红外控制交通灯的设计与实现微机课程设计(编辑修改稿)

红外控制交通灯的设计与实现微机课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

，而状态端口和控制端口合用同一个奇地址。 在8086/8088 系统中，利用地址线 A1 来区分奇地址端口和偶地址端口。 于是， A1为低电平时，正好选中了偶地址端口，在与 /RD 或 /WR 配合，变实现了状态信息的读取和控制信息的写入。 这样，地址线 A1的电平变化正好符合了 8251A 对 C/D端的信号要求，因此，在 8086/8088 系统中，将地址线 A1 和 8251A 的 C/D端相连。 (4)收发联络信号 TxRDY TxRDY—— 发送器准备好信号 TxRDY 用来告诉 CPU， 8251A 已经准备好发送一个字符。 具体地讲，当 /CTS 为低电平而 TxEN 为高电平，并且发送缓冲器为空时， TxRDY 为高电平，于是， CPU 便得知，当前 8251A 已经作好发送准备，因 而 CPU 可以往 8251A 传输一个数据。 实际使用时，如果 8251A 和 CPU 之间采用中断方式联系，则 TxRDY 可以成为一个联络信号， CPU 通过读操作变能检测 TxRDY，从而了解 8251A 的当前状态，进一步决定是否可以往 8251A 输送一个字符。 不管是用中断方式还是查询方式，当 8251A 从 CPU 得到一个字符后 ,TxRDY 变变为低电平。 TxE TxE—— 发送空信号 TxE 为高电平时有效，用来表示此时 8251A 发送器中并行到串行转换器空，它实际上指示了一个发送动作的完成。 当 8251A 从 CPU得到一个字符时， TxE 便成为低电平。 需要指出一点，即在同步方式时，不允许字符之间有空隙，但是 CPU 有时却来不及往 8251A 输送一个字符，此时 TxE 变为高电平，发送器在输出线上插入同步字符，从而填补了传输空隙。 RxRDY RxRDY—— 接收器准备好信号 RxRDY 用来表示当前 8251A 已经从外部设备或调制解调器接收到一个字符，正等待 CPU取走。 因 此，在中断方式时， RxRDY可用来作联络信号。 当 CPU 从 8251A 读取一个字符后， RxRDY 便变为低电平，等到下一次接收到严格新的字符后，又升为高电平，即有效电平。 SYNDET SYNDET—— 同步检测信号 SYNDET 只用于同步方式。 SYNDET 引脚可工作在输入状态，也可工作在输出状态，这决定于 8251A 工作在内同步状态还是工作在外同步情况，而这两种情况又决定于 8251A 的初始化程编程。 当 8251A 工作在内同步情况时 SYNDET 作为输出端，如果 8251A 检测到了所要求的同步字符，则 SYNDET 便变为高 电平，用来表明 8251A 当前已经达到同步。 在双同步情况下，SYNDET 信号会在第二个同步字符的最后一位被检测到后，在这一位的中间变为高电平，从而表明已经达到同步。 当 8251A 工作在外同步情况时， SYNDET 作为输入端，从这个输入端进入的一个正跳变，会使 8251A 在 /RxC 的下一个下降沿时开始装配字符。 这种情况下， SYNDET 的高电平状态最少要维持一个 /RxC 周期，以便遇上 /RxC 的下一个下降沿。 在复位时， SYNDET 变为低电平。 在内同步情况下， SYNDET 作为输出端，会在 CPU 执行依次读操作后，变为低电平 ；在外同步情况下， SYNDET 作为输入端，它的电平状况决定于外部信号。 与外部设备之间的信号连接 收发联络信号 数据信号 (1)收发联络信号 DTR、 DSR、 RTS、 CTS 注意， RS232C标准的对应信号是： DTR、 DSR、 RTS、 CTS。 ① /DTR—— 数据终端准备好信号 /DTR 是由 8251A 送往外设的， CPU 通过命令可以使 /DTR 变为低电平即有效低电平，从而通知外部设备， CPU 当前已经准备就绪。 ② /DSR—— 数据设备准备好信号 /DSR 是由外设送往 8251A 的，低电平时有效，它用来表示当前外设已经准备好。 当 /DSR 端出现低电平时，会在 8251A 的状态寄存器第 7位上反映出来，所以， CPU通过对状态寄存器的读取操作，便可以实现对 /DSR 信号的检测。 例如，数据通信设备（ Modem）准备好，该信号是外部设备（数据通信设备 Modem）送给 8251 的。 8251 收到该信号后，使状态寄存器的 DSR 位置 1。 CPU 可以查询状态寄存器的 DSR 位，以了解外部设备的状态。 ③／ RTS—— 请求发送信号 /RTS 是 8251A 送往外设，低电平时有效， CPU 可以通过编程命令使 /RTS 变为有效电平，以表示 CPU 已经准备好发送。 ④／ CTS—— 清除请求发送信号 /CTS 是对 /RTS 的响应信号，它是由外设送往8251A 的，当 /CTS 为低电平时， 8251A 才能执行发送操作。 数据信号 TXD、 RXD TxD—— 发送数据信号端 TxD 用来输出数据。 CPU 送往 8251 的并行数据被转换为串行数据后，通过 TxD 送往外设。 RXD—— 接收器数据信号端 RxD用来接收外设送来的串行数据，数据进入 8251A后被转变为并行方式。 8251A除了与 CPU及外设的连接信号外，还有电源端、地端和 3个时钟端 CLK、TXC、 RXC。 其中，时钟端 CLK 用来产生 8251A 器件的内部时序，要求 CLK 的频率在同步方式下大于接收数据或发送数据的波特率的 30 倍，在异步方式下，则要大于数据波特率的 ；发送器时钟 TxC控制发送字符的速度，在同步方式下，TxC的频率等于字符传输的波特率，在异步方式下 TxC 的频率可以为字符传输波特率的 1倍、 16 倍或者 64 倍，具体倍数决定于 8251A 编程时指定的波特率因子；接收器时钟 RxC 控制接收字符的速度，和 TxC 一样，在同步方式下 RxC 的频率等于字符传输的波特率，在异步方式下，则可为波特率的 1 倍、 16 倍或者 64倍。 在实际使用时， RxC 和 TxC 往往连在一起，由同一个外部时钟来提供， CLK 则由另一个频率较高的外部时钟来提供。 4．选择发光二极管 1) 发光二极管在本设计中的作用 本设计利用二极管能发光的特性，用于模拟交通灯有规律的闪烁。 2)发光二极管功能分析 当在发光二极管 PN 结上加正向电压时， PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使 P区的空穴注入到 N区， N区的电子注入到 P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生 的能量大部分以光的形式出现。 3）发光二极管的控制逻辑： 模式一：单行线模式， 8 个发光二极管的编码设置如下。 灯 1 灯 2 灯 3 灯 4 灯 5 灯 6 灯 7 灯 8 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯 无用 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 无用 图 12 单行无左转时 二极管的设定 二进制编码 交通灯亮灭情况 01111101 东西绿灯亮，南北红灯亮 11111101 东西绿灯灭，南北红灯亮 10111101 东西黄灯亮，南北红灯亮 11010111 东西红灯亮，南北绿灯亮 11011111 东西红灯亮， 南北绿灯灭 11011011 东西红灯亮，南北黄灯亮 图 13 单行无左转时 的编码设置 模式二：双行线模式， 8 个发光二极管编码如下： 灯 1 灯 2 灯 3 灯 4 灯 5 灯 6 灯 7 灯 8 东西直行绿灯 东西左转绿灯 东西直行红灯 东西左转红灯 南北直行绿灯 南北左转绿灯 南北直行红灯 南北左转红灯 图 14 双行有左转时 二极管的设定 二进制编码 交通灯亮灭情况 01101100B 东西 直行 绿灯亮，左转红灯亮；南北 直行 红灯亮，左转红灯亮 11101100B 东西 直行绿灯闪烁， 左转红灯 亮 ；南北 直行 红灯 亮， 左转红灯 亮 10011100B 东西 左转绿灯亮 ， 直行红灯 亮； 南北直行红灯亮，左转红灯亮 11011100B 东西左转绿灯闪烁，直行红灯亮；南北直行红灯亮，左转红灯亮 11000110B 东西 直行红灯亮， 左转红灯亮；南北 直行绿灯亮， 左转红灯亮 11001110B 东西直行红灯亮，左转红灯亮；南北直行绿灯闪烁，左转红灯亮 11001001B 东西直行红灯亮，左转红灯亮；南北左转绿灯亮，直行红灯亮 11001101B 东西直行红灯亮，左转红灯亮；南北左转绿灯闪烁，直行红灯亮 图 15 双行有左转时 的编码设置 1) 红外通讯设备 在本设计中的作用 在本设计中红外通讯的作用是通过红外接收器和红外发送器，可以无线的发送数据，准确的说是数据的编码。 2)红外通讯设备 功能分析 红外通信 , 即以红外线作为通信载体 , 通过红外光在空中的传播来传输数据的通信方式 , 它由发射端和接收端来完成。 在发射端 , 发送的数字信号经过适当的调制编码后 , 送入电光变换电路 , 经红外发射管转变为红外光脉冲发射到空中。 在接收端 , 红外接收器对接收到的红外光脉冲进行光电变换 , 解调译码后恢复出原信号。 红外 发射端发送数据时 , 是将待发送的二进制数据调制成一系列的脉冲信号后发射出去。 红外载波为频率 38KHz （可调）的方波 , 采用脉宽调制 PWM方式发送 , 通过待发送二进制数据的“ 0”或“ 1”控制两个脉冲之间的时间间隔 , 及 PWM 的占空比。 红外载波既可以通过外围硬件电路实现 , 也可以使用 CPU 内部的定时器的 PWM 功能实现。 红外接收端在收到 38KHz 的载波信号时 , 会输出低电平 , 否则输出高电平 , 从而可以将“时断时续”的红外光信号解调成一定周期的连续方波信号 , 经处理 , 便可以恢复出原数据信号。 3)红外通讯 设备 技术参数 1122334455667788991010111112121313141415151616D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA0D a t e : 2020 12 19 S he e t of F i l e : F : \ I nova t i on\ ..\ S T A R .S C H D O C D r a w n B y :123H S 0038BQ510KR 38100R 37100R 211KR 331KR 3010KR 3610KR 328550Q3C 12V C C12T S A L 6200D S 128550Q2V C COUTC L KIND S 11470R 2912J P 11 IN: 串行数据输入 OUT: 串行数据输出 CLK: 载波输入，可接 31250(B2区 )频率输出 信号调制如下图： 图 7 信号调制波形 先发一段前导码 , 以检验这组码是否为想要的码。 前导码由一个 9ms 的高电平和一个 4ms 的低电平组成。 然后再发 32 位数据代码 , 其中高电平为 , 低电平为 的一个周期为代码“ 0”。 高电平为 , 低电平为 的一个周期为代码“ 1” HS0038B 的典型信号传输关系如下图 图 5 HS0038B 的信号传输 8255A的 PA口同发光二极管相连相连，即从 PA口读入交通灯信号编码； 8255的片选接 CS1端口，所分配的地址为 00F0~00FF。 8253输出端口分别接 8251的 RxC、TxC 收发时钟，接入的频率为 2MHz，经 26分频产生 16*4800Hz的频率，为 8251提供收发脉冲时钟； 8253的片选端 CS接 CS3端口，所分配的端口地址为 00D0~00DF；CPU的 WR(非 ),RD(非 )和 RESET与 8255A的相对 应的 WR(非 ),RD(非 )和 RESET相连 ,通过控制信号 CS(非 ),A1,A0以及 RD(非。