单机片实现交通灯控制系统.doc

单机片实现交通灯控制系统 系统分析 （一）十字路口基本情况分析 图1-1是一个典型的十字路口示意图。分别用1、2、3、4表明东、南、西和北四个流向的主车道,每个主车道置有一个交通灯，用于指示对面车辆的左转、右转和直行。比如，1号路口的左转灯亮时，即表示对面3号路口的车可以向左转行驶。 每个路口的情况都不尽相同，要根据具体的情况来设置各个方向的放行时间。 图1-1 十字路口示意图 （二）交通灯状态转换分析 合理的设置每个路口、每个方向的交通灯的通行时间，对车辆能否及时疏散，有着决定性的作用。 状态1的时候，2、4两个路口的直行灯亮，东西方向行驶的车辆通行45秒。2、4方向步行的行人，也可以同时通过路口。当通行时间快结束的时候，LED灯会闪烁，提醒车辆和行人通行时间快到了。 类似于状态1，状态4 的时候，1、3两个路口的直行灯亮，东西方向行驶的车辆通行45秒。1、3方向步行的行人，也可以同时通过路口。完成四个状态的一次循环需要120秒，完成了在适当的时间限度内，有效的疏散较大的通行量的目的。 整个状态转换的过程见表1-1。 表1-1 路口四个状态和相互转换过程 每个路口灯的点亮情况 通行时间 路口1 路口2 路口3 路口4 状态1（ZT1） 直行 直行 45秒 状态2（ZT2） 左转 右转 左转 右转 15秒 状态3（ZT3） 右转 左转 右转 左转 15秒 状态4（ZT4） 直行 直行 45秒 （三）硬件功能可行性分析 1．8253A定时/计数器芯片 8253A定时/计数器具有定时、计数双功能。它具有三个相同且相互独立的16位减法计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2。每个计数器计数频率为0－2MHZ。 其内部数据总线缓冲器为双向三态，故可直接连在系统数据总线上，通过CPU写入计数初值，也可由CPU读出计数当前值。读写控制逻辑，当选中该芯片时，根据读写命令和送来的地址信息控制整个芯片工作。其工作方式通过控制字确定。控制字寄存器用于接收数据总线缓冲器的信息。当写入控制字时，控制计数器的工作方式；当写入数据时则装入计数初值。控制寄存器为8位，只能写入不能读出。8253A内部结构见图1-2。 当8253A执行计数功能时，计数器装入初值后，当GATE为高电平时，可用外部事件作为CLK脉冲对计数值进行减1计数。每来一个脉冲减1，当计数值减为0时，由OUT端输出一个标志信号。 当8253A执行定时功能时，计数器装入初值后，当GATE为高电平时，由CLK脉冲触发开始自动计数。当计数到零时，发计数结束定时信号。 8253A可以工作在方式0到方式5，常用的有方式2频率发生器方式和方式3方波发生器方式。在方式2时，当初值装入后，OUT变为高；计数结束，OUT变为低。该方式下如果计数未结束，但GATE为低时，立即停止计数，将OUT变为高；当GATE再变高时，便启动一次新的计数周期。在方式3时，当装入初值后，在GATE上升沿启动计数，OUT输出高电平；当计数完成一半时，OUT输出低电平。在本系统中，8253A工作于方式3方波发生器方式。 图1-2 8253A内部结构图 2．8259A中断控制器芯片 8259A是专为控制优先级中断而设计的芯片。它将中断源按优先级排队、辨认中断源和提供中断向量的电路集成于一体，只要用软件对它进行编程，就可以管理8级中断。 8259A的内部结构见图1-3。它由中断请求寄存器（IRR）、优先级分析器、中断服务寄存器（ISR）、中断屏蔽寄存器（IMR）图1-3 8259A的内部结构 对8259A编程和初始化的时候，首先要写初始化命令字ICW1-ICW4。 写ICW1以确定中断请求信号类型，清除中断屏蔽寄存器，进行中断优先级排队和确定系统是用单片还是多片。 写ICW2用来定义中断向量的高五位类型码。 ICW3可以定义主片8259A中断请求线上IR0-IR7有无级联的8259A从片。 写ICW4用来定义8259A工作时用8085模式还是8088模式，以及中断服务寄存器复位方式等。 初始化命令字写完以后，要写8259A的控制命令字，它包括OCW1-OCW3。 写OCW1可以设置或清除对中断源的屏蔽。 写OCW2设置优先级是否进行循环、循环的方式和中断结束的方式。8259A复位时自动设置IR0优先权最高，IR7优先权最低。 写OCW3用来设置查询方式和特殊屏蔽方式，并可以读取8259A中断寄存器的当前状态。 在本系统中，使用8259A的循环等待中断工作方式。 3．8255A可编程并行接口芯片 8255A是一种可编程的芯片，它采用双列直插封装，用＋5V电源供电。内部有3个8位的I/