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课程设计题目汽车信号灯目录一、设计目的 (2)二、系统硬件设计 (3)三、系统软件设计 (9)四、系统调试及结果 (15)五、总结和体会 (16)六、参考文献 (16)一、设计目的通过所学知识和现代计算机技术来模拟模拟汽车信号灯控制系统，把所学的理论的知识用到现实实践中去，加强了对理论知识的理解和记忆。
展示了计算机技术在汽车行业的应用。
设计出汽车信号灯微机控制系统。
汽车信号灯的作用是大家所熟知的，汽车通过显示不同的信号灯来告诉前后左右的行车者本汽车正在进行的操作，本控制系统采用8086微处理器作为处理器和可编程的8255A芯片来模拟汽车信号灯控制系统。
通过在实验箱上分别按K1，K2，K3和K4键来显示汽车左转、右转，前进和后退等状态。
左/右转弯开关K1,K2闭合时，对应的仪表板左/右转弯指示灯、左/右转弯头灯和左/右转弯尾灯闪烁；紧急开关闭合时，所有仪表板左右转弯灯、左右转弯头灯和左右转弯尾灯闪烁；当用户按K3时,也即踩刹车时，刹车开关闭合，刹车灯（左右红色尾灯）亮;停靠时(合上停靠开关)，即按K4键时,所有的灯闪烁。
所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、暂停灯、照明远灯和照明近灯共五类类灯.二、系统硬件设计1.硬件连接图：利用8088驱动8255 8253来连接外部电路。
2.器件选择：CPU(8088) 1个发光二极管 5个74ALS373 2个电阻 5个74ALS245 1个 74LS00 5个8255 1个控制开关 5个8253 1个3、8088,8255,8253功能及说明8088的引脚包括20根地址线,16根数据线及控制线,状态线,时钟,电源和地线等,大致可分五大类.第一类只传送一种信息,第二类每个引脚电平的高低代表不同信息,第三类代表不同的工作方式,第四类每个引脚可以传送两种信息,第五类引脚在输入和输出时分别传送不同的信息.同时还要地址锁存器及数据总线收发器来构成最小系统.因本电路用到各种比较重要的芯片，因此有必要对芯片进行简要介绍。
《微机原理》课程教学大纲课程编号：081303351课程名称：微机原理英文名称：Microcomputer Principle and Interface课程类型：学科基础课程要求：必修学时/学分：4% （讲课学时：36实验学时：8上机学时：4）适用专业：生物医学工程一、课程性质与任务微机原理课程是生物医学工程专业本科大学生必修的学科基础课，它的目的和任务是通过课程学习使学生了解并掌握微型计算机的基本概念、组成、工作原理和使用方法。
培养学生分析问题、解决问题和自学的能力，为后续课程和将来微型计算机技术的实际应用打下基础。
微机原理是理论严谨、逻辑性强并与工程实际密切结合的课程。
本课程对培养学生正确严谨的科学作风、运用分析的能力、科学的实验能力和工程观念都有十分重要的作用。
二、课程与其他课程的联系本课程与其它课程有许多联系，先修课程《C语言程序设计》、《计算机软件技术基础》。
《微机原理》课程是生物医学工程专业基础课。
其中数制二进制运算，逻辑运算及数字脉冲电路方面知识，应在《数字脉冲电路》中讲授。
计算机组成的基本概念，CPU内部的运算器, 控制器的组成和工作原理等应在《计算机组成原理》中讲授。
汇编语言和808&8088指令系统应在《汇编语言程序设计》中讲授，也可在《计算机控制系统》课程中讲授。
为后续《微机控制技术》、《工业控制网络》、《单片机原理》等课程打基础。
三、课程教学目标1.要求学生能够将数学和自然科学基本概念，运用到微型计算机系统的基本结构和若干基本概念、工作原理中；掌握程序的基本结构及其实现方法，指令的寻址方式和常用指令的功能；存储器的分类、部分存储器芯片的容量、外部引脚的设置；并行接口芯片8255的基本功能和使用方法。
（支撑毕业能力要求1.L 1.2）o2.要求学生理解8086微处理器各部分的功能；汇编语言程序设计的方法和汇编语言上机的过程；通过搜索文献资料研究分析，编写汇编程序；存储器芯片与CPU相连的基本方法；I/O指令的功能及其应用、主机与外设之间数据传送的各种方式和特点。
计算机组成原理和微机原理两者的区别:
“计算机组成原理”涉及到的内容是电子电路，定点、浮点运算及运算器，还有CPU 及微程序。
“计算机组成原理”更侧重在微指令层级描述计算机的组成和运行机理。
“微机原理”通常会与“汇编语言程序设计”、“微机接口技术”紧密联系，它涉及到的如下内容是——8086/8088 CPU的结构及指令系统，汇编语言程序设计，8255、8251、8253、8259、8237、A/D、D/A等接口芯片的原理及应用。
“微机原理”在详述8086/8088 CPU的结构及硬件资源、指令系统、寻址方式的基础上重点介绍汇编语言程序设计，在讲解接口芯片的原理及应用之后，仍然会基于汇编语言对接口芯片进行编程。
“微机原理”更侧重在机器指令层面描述计算机的组成和运行机理。
相比之下，“计算机组成原理”在讨论某些问题时更贴近电子电路层面，而“微机原理”讨论问题的层面比前者较为宏观，基本都在芯片层面。
微处理器:简称μP或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。
微型计算机:简称μC或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。
微型计算机系统（主机+外设+软件配置）(Microcomputer system) 简称μCS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件) 以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。
2.微机系统结构（三种总线结构）：数据总线，地址总线，控制总线3.8086cup内部结构由两部分组成：总线接口单元BIU; 执行单元EU.(1).总线接口单元BIU组成：4个16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）；1个16位的指令指针寄存器IP；1个20位的地址加法器；1个指令队列（长度为6个字节）; I/O控制电路（总线控制逻辑）；内部暂存器。
BIU的功能：根据EU的请求负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。
①BIU从内存取指令送到指令队列②当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。
（2）执行单元EU 组成：①ALU（算术逻辑单元）；②通用寄存器组AX,BX,CX,DX（4个数据寄存器）,BP(基址指针寄存器),SP(堆栈指针寄存器), SI(源变址寄存器), DI(目的变址寄存器),③数据暂存寄存④标志寄存器FR ⑤EU控制电路作用：负责执行指令，执行的指令从BIU的指令队列中取得；运算结果和所需数据，则由EU向BIU发出请求，经总线访问内存或I/O端口进行存取。
4．物理地址与逻辑地址有什么区别？答：逻辑地址是指未定位之前在程序中存在的地址，由段地址和偏移地址组成。
物理地址是实际访问存储器时的地址（通过20位地址总线传递）。
微机原理重要的知识点第⼀章计算机基础知识学习⽬标：1．掌握常⽤进位计数制及其互相转换；2．掌握数的原码、反码、补码表⽰法，并熟练掌握补码加减运算；3．掌握BCD、ASCLL码；4．掌握软、硬件概念及相互关系；5．理解数的定点和浮点表⽰；6．了解汉字字符集及其编码；了解图信息数字化。
教学重点：1．计算机中的数制及其编码；2．微机的基本组成和⼯作原理。
教学难点：1．机器数和真值；2．补码的表⽰⽅法和补码运算。
教学内容：⼀、计算机中的运算基础1. 数制及其转换1）任意进制数的共同特点（n进制）n=2、8、10、16① n进制数最多是由n个数码组成⼗进制数的组成数码为：0～9⼆进制数的组成数码为：0、1⼋进制数的组成数码为：0～7⼗六进制数的组成数码为：0～9、A～F⼗六进制数和⼗进制数的对应关系是：0～9相同，A-10，B-11，C-12，D-13，C-14，F-15② n进制数的基数或底数为n，作算术运算时，有如下特点：低位向相邻⾼位的进位是逢n进1（加法）；低位向相邻⾼位的借位是以1当本位n（减法）。
③各位数码在n进制数中所处位置的不同，所对应的权也不同以⼩数点为分界点：向左（整数部分）：各位数码所对应的权依次是n0、n1、n2，…向右（⼩数部分）：各位数码所对应的权依次是n-1、n-2、n-3，…例：2）数制的转换①⾮⼗进制数→⼗进制数转换⽅法：按位权展开求和例：101.11B = 1*22+1*20+1*2-1+1*2-2= 4+1+0.5+0.25= 5.75F94H = 15*162+9*161+4*160= 3988注意点：只有⼗进制数的下标可以省略，其他进制数不可以省略。
②⼗进制数→⾮⼗进制数（K进制数）转换⽅法：分成⼩数和整数分别转换。
整数部分：除K取余，直⾄商为0，先得的余数为低位；⼩数部分：乘K取整，先得的整数为⾼位。
例：把3988转换成16进制数⼗进制数转换为⼆进制数的另⼀种：逐次减2的最⾼次幂法。
1、8086CPU结构问题：由总线接口单元BIU和指令执行单元E U组成，有16根数据线,20根地址线，可寻址1M B存储空间.2、8086寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、直接寻址。
其中寄存器寻址速度最快3 A/D 转换和A/D转换哪个速度更快？答：D/A。
因为A/D转换常用逐次逼近方式，内含多次D/A转换和信号比较过程，故A/D转换要慢得多4、中断的分类：内部中断、外部中断（包括非屏蔽中断、可屏蔽中断）。
内部中断优先级最高.5、微机原理常用芯片：可编程计数器8253、可编程接口8255A、可编程中断控制器8259A、D/A转换DAC0832、A/D转换ADC0809.6解释PID的含义及作用:P比例，比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快；I积分，积分作用能消除稳态误差，提高系统的控制精度，但积分过强会使系统不稳定；D微分，微分作用可以改善动态特性，主要反映在超调量上。
7.稳定性的概念：扰动消失后，系统恢复平衡状态的能力。
只与系统的结构、参数有关，与输入无关。
8采样定理：采样频率大于2倍的最高频率。
9反馈控制原理是什么？利用通过负反馈产生的偏差所取得的控制作用去消除偏差的控制原理称为反馈控制原理。
10.简单比较一下开环控制和闭环控制？开环控制结构简单，但不具有自行修正能力，完全由采用高精度元件和采取有效的抗干扰措施来保证控制精度。
闭环控制结构复杂，但闭环控制系统中，由于采用负反馈因而被控制量对于外部和内部的干扰都不甚敏感，从而可以采用精度不高成本低廉的元件来构成控制质量较高的系统。
11. 简述反馈系统误差与偏差的区别？误差是指实际输出与期望输出之差偏差是指系统控制信号与主反馈信号之差。
12．简述比例（P）控制器的特点提高P控制器的增益，可以降低系统稳态误差，但是会降低系统稳定性。
13．简述比例加微分（PD）控制器的特点具有预见信号变化趋势的优点，增加系统阻尼程度，提高系统稳定性，但易于放大噪声14．简述积分（I）控制器的特点可以提高系统型别，消除或减弱稳态误差，但会降低系统稳定程度，甚至造成系统不稳定15．简述比例加积分（PI）控制器的特点可以在保证系统稳定的前提下，提高系统型别，降低稳态误差16．简述PID控制器的特点提高比例可以降低稳态误差，提高响应速度提高系统型别增加阻尼比，改善动态性能增加相位裕度，提高稳定性17.简述负反馈的功能比例负反馈可以减弱被其包围环节的惯性，扩展该环节的带宽;负反馈可以减弱参数变化对系统性能的影响;负反馈可以消除系统不可变部分中不希望有的特性;负反馈可以消弱非线性影响.17. 51单片机有几个中断源，分别是什么？外部0中断；定时器0中断、外部1中断；定时器1中断、串口通讯中断。
