基于数字电路的交通灯控制器设计与实现

数字电路课程设计之交通灯设计 本设计旨在设计一个用于十字路口的交通灯控制器，旨在掌握数字电路课程设计的基本原理和应用。通过本设计，学生可以了解交通灯管理的基本工作原理，熟悉8253计数器/定时器、8259A中断控制器和8255A并行接口的工作方式及应用编程，同时掌握多位LED显示的方法。 一、实验目的 1. 了解交通灯管理的基本工作原理。 2. 熟悉8253计数器/定时器、8259A中断控制器和8255A并行接口的工作方式及应用编程。 3. 掌握多位LED显示的方法。 二、实验内容与要求 设计一个用于十字路口的交通灯控制器。基本要求： 1. 东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为2.5s、5s、20s。 2. 当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。 3. 一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。 提高部分： 1. 实时修改交通灯的持续时间。 2. 根据不同时段对主要交通方向的信号进行调整。 3. 可以使用LCD显示提示信息。 三、实验报告要求 1. 设计目的和内容 2. 总体设计 3. 硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 4. 软件设计框图及程序清单 5. 设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、总体设计 交通灯的工作过程如下：设十字路口的1、3为南、北方向，2、4为东西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车，2个路口的LED数码管开始倒计时25秒。延迟20秒后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁（1HZ）。闪烁5次后，1、3路口的红灯亮，同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向开始通车，2个路口的LED数码管重新开始倒计时25秒。延迟20秒时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁5次后，再切换到1、3路口方向。之后，重复上述过程。当有紧急情况时，2个方向都红灯亮，倒计时停止，车辆禁止通行，当紧急情况结束后，控制器恢复以前的状态继续工作。 硬件设计： 本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法，用8253定时/计数器定时100ms，再用软件计时实现所需的定时。发光二极管模块由8255控制发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上的LCD显示屏来实现。 软件设计： 软件设计框图： 1. 初始化：设置定时模块、发光二极管模块和数码管显示模块。 2. 主循环：根据交通灯的状态，控制交通灯的显示和倒计时。 3. 紧急中断处理：当有紧急情况时，停止倒计时，显示红灯亮。 本设计旨在设计一个用于十字路口的交通灯控制器，旨在掌握数字电路课程设计的基本原理和应用。通过本设计，学生可以了解交通灯管理的基本工作原理，熟悉8253计数器/定时器、8259A中断控制器和8255A并行接口的工作方式及应用编程，同时掌握多位LED显示的方法。