RS485控制交通灯1

一、题义分析及解决方案1．题义要求分析本题要求利用两台PC机和两套STAR ES98PCI实验仪。

主机通过RS485发出控制命令给从机，从机收到控制命令，检验命令的正确性（从机将接收来的两次命令进行比较，看是否一致，检验正误），执行命令——控制交通灯，交通灯有单行线无左转和双行线带有左转和右转两种模式，通过RS485通信，实现这两种模式的交通灯控制。

对于题意分析，首先，主机是如何将命令通过什么来发送给从机的，主从机之间是怎么样建立起连接的，它们之间需不需要通信协议，需要的话应怎样设置；交通灯两种模式的切换，主机是以什么方式让从机接收到命令后切换。

再者，从机接收到命令后如何来处理，具体怎么样实现交通灯的控制。

其次，怎样用八个交通灯模拟实现双行线交通灯的转换。

最后，在模式切换这个问题中是否可以实现即时切换。

总结如下：（1）怎么利用RS485总线技术。

（2）需不需要设置RS485通信协议，怎样设置。

（3）主从机通信，串行与并行的转换如何实现。

（4）从机如何将接收到的命令进行比较与执行。

（5）从机控制交通灯如何实现。

（6）交通灯运行状态怎么实现，交通灯状态的切换问题怎么解决。

2．解决问题方法和及思路1）硬件部分主从机是通过RS485来建立通信的，RS485支持远距离传输，因此可直接将该芯片的A、B端相连。

RS485内部含有一个驱动器和接收器。

RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与8250连接时分别与8250的SOUT和SIN相连即可。

主机通过8255连接的按键来发送不同的数值达到交通灯模式的控制与切换。

从机接到控制命令，通过比较后来执行单行线或双行线。

从机的8255主要负责八个交通灯不够实现双行线的使用，把东西或南北方向的黄灯当作是否左转的标志性灯，若黄灯代表可以左转，若黄灯灭代表不可以左转，以此实现了交通灯的模式实现。

由于并行输出输入与串行通信之间需要沟通的桥梁，主从机中的8250起到了串并转换的作用。

2）软件部分根据硬件需要采用MAX485PAC芯片，为实现对通信的控制，采用汇编语言，控制MAX485PAC的工作方式，实现主机对从机的控制。

通讯为RS485接口。

在主机上使用8255A芯片，为实现对通信的控制，8255连接小键盘，根据对键盘接受的数值不用发出不同的命令。

从机上采用8255A芯片是来控制交通灯，通过汇编语言编程，分别编程控制8255的工作方式，在编程时应考虑到状态的转换采用查询方式控制，根据需求分析可采用8255的方式0下工作具体如下设置：8255A芯片的PA、PB、PC三口的工作方式为方式0，将8255的PA口接发光二极管，PB口作为段选码，PC口作位选码。

二、硬件设计1．选择芯片RS4851）芯片RS485在本设计中的作用该芯片实现主机对从机的控制，其控制信号为串行通讯。

在从机接受命令经过检验后执行命令实现对交通灯的控制。

2）芯片RS485功能分析MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片。

图1 RS485芯片引脚定义RO——接收数据的 TTL电平输出；RE——低电平有效的接收允许；DE——高电平有效的发送允许；DI——发送数据的TTL电平输入；A——485差分信号的正向端；B——485差分信号的反向端。

MAX485是芯片接口的一种类型DIP封装（Dual In-line Package），也叫双列直插式封装技术，是一种最简单的封装方式。

指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。

DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。

当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。

DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。

DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。

采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通讯方式。

它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。

MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。

RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。

在与单片机连接时接线非常简单。

只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。

同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100Ω的电阻。

可以串行口取电，可以驱动RS232与MAX485实现通信。

没加负载时电压有5。

16V，加负载后降制3V左右。

MAX485接TTL端可以直接接单片机的Txd与Rxd，另一端是Rs232电平的，与PC机连接。

只是电平转换，不用软件驱动。

2．选择芯片8255A1）芯片8255A在本设计中的作用通过8255A的三个I/O端口A口、B口、C口与发光二极管以及LED显示器连接起来控制交通灯的规律性变化以及倒计时显示。

2）芯片8255A功能设计PA、PB、PC三口均工作在方式０状态。

：PB0~PB3接黄灯，PB4~PB7接红灯；PA0~PA3接绿灯，PA4~PA7作为段选码；PC0~PC7作为位选码。

在用8255Ａ前首先要对它进行初始化，设置它的方式选择控制字。

方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。

其功能为：两个8位通道：通道A、B。

两个四位通道：通道C高4位和低四位；任何一个通道可以作输入/输出；输出是锁存的；输入是不锁存的；在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。

方式0的使用场合：同步传送是在外设控制过程的各种动作时间为固定，且已知的条件下使用的。

因此，传送中不要应答信号。

输入时，执行程序只要给出IN指令；而输出时，也只给出OUT指令，就能实现数据的输入或输出。

优点是程序简单，接口的硬件开销小。

查询式传输时，要先查询一个外设的状态，当该状态表示外设已准备好时，方能开始查询传输，否则CPU将继续查询。

但在方式0，没有规定固定的应答信号，所以，这时将通道A、B作为数据通道，把通道C的4个位（高4位或低4位）规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把通道C的另外4个位规定为输入口，用来输入外设的状态。

这样，利用通道C来配合通道A和B的输入/输出操作。

8255Ａ方式选择控制字说明：控制字格式如下：图2 8255Ａ控制字格式D 7=1工作方式控制标志。

D 5D 6组合设定A 口工作方式：00～方式0、01～方式1、10／11～方式2。

D 4设定A 口的输入／输出，D4＝1输入D 4＝0输出。

D 3C 口高位输入／输出选择，D 3＝1输入D 3＝0输出。

D 2B 口工作方式选择，D 2＝1方式1；D 2＝0方式0。

D 1B 口输入／输出选择D 1＝1输入D 1＝0输出。

D 0设定C 口低位输入／输出D 0＝1输入D 0＝0输出。

3）芯片8255A 技术参数表1 8255A 技术参数表 （DAR ）工作电流最大为4MA 。

8255的输出电压不高，连接到LED 时，最好加入一个驱动器起到电流放大的作用。

3．选择芯片82501）芯片8250在本设计中的作用通过8250的SOUT 与SIN 与完成串行信号与并行信号的转换。

2）芯片8250功能设计8250通过波特率发生控制电路设置双方的波特率，发送器将待发送的内容自动转存到发送移位寄存器，在发送器时钟的控制下，由SOUT 引脚发送出去。

接收器在接收时钟控制下，由SIN 引脚输入的串行数据逐位存入移位寄存器，转换后的并行数据存入接收缓冲寄存器，等待CPU 读取。

通信线控制寄存器保8255A 技术参数 测试条件 规范值单位 大 小输入低电平电压V IL 0。

8 -0。

5 V输入高电平电压V IH V CC 2。

0 V输出低电平电压V OL ＩOL ＝2。

5MA 0。

45 V输出低电平电压V OL ＩOL ＝1。

7MA 0。

45 V输出高电平电压V OH ＩOR ＝-400MA 2。

4 V输出高电平电压V OH ＩOH ＝-200MA 2。

4 V达林顿驱动电流ＩOAR -4。

0 -1。

0 mA电源电流 ＩCC 120 mA输入负载电流 ＩIL ＩIN ＝0～ V CC I/O mA输出浮动电流 ＩOF ＶOR ＝0。

45～ V CC I/O mA存CPU写入的通讯数据格式，状态寄存器提供串行数据发送和接收时的状态16550的控制字格式如下：图3 8250控制字格式3）芯片8250技术参数表2 8250内部寄存器及其复位状态波特率的设置参数：在除数寄存器的高8位和低8位分别写入00H，0F0H 实现波特率为4800的设置。

4．硬件总逻辑图及其说明图4 硬件原理图本设计以STAR ES598PCI试验仪及8250，8255，及MAX485之间的连接，8086CPU的数据总线和8250，8255A的数据总线相连，8086的读写控制分别和8250，8255A的读写控制相连。

8250地址锁存的地址线A0、A1、A2分别与8255A 的地址线A0、A1、A2相连。

8255A地址锁存的地址线A1、A2分别与8255A 的地址线A0、A1相连。

译码器分别与和8250及8255A的片选CS相连。

8255A 的三个端口的功能为：PA口接发光二极管，PB口作为段选码，PC口作位选码。

三、控制程序设计1．控制程序设计思路说明实验由两台PC机两套STAR ES598PCI实验仪完成。

主机通过RS485发出控制命令给从机，从机收到控制命令，通过对两次命令的比较检验命令的正确性，然后执行命令，用8255A芯片控制发光二极管来实现交通灯的闪烁。

交通灯有单行线和双行线两种模式需要切换，切换命令也是由主机通过RS485对从机的通讯实现的。

其中单行线和双行线的实现方式不同。

2．程序流程图图5 MAX485接收发送程序流程图图6 程序主流程图N YNY NY图7 倒计时显示子流程图图8 500ms延时程3．控制程序主机程序：..MODEL TINYPCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址(它就是实验仪的基地址, 也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址)Vendor_ID EQU 10EBH ;厂商ID 号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号进入显示个位延时显示十位延时个位减一十位减一个位赋9返回CX=0 个位等于表外第一个地址十位等于表外第一个地址.STACK 100 .DATA IO_Bit8_BaseAddress DW ? msg0 DB 'BIOS 不支持访问PCI $' msg1 DB '找不到Star PCI9052板卡 $' msg2 DB '读8位I/O 空间基地址时出错$' COM1_ADD DW 00FBH ;8250控制寄存器地址 COM2_ADD DW 00F8H ;8250除数寄存器地址 COM3_ADD DW 0FCH ;MODEM 控制寄存器地址 COM4_ADD DW 0FDH ;8250通信状态寄存器地址 ADR DW 00E0H ;用于清除PCI9052上一次写操作产生的地址 BUF DB 100 DUP (?) ;存储按键的键号 COM_ADD DW 00D3H ;8255A 控制口偏移量 PA_ADD DW 00D0H ;PA 口偏移量 PC_ADD DW 00D2H ;PC 口偏移量 .CODE START: MOV AX,@DATA MOV DS,AX NOP CALL InitPCI CALL ModifyAddress ;根据PCI 提供的基地址,将偏移地址转化为实地址址 ;程序开始 BEGIN1: ;初始化8250 MOV DX,COM1_ADD ;8250控制寄存器地址送DX MOV AL,80H ;置DLAB=1，设置除数寄存器 OUT DX,AL MOV DX,COM2_ADD ;除数寄存器地址送DX MOV AX,18H ;波特率为4800bit/s OUT DX,AL MOV AL,00H INC DX OUT DX,AL MOV DX,COM1_ADD ;8250控制寄存器地址送DX MOV AL,1BH ;8位数据位,偶校验,1位停止位 OUT DX,AL MOV DX,COM3_ADD MOV AL,03H OUT DX,AL MOV DX,COM2_ADD MOV AL,0 ;禁止所有中断INC DX OUT DX,AL ;8255A 初始化 MOV DX,COM_ADD ; 置8255A 控制口地址 MOV AL,90H ;8255A 的初始化 OUT DX,AL MOV DX,COM_ADD ;对pc0设置1，使其对MAX485RE/DE 端，使其处于发送 MOV AL, 01H OUT DX,AL;检测是否有键按下 WAIT1: AND AL,00H MOV DX,PA_ADD IN AL,DX ;读键盘值 CMP AL,0FFH JZ WAIT1 ;所有列线为高,无键按下 ;有键按下,延时去抖动 CALL DL500ms CALL DL500ms ;按键识别 PUSH CX MOV CX,2 MOV SI,0 LOOP1: MOV BUF[SI],AL CALL TRANS INC SI LOOP LOOP1 POP CX JMP WAIT1 ;查询方式发送子程序 TRANS PROC NEAR AGAIN: MOV DX,COM4_ADD ;通信状态寄存器地址送DX IN AL,DX TEST AL,20H ;检测发送器是否准备就绪 JZ AGAIN MOV DX,COM2_ADD MOV AL,BUF[SI] ;取出发送区域的待发送数据 OUT DX,AL ;指向下一个待发送数据 ;MOV DX,COM4_ADD ;IN AL,DX MOV DX,ADR OUT DX,AL ;用于清除PCI9052上一次写操作产生的地址 RET TRANS ENDP DL500ms PROC NEAR PUSH AX PUSH DX MOV DX,500 ;延时500ms MOV AH,0FFH ;星研公司提供的软中断 INT 21HPOP DX POP AX RET DL500ms ENDP InitPCI PROC NEAR MOV AH,00H MOV AL,03H INT 10H ;清屏 MOV AH,0B1H MOV AL,01H INT 1AH CMP AH,0 JZ InitPCI2 LEA DX,msg0 InitPCI1: MOV AH,09H INT 21H JMP Exit InitPCI2: MOV AH,0B1H MOV AL,02H MOV CX,Device_ID MOV DX,Vendor_ID MOV SI,0 INT 1AH JNC InitPCI3 ;是否存在Star PCI9052板卡LEA DX,msg1JMP InitPCI1InitPCI3: MOV DI,PCIBAR3MOV AH,0B1HMOV AL,09HINT 1AH ;读取该卡PCI9052基地址JNC InitPCI4LEA DX,msg2JMP InitPCI1InitPCI4: AND CX,0FFFCHMOV IO_Bit8_BaseAddress,CXRETInitPCI ENDP ModifyAddress PROC NEARADD COM_ADD,CXADD PA_ADD,CXADD PC_ADD,CXADD COM1_ADD,CXADD COM2_ADD,CXADD COM3_ADD,CXADD ADR,CXADD COM4_ADD,CXRETModifyAddress ENDPExit: MOV AH,4CHINT 21HEND START从机程序：.MODEL TINY PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址(它就是实验仪的基地址, 也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址)Vendor_ID EQU 10EBH ;厂商ID 号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号.STACK 100.DATAIO_Bit8_BaseAddress DW ?msg0 DB 'BIOS不支持访问PCI $'msg1 DB '找不到Star PCI9052板卡 $'msg2 DB '读8位I/O空间基地址时出错$'errormsg DB '数据接收错误！重新发送数据$'COM_ADD DW 00D3H;8255A控制口偏移量PA_ADD DW 00D0H ;PA口偏移量PB_ADD DW 00D1H ;PB口偏移量PC_ADD DW 00D2H ;PC口偏移量COM1_ADD DW 00FBH ;8250控制寄存器地址COM2_ADD DW 00F8H ;8250除数寄存器地址COM3_ADD DW 00FCH ;MODEM控制寄存器地址COM4_ADD DW 00FDH ;8250通信状态寄存器地址ADR DW 00E0H ;用于清除PCI9052上一次写操作产生的地址LED_Data DB 01111101B ;东西绿灯，南北红灯DB 11111101B ;东西绿灯闪烁，南北红灯DB 11010111B ;东西红灯，南北绿灯DB 11011111B ;东西红灯，南北绿灯闪烁DB 00111001B ;东西绿灯，南北红灯DB 10111001B ;东西绿灯闪烁，南北红灯DB 10010011B ;东西红灯，南北绿灯DB 10011011B ;东西红灯，南北绿灯闪烁REC_DATA DB 100 DUP ( ? ) ;存放接收的数据TIMES DW ? ;要接收的数据个数.CODESTART: MOV AX,@DATAMOV DS,AXNOPCALL InitPCICALL MoDIfyAddress ;根据PCI 提供的基地址,将偏移地址转化为实地址;程序开始;初始化8250MOV DX,COM1_ADD ;8250控制寄存器地址送DXMOV AL,80H ;置DLAB=1，设置除数寄存器OUT DX,ALMOV DX,COM2_ADD ;除数寄存器地址送DXMOV AL,18H ;波特率为4800bit/sOUT DX,ALINC DXMOV AL,00HOUT DX,ALMOV DX,COM1_ADD ;8250控制寄存器地址送DXMOV AL,1BH ;8位数据位,偶校验,1位停止位OUT DX,ALMOV DX,COM3_ADDMOV AL,03HOUT DX,AL MOVDX,COM2_ADD ;禁止所有中断 MOV AL,0 INC DXOUT DX,AL;初始化8255AMOV DX,COM_ADD ;初始化8255控制口，将地址设置成COM_ADDMOV Al,80H ;方式0下，PA，PB，PC口全为输出口 OUT DX,Al ;二极管全亮MOV DX,PA_ADDMOV AL, 00H ;对pc0设置0，使其对MAX485RE/DE端，使其处于接收态OUT DX,ALLOOP1:CALL RECEIVETESTAL,REC_DATA ;比较两次接收到的命令是否一致JZ LOOP1CMP AL,7FHJZ START1CMP AL,0DFHJZ START4JMP LOOP1;单行线程序START1:ADD DL,0FFH MOVREC_DATA[SI],DLMOVREC_DATA[SI+1],DLLEABX,LED_DataCALL DL500ms ;将控制信息表的首地址给BXMOV DX,PA_ADD MOV Al,0 ;Al 为0表示查表中第一个字节的内容 XLAT ;查表，将表中第一个字节的内容放入Al 中 OUT DX,Al ;东西绿灯，南北红灯 MOV CX,6 CALL DL500ms START2: MOV Al,1 XLAT OUT DX,Al ;东西绿灯闪烁，南北红灯 MOV Al,0 XLAT OUT DX,Al ;东西绿灯亮，南北红灯 CALL DL500ms LOOP START2 CALL DL2S MOV Al,2 ;东西红灯，南北绿灯 XLAT OUT DX,Al CALL DL2S MOV CX,6 START3: MOV Al,3 ;东西红灯，南北绿灯闪烁 XLAT OUT DX,Al CALL DL500ms MOV Al,2 ;东西红灯，南北绿灯亮 XLAT OUT DX,Al CALL DL500ms LOOP START3 CALL RECEIVE CMP AL,7FH JZ START1 CMP AL,0DFH JZ START4 JMP LOOP1 JMP START1 START0 : JMP START1 ;双行线程序 START4 : ADD DL,0FFH MOV REC_DATA[SI],DL MOV REC_DATA[SI+1],DL LEA BX,LED_Data ;将控制信息表的首地址给BX CALL DL500ms MOV DX,PA_ADD MOV Al,4 ;Al 为0表示查表中第五个字节的内容 XLAT ;查表，将表中第五个字节的内容放入Al 中 OUT DX,Al ;东西绿灯，南北红灯，黄灯均亮 MOV CX,6 ;绿灯闪烁3次 CALL DL500ms START5: MOV Al,5 XLAT OUT DX,Al ;东西绿灯灭，南北红灯，黄灯均亮 CALL DL500ms MOV Al,4 XLAT OUT DX,Al ;东西绿灯，南北红灯，黄灯均亮 CALL DL500ms LOOP START5 CALL DL2S MOV Al,6 ;东西红灯，南北绿灯，黄灯均亮XLATOUT DX,AlCALL DL500msMOV CX,6START6:MOV Al,7 ;东西红灯，南北绿灯灭，黄灯均亮XLATOUT DX,AlCALL DL500msMOV Al,6 ;东西红灯，南北绿灯亮，黄灯均亮XLATOUT DX,AlCALL DL500msLOOP START6CALL RECEIVE CMP AL,7FHJZ START0CMP AL,0DFHJZ START4JMP LOOP1JMP START4error1:LEA DX,errorMSGMOV AH,09HINT 21HJMP LOOP1;查询方式接收子程序RECEIVE PROC NEAR;MOV SI,0;MOV CX,2REPIN:MOV DX,COM4_ADD ;通信状态寄存器地址IN AL,DXTEST AL,1EH ;检测接收的数据有无错误JNZ ERROR1TEST AL,01H ;检测接收缓冲器中是否有数据JZ REPINMOV DX,COM2_ADD ;数据接收寄存器地址送DXIN AL,DXMOV REC_DATA,ALMOV DX,ADROUT DX,ALMOVDX,COM2_ADD ;数据接收寄存器端口地址INAL,DX ;再次从数据接收寄存器中读取数据MOV DX,ADROUT DX,ALCLC ;接收成功，清CF标志位JMP DONEERROR: STC ;接收不成功，置CF标志位DONE: RETRECEIVE ENDP;延时500msDL500ms PROC NEARPUSH AXPUSH DXMOV DX,500MOV AH,0FFHINT 21HPOP DXPOP AXRETDL500ms ENDP;延时7s;DL7S PROC NEAR; PUSH CX; MOV CX,14; DL7S1: CALL DL500ms ; LOOP DL7S1; POP CX; RET;DL7S ENDP;延时2秒DL2S PROC NEARPUSH CXMOV CX,4DL2S1: CALL DL500ms LOOP DL2S1POP CXRETDL2S ENDP;程序结束InitPCI PROC NEARMOV AH,00HMOV Al,03HINT 10H ;清屏MOV AH,0B1HMOV Al,01HINT 1AHCMP AH,0JZ InitPCI2LEA DX,msg0InitPCI1: MOV AH,09HINT 21HJMP ExitInitPCI2: MOV AH,0B1HMOV Al,02HMOV CX,Device_IDMOV DX,Vendor_IDMOV SI,0INT 1AHJNC InitPCI3 ;是否存在Star PCI9052板卡LEA DX,msg1JMP InitPCI1InitPCI3: MOV DI,PCIBAR3MOV AH,0B1HMOV Al,09HINT 1AH ;读取该卡PCI9052基地址JNC InitPCI4LEA DX,msg2JMP InitPCI1InitPCI4: AND CX,0FFFCHMOV IO_Bit8_BaseAddress,CXRETInitPCI ENDPMoDIfyAddress PROC NEARADD COM_ADD,CXADD COM1_ADD,CX ADDCOM2_ADD,CXADDCOM3_ADD,CXADDCOM4_ADD,CXADD PA_ADD,CXADD ADR,CXADD PB_ADD,CXADD PC_ADD,CXRETMoDIfyAddress ENDPExit: MOV AH,4CHINT 21HEND START四、上机调试过程1.硬件调试主机：8255A的PA口接JP74的键盘，8250的SIN、SOUT端口分别与MAX485PCA 的RO、DI端口相连。