交通灯控制软件的开发介绍.docx

交通灯控制软件的开发 1 十字路口基本情况分析 设有一个十字路口，1、3为东西方向，2、4为南北方向，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车； 延时一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车；延时一段时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到1、3路口方向，之后重复上述过程。 2 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：1、3路口的绿灯熄灭，1、3路口的黄灯开始亮，当通行时间剩下5秒结束时，LED会闪烁，而同时2、4路口的红灯亮 状态2的时候：1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车； 状态3的时候：1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的黄灯亮； 状态4 的时候：1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。整个状态转换的过程见表2-1。 表2-1 路口四个状态和相互转换过程 状态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）黄 红 黄 红5s状态2（ZT2）红 绿 红 绿15s状态3（ZT3） 红 黄 红 黄5s状态4（ZT4）绿红绿红15s 完成四个状态的一次循环需要40秒， 红灯亮20秒 、绿灯亮15秒 、黄灯亮5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。 3 紧急通行情况分析 手动拨动单脉冲一次，则产生一个优先级高一级的中断，程序转而执行此中断处理程序，处理完后返回继续执行低级中断。整个执行过程见图3-1 主程序 是否中断 继续执行主程序 循环值入栈 红灯全亮 结束中断服务程序 循环值出栈 继续处理未完成的低级中断 图3-1 紧急中断程序 4 硬件功能分析 4.1 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4-1。 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。计数器0 CLK0 GATE0 OUT0 计数器1 CLK1 GATE1 OUT1 计数器2 CLK2 GATE2 OUT2 数据总线缓冲器 读/写逻辑 控制字寄存器 D0-D7 -RD -WR A0 A1 -CS 图 4-1 8253A内部结构图 4.2 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4-2。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）、数据总线缓冲器、读写控制电路、级联缓冲器和比较器组成。 控制逻辑 服务寄存器 优先级分析器 中断请求寄存器 中断屏蔽寄存器IMR 内部总线 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 数据总线控制器 读写电路 级联缓冲器/比较器 CAS0 CAS1 CAS2 D0-D7 -RD -WR A0 -CS SP/-EN INT -INTA 图 4-2 8259A的