交通信号灯自动控制模拟指示系统

一、实验目的

1. 掌握 CPU 与各芯片管脚连接方法，提高接口扩展硬件电路的连接能力。

2. 加深对定时器/计数器和并行接口芯片的工作方式和编程方法的理解。

3. 掌握交通信号灯自动控制系统的设计思路和实现方法。

二、实验所用仪器

星研微机试验箱、PC机。

三、系统功能与设计要求

1．基本功能要求

（1）以秒为计时单位，两位数码管以十进制递减计数显示通行（绿灯）剩余时间，在递减计数回零瞬间转换。十字路口交通灯的变化规律及控制时序：

① 南北口的绿灯、东西路口的红灯同时亮 30 秒，同时南北路口数码管递减显示绿灯剩余时间 30，29，28……0 秒。

② 南北路口的黄灯闪烁 5 秒钟，同时东西路口的红灯继续亮。

③ 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮 30 秒，同时东西路口数码管递减显示绿灯剩余时间 30，29，28……0 秒。

④ 南北路口的红灯继续亮，同时东西路口的黄灯闪烁 5 秒钟。

⑤ 转① 重复。

（2）通过键盘可以对红、黄、绿三色信号灯所亮时间在 0～99 秒内任意设定。

（3）十字路口的通行起始状态可自行设定，系统启动后自动运行，按“Q”键退出。

2．发挥部分

（1）增加人工干预模式。在特殊情况下可通过人工干预，手动控制 A,B 道路交通灯的切换时间，并可以随时切换为自动运行模式。

（2）增加夜间控制功能，交通灯在进入夜间模式后，A、B 两个干道上红、绿灯均不亮，黄色信号灯闪烁显示。

（3）增加两位红色信号灯倒计时显示。使系统同时显示 A,B 干道的红绿灯（通行/ 等待）时间

四、实现

硬件连接

软件流程

代码

extern void outportb(unsigned int, char); //写I/O

extern char inportb(unsigned int); //读I/O

extern void enable(void); //开中断

extern void disable(void); //关中断

extern void setvect(int, void interrupt (*isr)(void)); //写中断向量

extern void interrupt(far *getvect(int __interruptno))(); //读中断向量

#define u8 unsigned char

#define u16 unsigned int

#define PA_Addr 0x270

#define PB_Addr 0x271

#define PC_Addr 0x272

#define CON_Addr 0x273

#define IO8259_0 0x250

#define IO8259_1 0x251

#define COM_ADDR 0x263

#define T0_ADDR 0x260

#define IO273 0x230

// led状态数组

// be 南北绿,东西红

// bf,bd 南北黄闪，东西红

// eb 南北红，东西绿

// fb,db 南北红，东西黄闪

// dd,ff 夜间模式

// bb 全红灯

u8 led[] = {

0xbe,

0xbf,

0xbd,

0xeb,

0xfb,

0xdb,

0xdd,

0xff,

0xbb,

};

// 总时间,东西计数，南北计数，南北黄灯判断，东西绿灯判断，东西黄灯判断

u8 zjs = 0, dxjs = 0, nbjs = 0, snbh = 0, sdxl = 0, sdxh = 0;

// 南北绿灯时间，南北黄灯时间，东西绿灯时间，东西黄灯时间

u8 nbl = 30, nbh = 5, dxl = 30, dxh = 5;

// 开关状态

u8 flag = 0;

// 信号灯计数数码管显示数组

u8 js[] = {16, 16, 16, 16};

// 键盘输入数码管显示数组

u8 buffer[8] = {0x5, 0x0, 0x0, 0x3, 0x5, 0x0, 0x0, 0x3};

// 数码管状态数组

u8 SegArray[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,

0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E, 0xFF};

// 8255初始化

void INI_8255()

{

outportb(CON_Addr, 0x89);

}

// 8253初始化

void INI_8253()

{

outportb(COM_ADDR, 0x34);

outportb(T0_ADDR, 0x24);

outportb(T0_ADDR, 0xF4);

}

// 8259初始化

void INI_8259()

{

outportb(IO8259_0, 0x13); // ICW1

outportb(IO8259_1, 0x8); // ICW2

outportb(IO8259_1, 0x9); // ICW4

outportb(IO8259_1, 0xfc); // OCW1

}

// 交通灯输出

void port_273(u8 l)

{

outportb(IO273, l);

}

// 秒中断处理

void interrupt timer()

{

zjs--;

nbjs--;

dxjs--;

outportb(IO8259_0, 0x20);

}

// 延迟

void delay(u16 ms)

{

u16 i;

while (ms--)

{

i = 100;

{

;

} while (--i);

}

// 键盘输入数码管回显

void DIR()

{

u8 i, dig = 0xfe;

u8 SegArray[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,

0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E, 0xFF};

for (i = 0; i < 8; i++)

{

outportb(PA_Addr, SegArray[buffer[i]]);

outportb(PB_Addr, dig);

delay(3);

outportb(PB_Addr, 0xff);

dig = ((dig << 1) | 1);

}

// 判断有无按键闭合

u8 AllKey()

{

u8 i;

outportb(PB_Addr, 0x0);

i = (~inportb(PC_Addr) & 0x3);

return i;

}

// 行列扫描判断当前闭合键

u8 key()

{

u8 i, j, keyResult;

u8 bNoKey = 1;

while (bNoKey)

{

if (AllKey() == 0) //调用判有无闭合键函数

{

DIR();

continue;

}

DIR();

if (AllKey() == 0) //调用判有无闭合键函数

continue;

i = 0xfe;

keyResult = 0;

{

outportb(PB_Addr, i);

j = ~inportb(PC_Addr);

if (j & 3)

{

bNoKey = 0;

if (j & 2) // 1行有键闭合

keyResult += 8;

}

else //没有键按下

{

keyResult++; //列计数器加1

i = ((i << 1) | 1);

}

} while (bNoKey && (i != 0xff));

}

if (!bNoKey)

{

while (AllKey()) //判断释放否

{

DIR();

}

return keyResult;

}

// 信号灯计数数码管显示

void display()

{

u8 i, choose = 1;

js[0] = dxjs % 10;

js[1] = dxjs / 10;

js[2] = nbjs % 10;

js[3] = nbjs / 10;

for (i = 0; i < 4; i++)

{

outportb(PB_Addr, ~choose);

outportb(PA_Addr, SegArray[js[i]]);

delay(3);

choose = choose << 1;

}

//键盘输入赋值

void get_key()

{

u8 k = key();

u8 pos;

// A 南北绿灯秒数

if (k == 0xA)

{

pos = 7;

buffer[pos--] = key();

nbl = buffer[7] * 10 + buffer[6];

}

// B 南北黄灯秒数

if (k == 0xB)

{

pos = 5;

buffer[pos--] = key();

nbh = buffer[5] * 10 + buffer[4];

}

// C 东西绿灯秒数

if (k == 0xC)

{

pos = 3;

buffer[pos--] = key();

dxl = buffer[3] * 10 + buffer[2];

}

// D 东西黄灯秒数

if (k == 0xD)

{

pos = 1;

buffer[pos--] = key();

dxh = buffer[1] * 10 + buffer[0];

}

void main()

{

//初始化

disable();

INI_8255();

INI_8253();

INI_8259();

setvect(8, timer);

enable();

while (1)

{

get_key();

flag = inportb(PC_Addr);

flag = flag >> 4;

zjs = nbl + nbh + dxl + dxh;

nbjs = nbl;

dxjs = nbl + nbh;

snbh = nbh + dxl + dxh;

sdxl = dxl + dxh;

sdxh = dxh;

// 自动运行模式

if (flag == 7)

{

// 置初始状态，南北绿，东西红

port_273(led[0]);

while (1)

{

display();

// 南北黄灯，置计数值

if (zjs == snbh)

{

nbjs = nbh;

}

// 黄灯闪烁

if (zjs <= snbh && zjs > sdxl)

{

if ((zjs % 2) == 0)

{

port_273(led[1]);

}

else

{

port_273(led[2]);

}

// 东西绿灯，置计数值，输出交通灯状态

if (zjs == sdxl)

{

dxjs = dxl;

nbjs = dxl + dxh;

port_273(led[3]);

}

// 东西黄灯，置计数值

if (zjs == sdxh)

{

dxjs = dxh;

}

// 黄灯闪烁

if (zjs <= sdxh && zjs > 0)

{

if ((zjs % 2) == 0)

{

port_273(led[4]);

}

else

{

port_273(led[5]);

}

// 计数值为0，重置

if (zjs == 0)

{

zjs = nbl + nbh + dxl + dxh;

nbjs = nbl;

dxjs = nbl + nbh;

port_273(led[0]);

}

// 循环读入开关状态，判断是否退出

flag = inportb(PC_Addr);

flag = flag >> 4;

if (flag != 7)

{

break;

}

// 夜间模式

else if (flag == 3)

{

while (1)

{

if ((zjs % 2) == 0)

{

port_273(led[6]);

}

else

{

port_273(led[7]);

}

flag = inportb(PC_Addr);

flag = flag >> 4;

if (flag != 3)

{

break;

}

// 人工干预

else if (flag == 6)

{

port_273(led[3]);

}

else if (flag == 5)

{

port_273(led[0]);

}

else if (flag == 4)

{

port_273(led[8]);

}

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