微处理器原理与应用实验（51单片机部分）——实验4.5 8255并行I / O口扩展及交通信号灯控制实验

实验具体内容

本实验利用 8255 实现可编程的并行 IO 扩展功能，并利用其完成交通灯控制。实验要求红灯常亮 30S，绿灯常亮 25S 后闪烁 5S。使用静态数码管显示绿灯常亮倒计时。

实验原理图如下

连线关系：

注意事项：

本实验中的东西方向信号灯同步控制，南北方向信号灯同步控制，即：东西方向上同种颜色的灯同时亮或灭，南北方向上同种颜色的灯同时亮或灭。

程序中的延时 1 秒钟，可以利用纯软件延时实现，也可以结合定时器硬件中断加软件计数方式实现。

图中的 CD4511 是 BCD 码到 LED 数码管的显示码转换芯片，因此要显示某个数字，只需要在相应的端口送出该数字的 BCD 码即可，不用进行软件译码。

流程图

实验过程

关掉实验箱电源。将 MCU 板，PIO 版，KEY&LED 板插接在母板上。按照前面连接关系表将硬件连接好。
在仿真器断电情况下将仿真器的仿真头插在 MCU 板的 CPU 插座上。将仿真器与开发 PC 机的通信口连接好，打开实验箱及仿真器的电源。
运行 Keil uVision2 开发环境，建立工程 PIO8255_trafic.uV2，CPU 为 AT89S51，不包含启动文件 STARTUP.A51。
按照实验功能要求创建源程序 PIO8255_trafic.asm 并加入到工程PIO8255_trafic.uV2，并设置工程 PIO8255_trafic.uV2 属性，将其晶振频率设置为 11.0592MHz，选择输出可执行文件，DEBUG 方式选择硬件 DEBUG，并选择其中的“WAVE V series MCS51 Driver”仿真器。
构造（Build）工程 PIO8255_trafic.uV2。如果编程有误进行修改，直至构造正确为止。
运行程序，交通灯状态切换以及倒计时器的显示是否符合程序要求，若不符合，分析出错原因，继续重复第 4、5 步的步骤，直至结果正确。

实验结果：

状态1：东西绿灯亮，南北红灯亮，持续25s，用七段数码管显示倒计时，初值为25；

状态2：东西绿灯以1Hz频率闪烁，南北红灯亮，持续5s，用七段数码管显示倒计时，初值为5；

状态3：东西红灯亮，南北绿灯亮，持续25s，用七段数码管显示倒计时，初值为25；

状态4：东西红灯亮，南北绿灯以1Hz频率闪烁，持续5s，用七段数码管显示倒计时，初值为5；

验证成功。

总结51单片机利用可编程IO扩展芯片的使用方法：首先需要对8255的命令口进行初始化配置，确定A、B、C口的工作方式，将C51的读写端口分别与8255的读写端口相连，以控制对8255的读写。将8255的输入端与C51的数据输出端相连，通过向C51的数据输出端输出数据实现向8255输入数据，8255按照工作方式输出数据。

编写程序的时候考虑到不知道通过调用子程序的方法控制164的输入输出是否会把R2寄存器的内容入栈，所以选择在每一个状态中加164的控制程序。

实验源程序

    ORG 0000H
    AJMP START

    ORG 0030H
START:
    MOV DPTR,#0003H         ;指向8255A的命令口
    MOV A,#80H              ;取方式字：A口0方式输出
    MOVX @DPTR,A
    MOV DPTR,#0000H         ;指向A口
STATUS1:                    ;状态1：东西绿灯亮，南北红灯亮
    MOV A,#96H              ;01101001
    MOVX @DPTR,A 
    MOV R2,#19H             ;延时25s

;下面INOUT标号用于处理164的输入数据，以及串行输入并行输出达到控制七段数码管显示
INOUT1:
    MOV R3,#08H
    MOV B,#0AH
    MOV A,R2
    DIV AB                  ;商存入A中，余数存入B中
    RL A
    RL A
    RL A
    RL A
    ADD A,B
OUTPUT1:
    CLR C
    RRC A
    JC ONE1
ZERO1:
    CLR P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT1
    AJMP DELAY1
ONE1:
    SETB P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT1
DELAY1:
    CALL DELAY1s
    DJNZ R2,INOUT1
    MOV R2,#05H               ;为循环5次作准备
    
STATUS2:                    ;状态2：东西绿灯闪烁，南北红灯亮
INOUT2:
    MOV R3,#08H
    MOV B,#0AH
    MOV A,R2
    DIV AB                  ;商存入A中，余数存入B中
    RL A
    RL A
    RL A
    RL A
    ADD A,B
OUTPUT2:
    RRC 
    JC ONE2
ZERO2:
    CLR P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT2
    AJMP DELAY2
ONE2:
    SETB P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT2
DELAY2:
    MOV A,#0BEH              ;东西绿灯灭    10111110
    MOVX @DPTR,A            
    CALL DELAY500ms
    MOV A,#96H             ;东西绿灯亮      10010110
    MOVX @DPTR,A 
    CALL DELAY500ms
    
LOOP1:
    DJNZ R2,INOUT2

STATUS3:                    ;状态3：东西红灯亮，南北绿灯亮
    MOV A,#69H              ;10010110
    MOVX @DPTR,A            
    MOV R2,#19H            ;延时25s
INOUT3:
    MOV R3,#08H
    MOV B,#0AH
    MOV A,R2
    DIV AB                  ;商存入A中，余数存入B中
    RL A
    RL A
    RL A
    RL A
    ADD A,B
OUTPUT3:
    RRC A
    JC ONE3
ZERO3:
    CLR P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT3
    AJMP DELAY3
ONE3:
    SETB P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT3
DELAY3:
    CALL DELAY1s
    DJNZ R2,INOUT3
    MOV R2,#05H
STATUS4:                    ;状态4：东西红灯亮，南北绿灯闪烁
INOUT4:
    MOV R3,#08H
    MOV B,#0AH
    MOV A,R2
    DIV AB                  ;商存入A中，余数存入B中
    RL A
    RL A
    RL A
    RL A
    ADD A,B
OUTPUT4:
    RRC A
    JC ONE4
ZERO4:
    CLR P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT4
    AJMP DELAY4
ONE4:
    SETB P3.0
    CLR P3.1            ;给164上升沿
    NOP 
    NOP
    NOP
    NOP
    SETB P3.1
    DJNZ R3,OUTPUT4
DELAY4:
    MOV A,#0EBH              ;南北绿灯灭
    MOVX @DPTR,A             
    CALL DELAY500ms
    MOV A,#69H             ;南北绿灯亮
    MOVX @DPTR,A        
    CALL DELAY500ms
LOOP2:
    DJNZ R2,INOUT4
AJMP STATUS1


DELAY1s:                  ;1s延时程序
    MOV R7,#100
DL1:
    MOV R6,#100
DL2:
    MOV R5,#48
    DJNZ R5,$
    DJNZ R6,DL2
    DJNZ R7,DL1
    RET

DELAY500ms:                  ;0.5延时程序
    MOV R7,#50
DL3:
    MOV R6,#100
DL4:
    MOV R5,#48
    DJNZ R5,$
    DJNZ R6,DL4
    DJNZ R7,DL3
    RET

END