C高4位和低四位;
(2)任何一个通道可以作输入/输出;
(3)输出是锁存的;
(4)输入是不锁存的;
(5)在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。
方式0的使用场合:
同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定,且已知的条件下使用的。
因此,传送中不要应答信号。
输入时,执行程序只要给出IN指令;
而输出时,也只给出OUT指令,就能实现数据的输入或输出。
优点是程序简单,接口的硬件开销小。
查询式传输时,要先查询一个外设的状态,当该状态表示外设已准备好时,方能开始查询传输,否则CPU将继续查询。
但在方式0,没有规定固定的应答信号,所以,这时将通道A、B作为数据通道,把通道C的4个位(高4位或低4位)规定为输出口,用来输出一些控制信号,而把通道C的另外4个位规定为输入口,用来输入外设的状态。
这样利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作。
4)、8255A方式选择控制字说明:
控制字格式如图3-1:
图3-1:
8255A芯片的控制字格式
参数说明:
D7=1工作方式控制标志。
D6D5组合设定A口工作方式:
00~方式0、01~方式1、10/11~方式2。
D4设定A口的输入/输出,D4=1输入D4=0输出。
D3C口高位输入/输出选择,D3=1输入D3=0输出。
D2B口工作方式选择,D2=1方式1;
D2=0方式0。
D1B口输入/输出选择D1=1输入D1=0输出。
D0设定C口低位输入/输出D0=1输入D0=0输出。
5)、8255A技术参数:
主要参数说明:
8255A工作最大电流为120MA,VCC=-5V~+5V,I(DAR)工作电流最大为4MA。
8255的输出电压不高,连接到LED时,最好加入一个驱动器起到电流放大的作用,其具体参数值说明如表3-1。
表3-1:
8255A技术参数说明
8255A技术参数
测试条件
规范值
单位
大
小
输入低电平电压VIL
0.8
-0.5
V
输入高电平电压VIH
VCC
2.0
输出低电平电压VOL(数据端口)
IOL=2.5MA
0.45
输出低电平电压VOL(外围端口)
IOL=1.7MA
输出高电平电压VOH(数据端口)
IOR=-400MA
2.4
输出高电平电压VOH(外围端口)
IOH=-200MA
达林顿驱动电流IOAR
-4.0
-1.0
mA
电源电流 ICC
120
输入负载电流 IIL
IIN=0~VCC
I/O
输出浮动电流 IOF
VOR=0.45~VCC
6)、8255A的逻辑图
图3-28255A内部逻辑图
2、选择芯片七段LED显示器
1)、LED显示器在本设计中的作用:
接收由8255A芯片送来的字型码显示编码结果其中LED技术参数如表3-2:
PCW
LF
Vr
Ir
If
p
对应变量
散射颜色
BT235
70
25
5
≥1.5
≤2.5
200
SEL-10
红
BT144
100
40
≥0.5
565
绿
BT134
585
蓝
表3-2LED技术参数说明
2)、七段LED显示器LED显示器的功能分析:
LED显示器有共阳极和共阴极两类。
其原理图(图3-3):
图是一个6位LED动态显示电路,段驱动器输出LED字符7段代码信息,位驱动器输出6个LED的位选信号,即分时使Q0~Q5轮流有效,使得LED0~LED5轮流显示。
图3-3:
七段LED显示器
笔画型LED显示器是由8个二极管电路a~dp按字型‘8’的方式排列,当不同的二极管被选通后根据发光效果会显示不同的自型。
本设计中采用共阴极连接方式,a~dp分别与74LS273的1Q~8Q相连,接收段选码信号(高电平);
4位LED显示器的4根共阴极引线与8255A的PC0~PC3相连,接收位选码信号(低电平)。
段选码和位选码共同作用以显示不同的字型。
LED字型显示原理:
Dp
G
f
E
d
c
b
A
显示数码
1
3fh
O6H
2
5bh
3
4fH
4
66H
6dH
6
7dH
7
07H
8
7fH
9
6fH
表3-3:
LED字型显示组合
4、硬件总逻辑图及其说明
1)、硬件原理说明:
本设计以STARES598PCI实验仪提供的最实用、新颖的接口实验,提供的汇编控制程序设计控制硬件运行为依据设计的;
在课程设计中主要利用了STARES598PCI实验提供的8255A芯片,7段LED显示器,以及红绿灯LED显示二极管,其中完成PC机与实验箱之间的通信用到了最主要的集成卡PCI卡。
课程设计时完成编程调试的只要开发工具为星研集成开发环境。
2)、硬件连接说明:
8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0,将8255的PB0~PB7接红绿灯用以模拟交通灯的变化,PA0~PA7接7段LED灯的段选码完成LED显示器的段选,PC0~PC3接LED显示器的位选码用以完成位选,PC机通过数据总线经过集成电路卡PCI卡与8255A芯片相连接。
其连接方式为:
PCI卡的地址总线A1A0接到8255A芯片的A1A0来实现端口选择。
将8255A芯片的片选信号CS
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