交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>1．?了解交通燈管理的基本工作原理。
2．?熟悉8253計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、8259A中斷控制器和8255A并行接口的工作方式及應(yīng)用編程。
3．?掌握多位LED顯示的方法。

二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求
設(shè)計(jì)一個(gè)用于十字路口的交通燈控制器。
1．基本要求：
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(xù)時(shí)間分別為25s,5s,20s。
2)?當(dāng)有緊急情況（如消防車）時(shí)，兩個(gè)方向均為紅燈亮，計(jì)時(shí)停止，當(dāng)特殊情況結(jié)束后，控制器恢復(fù)原來狀態(tài)，正常工作。
3)?一組數(shù)碼管，以倒計(jì)時(shí)方式顯示兩個(gè)方向允許通行或禁止通行的時(shí)間。
2．提高部分：
1)?實(shí)時(shí)修改交通燈的持續(xù)時(shí)間。
2)?根據(jù)不同時(shí)段對主要交通方向的信號進(jìn)行調(diào)整。
3)?可以使用LCD顯示提示信息。

三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
?１．設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容
?２．總體設(shè)計(jì)
?３．硬件設(shè)計(jì)：原理圖（接線圖）及簡要說明
?４．軟件設(shè)計(jì)框圖及程序清單
?５．設(shè)計(jì)結(jié)果和體會(huì)（包括遇到的問題及解決的方法）

四、總體設(shè)計(jì)
交通燈的工作過程如下：設(shè)十字路口的1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態(tài)為4個(gè)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(gè)路口的LED數(shù)碼管開始倒計(jì)時(shí)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路口的紅燈亮，同時(shí)2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車，2個(gè)路口的LED數(shù)碼管重新開始倒計(jì)時(shí)25秒。延遲20秒時(shí)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(fù)上述過程。當(dāng)有緊急情況時(shí)，2個(gè)方向都紅燈亮，倒計(jì)時(shí)停止，車輛禁止通行，當(dāng)緊急情況結(jié)束后，控制器恢復(fù)以前的狀態(tài)繼續(xù)工作。
?在設(shè)計(jì)中采用6個(gè)發(fā)光二極管來模擬2個(gè)路口的黃紅綠燈，每個(gè)路口用2個(gè)數(shù)碼管來顯示通行或禁止剩余的時(shí)間。緊急情況用一個(gè)單脈沖發(fā)生單元申請中斷來模擬，緊急情況結(jié)束后，再發(fā)一個(gè)中斷來恢復(fù)以前的狀態(tài)。
?根據(jù)前面的介紹，本設(shè)計(jì)硬件由定時(shí)模塊、發(fā)光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。定時(shí)模塊采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)相結(jié)合的方法，用8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)100ms，再用軟件計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)所需的定時(shí)。發(fā)光二極管模塊由8255控制發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管顯示模塊由實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的LED顯示模塊實(shí)現(xiàn)。緊急中斷模塊是由單脈沖發(fā)生單元和8279中斷控制器組成。
?程序主要是由定時(shí)子程序、發(fā)光二極管顯示子程序、數(shù)碼管顯示子程序和中斷服務(wù)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(shè)計(jì)
?本課題的設(shè)計(jì)可通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，用戶在使用時(shí)只要設(shè)計(jì)模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如圖1所示。硬件電路由定時(shí)模塊、發(fā)光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。
?定時(shí)模塊是由8253的計(jì)數(shù)器0來實(shí)現(xiàn)定時(shí)100ms。Clk0接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分頻電路輸出Q6，f＝46875hz。GATE0接8255的PA0，由8255輸出來控制計(jì)數(shù)器的起停。OUT0接8259的IRQ2，定時(shí)完成申請中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。
?發(fā)光二極管顯示模塊由8255輸出來控制發(fā)光二極管的亮滅。8255輸出為低電平時(shí)，對應(yīng)的發(fā)光二極管就點(diǎn)亮，否則就熄滅。8255的接口電路如圖2所示。交通燈的對應(yīng)關(guān)系如下：
L7?L6?L5?L2?L1?L0
PC7?PC6?PC5?PC2?PC1?PC0
13紅燈?13黃燈?13綠燈?24紅燈?24黃燈?24綠燈
?
?實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上提供一組六個(gè)LED數(shù)碼管。插孔CS1用于數(shù)碼管段選的輸出選通，插孔CS2用于數(shù)碼管位選信號的輸出選通。本設(shè)計(jì)用4個(gè)數(shù)碼管來倒計(jì)時(shí)。
?緊急中斷模塊是由單脈沖發(fā)生單元和8259中斷控制器，單脈沖發(fā)生單元主要用來請求中斷，然后做出緊急情況處理。