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交通燈控制器的設計與實現

  • 資源大小：394 K
  • 上傳時間： 2013-10-07
  • 上傳用戶：liyofinn
  • 資源積分：2 下載積分
  • 標      簽： 交通燈控制器

資 源 簡 介

交通燈控制器的設計與實現
一、實驗目的
1． 了解交通燈管理的基本工作原理。
2． 熟悉8253計數器/定時器、8259A中斷控制器和8255A并行接口的工作方式及應用編程。
3． 掌握多位LED顯示的方法。

二、 實驗內容與要求
設計一個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,綠的持續時間分別為25s,5s,20s。
2) 當有緊急情況（如消防車）時，兩個方向均為紅燈亮，計時停止，當特殊情況結束后，控制器恢復原來狀態，正常工作。
3) 一組數碼管，以倒計時方式顯示兩個方向允許通行或禁止通行的時間。
2．提高部分：
1) 實時修改交通燈的持續時間。
2) 根據不同時段對主要交通方向的信號進行調整。
3) 可以使用LCD顯示提示信息。

三、實驗報告要求
 １．設計目的和內容
 ２．總體設計
 ３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明
 ４．軟件設計框圖及程序清單
 ５．設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法）

四、總體設計
交通燈的工作過程如下：設十字路口的1、3為南，北方向，2、4為東西方向，初始態為4個路口的紅燈全亮。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個路口的LED數碼管開始倒計時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2、4路口的綠燈亮，2、4路口方向開始通車，2個路口的LED數碼管重新開始倒計時25秒。延遲20秒時間后，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，重復上述過程。當有緊急情況時，2個方向都紅燈亮，倒計時停止，車輛禁止通行，當緊急情況結束后，控制器恢復以前的狀態繼續工作。
 在設計中采用6個發光二極管來模擬2個路口的黃紅綠燈，每個路口用2個數碼管來顯示通行或禁止剩余的時間。緊急情況用一個單脈沖發生單元申請中斷來模擬，緊急情況結束后，再發一個中斷來恢復以前的狀態。
 根據前面的介紹，本設計硬件由定時模塊、發光二極管模塊、數碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。定時模塊采用硬件定時和軟件定時相結合的方法，用8253定時/計數器定時100ms，再用軟件計時實現所需的定時。發光二極管模塊由8255控制發光二極管來實現。數碼管顯示模塊由實驗平臺上的LED顯示模塊實現。緊急中斷模塊是由單脈沖發生單元和8279中斷控制器組成。
 程序主要是由定時子程序、發光二極管顯示子程序、數碼管顯示子程序和中斷服務程序組成。包括對8253、8255以及8259等可編程器件的編程。

五、硬件設計
 本課題的設計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內部已經連接，用戶在使用時只要設計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設計及實現相對簡單。完整系統的硬件連接如圖1所示。硬件電路由定時模塊、發光二極管模塊、數碼管顯示模塊和緊急中斷模塊組成。
 定時模塊是由8253的計數器0來實現定時100ms。Clk0接實驗平臺分頻電路輸出Q6，f＝46875hz。GATE0接8255的PA0，由8255輸出來控制計數器的起停。OUT0接8259的IRQ2，定時完成申請中斷，進入中斷服務程序。
 發光二極管顯示模塊由8255輸出來控制發光二極管的亮滅。8255輸出為低電平時，對應的發光二極管就點亮，否則就熄滅。8255的接口電路如圖2所示。交通燈的對應關系如下：
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
 
 實驗平臺上提供一組六個LED數碼管。插孔CS1用于數碼管段選的輸出選通，插孔CS2用于數碼管位選信號的輸出選通。本設計用4個數碼管來倒計時。
 緊急中斷模塊是由單脈沖發生單元和8259中斷控制器，單脈沖發生單元主要用來請求中斷，然后做出緊急情況處理。

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