【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。息，方便總站安排公交車次。本課題要求設計一公交車自動報站系統(tǒng)，以實現(xiàn)公。交車的語音自動報站，即在進站、出站時候自動播報語音提示信息及服務用語，本設計要求利用AT89C51作為主控芯片完。路以及LED點陣漢字顯示電路。

　　

【正文】 顯示器只能顯示數(shù)字、部分簡單的英文字母和其他簡單字符等，不能顯示復雜的字母和 符號，更不能顯示漢字和圖形，所以應用范圍受到限制。而點陣式 LED 顯示器就可以解決這個問題，常見的點陣式 LED 顯示器有 5 5 8 8 和 16 16 等若干種點陣結(jié)構(gòu)。 5 5 8 8 點陣顯示器可以顯示大小寫英文字母、數(shù)字和其他字符， 16 16 點陣顯示器則可以顯示漢字和簡 單的圖形。 2. LED 顯示譯碼方式 要驅(qū)動 LED 顯示器顯示相應字符，必須通過接口向其提供字符的筆段字形碼和數(shù)位代碼。如何得到字符的筆段字形碼，可以通過硬件譯碼方式，也可以通過軟件譯碼方式。 （ 1）硬件譯碼 常用的硬件譯碼器有 BCD— 7 段譯碼器 MC14558，把譯碼器與驅(qū)動電路集成在一起的 BCD— 7 段譯碼驅(qū)動器 MC14547，進一步把鎖存器、譯碼器和驅(qū)動器集成在一起的 BCD— 7 段鎖存譯碼驅(qū)動器 MC14513 和十六進制輸出的鎖存譯碼驅(qū)動器 MC14495 等。 （ 2）軟件譯碼 當 LED 顯示器用于微處理器或微控制器應用系統(tǒng)時，利用微處理器的強大功能，通過軟件查表方式對所需要顯示的字符到筆段字形碼的變換實現(xiàn)譯碼不是一件困難的事，所以目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)應用都是采用這種軟件譯碼方式。 3. LED 顯示器驅(qū)動方式 LED 顯示器驅(qū)動方式可以分成靜態(tài)顯示 驅(qū)動和動態(tài)顯示驅(qū)動兩種。靜態(tài)顯示驅(qū)動一般是通過數(shù)字集成電路對所需要顯示的字符筆段連續(xù)施加電壓；而動態(tài)顯示驅(qū)動則是利用矩陣少秒方式間斷向所需要顯示的字符筆段輪流施加電壓。 （ 1）靜態(tài)顯示驅(qū)動 當 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示驅(qū)動方式時，不同數(shù)位 LED 數(shù)碼管的公共極（共陰極或共陽極）將被連接在一起并接地或 +5V，而每個數(shù)位的 8 段筆段分別與一個 8 位鎖存器相連。不同數(shù)位的數(shù)碼管相互獨立，分別用不同的驅(qū)動器件進行驅(qū)動，它們的顯示字符一旦確定，只要不改變顯示字符，相應的鎖存器的輸出就將一直維持不變。 這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是編 程容易、管理簡單、顯示亮度高、穩(wěn)定性好，占用CPU 時間較少；但缺點是占用硬件電路和微處理器系統(tǒng)接口資源較多、引線多、印刷板布線復雜、硬件投入成本高。 （ 2）動態(tài)顯示驅(qū)動 當 LED 顯示器工作于動態(tài)顯示驅(qū)動方式時，通常把不同數(shù)位的同名筆段互 連起來，共用一個顯示驅(qū)動器。每一個數(shù)位上的字符顯示都需要靠筆段字形驅(qū)動和數(shù)位驅(qū)動相配合，如果數(shù)位顯示該位字符，持續(xù)施加一段時間的電壓，然后再顯示下一個數(shù)位的字符。這樣輪回掃描所有的數(shù)位，利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描時間恰當，就會感覺到不同數(shù)位上在同時穩(wěn)定地顯示不同的字符。 動態(tài)顯示驅(qū)動方式的優(yōu)點是引線少、線路簡單、硬件成本相對較低。其缺點是需要不斷刷新，當采用軟件掃描時，占用 CPU 的時間較多；當采用硬件掃描時，又會增加硬件成本， LED 顯示數(shù)位越多，顯示亮度越低，若處理不好或數(shù)位太多，將會引起顯示閃爍。 4. 數(shù)據(jù)輸入接口方式 數(shù)據(jù)輸入接口方式有并行輸入方式和串行輸入方式兩種。 （ 1）并行輸入 數(shù)據(jù)并行輸入方式是以并行方式傳送數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是傳送數(shù)據(jù)速度快，其缺點是需要占用較多的 I/O 接口線。 （ 2）串行輸入 數(shù)據(jù)串行輸入方式是以串行方式傳送數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是占用 I/O 接口資源少，其缺點 是傳送數(shù)據(jù)的速度相對較慢。 6116 芯片簡介 隨機存取存儲器簡稱 RAM，也叫做讀 /寫存儲器，既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時寫入新的數(shù)據(jù)。 RAM 的缺點是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。 圖 3－ 19 所示是 2K 8 位靜態(tài) CMOS RAM6116 的引腳排列圖。 A0～ A10 是地址碼輸入端， D0～ D7 是數(shù)據(jù)輸出端， CS 是選片端， OE 是輸出使能端， WE 是寫入控制端。 D3A6 D6A2A9A8A1/CSA7A5 D5/OED7A4D2D0A3/WEA0A10D4D1 圖 3－ 19 6116 引腳圖 芯片工作方式和控制信號之間的關系： 表 3－ 2 所列是 6116 的工作 方式與控制信號之間的關系，讀出和寫入線是分開的，而且寫入優(yōu)先。 表 3－ 2 靜態(tài) RAM6116 工作方式與控制信號之間的關系 /CS /OE /WE A0A10 D0D7 工作狀態(tài) 1 高阻態(tài) 低功耗維持 0 0 1 穩(wěn)定 輸出 讀 0 0 穩(wěn)定 輸入 寫 LED 點陣漢字顯示電路的設計 電路圖如圖 3－ 20 所示。 A7U 1274LS244246811816141211131517975319A1A2A3A41OEY1Y2Y3Y4A5A6A7A8Y5Y6Y7Y82OEA1U 11A12A5A0A5D1D3A4A2D3A8D6A2D2/CSA0/WRA8A5A3A7A6A5A3A3A8A2U 1340401011976532413121415116C LKR STQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q11Q12VC CA4A6A1U974LS244246811816141211131517975319A1A2A3A41OEY1Y2Y3Y4A5A6A7A8Y5Y6Y7Y82OEA7/OEA6A0A2D5D1A5A6A1A9A8A4A3A3D4D6+ 12VD0A6A7A0A8D7D2CPD2A4A7D5A1A0D0D7A4A3A10D3D7A4U 10B4 56A8A2D0D0U774LS244246811816141211131517975319A1A2A3A41OEY1Y2Y3Y4A5A6A7A8Y5Y6Y7Y82OEA8A26116U 14D5D4 D7D6A1D1LED 點陣顯示屏A7/WED4U874LS244246811816141211131517975319A1A2A3A41OEY1Y2Y3Y4A5A6A7A8Y5Y6Y7Y82OEA5A1A0A6A0 圖 3－ 20 LED 點陣漢字顯示電路 本電路采用 16*256 的 LED 點陣顯示屏來顯示 16 個 16*16 的漢字，采 用顯存 U14 來存放漢字點陣信息。顯示屏分 32 頁，每頁由 16 行 8 列 LED 發(fā)光二極管構(gòu)成，在 LED 點陣顯示屏中，用一片 416 譯碼器 74LS154 進行行譯碼，將地址 A0A3 譯碼形成行信號，用兩片 416 譯碼器 74LS154 組成一個 532 譯碼器，進行頁譯碼，將地址 A4A8 譯碼形成頁選通信號，分別用以選通一片 74LS244，系統(tǒng)通過此 74LS244 的數(shù)據(jù)線向該頁的某行（由 A0A3 譯碼選通）上的 8 個發(fā)光二極管送入顯示信息。 九位地址線 A0— A8 的地址范圍為 0— 511，分別對應 顯示屏的第 1 頁的第 1 行到第 32 頁的第 16 行，地址線 A0— A8 與顯存 U14 的地址輸入管腳相連接，因此 U14 中的第 1 到第 512 字節(jié)中的數(shù)據(jù)存放的是對應顯示屏中第 1 頁的第 1 行到第 32 頁的第 16 行的顯示數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)通過循環(huán)地址的方法將 U14 中的每個單元的數(shù)據(jù)送入顯示屏的第 1 頁的第 1 行到第 32 頁的第 16 行，適當選擇循環(huán)周期，即可實現(xiàn)漢字的顯示。循環(huán)的地址信號由計數(shù)器U13 所構(gòu)成的九位二進制循環(huán)計數(shù)器產(chǎn)生，并通過緩沖器 U7 和 U9 的第 1 組通道送給 U14 和上述三片譯碼器的 A0— A8 端，作為地址信號。顯存中的數(shù)據(jù)由單片機在需要時寫入，寫入時，單片機的 置低電平 (平時為高電平 )，封鎖計數(shù)器 U13 的計數(shù)脈沖 CP(注： CP 為占空比為 10： 1 的方波信號 )，同時選通緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道 (經(jīng)非門 U11A 反向輸出的高電平封鎖緩沖器 U7 和 U9的第 1 組通道 )，使單片機送入的地址信號 A0— A8 通過緩沖器 (U U9)作為顯存的地址信號，單片機送來的數(shù)據(jù) (P0． 0— P0． 7)就可以通過緩沖器 U12 寫入顯存 ( 已為低電平 )中的對應地址單元內(nèi)，顯示信息完全寫入后， 被置成高電平 (緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道被封鎖，緩沖器 U7 和 U9 的第 1 組通道開鎖 )，計數(shù)脈沖 CP 開鎖，計數(shù)器 U13 工作，循環(huán)提供 9 位地址信號，使顯存中的點陣數(shù)據(jù)被循環(huán)送入顯示屏 (此時， U12 輸出高阻態(tài)，實現(xiàn)顯示屏的數(shù)據(jù)總線與單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線間的隔離 )，以實現(xiàn)漢字提示信息的顯示輸出。 第 4 章 軟件設計 程序就是為計算機某一算式或完成某一工作的若干指令的有序集合。計算機的全部工作概括起來就是執(zhí)行這一指令序列的過成。這一指令序列稱為程序。本章主要講了主控部分、語音輸出部分以及 LED 顯示部分的程序設計。 主控程序的設計 在本設計中，單片機的 到 組成按鍵組，其功能說明如表 4－ 1 所示： 表 4－ 1 按鍵功能說明 — 名稱 功能 手 /自動鍵 選擇手動、自動操作 輸入鍵 進行初始值的輸入 正 /反向鍵 選擇正向、反向行駛報站 錄音鍵 錄制語音報站信息 執(zhí)行鍵 分段錄音 公交車站與站之間的距離必須在第一遍行駛時，手動存入單片機內(nèi)，其具體過程如下：① 按下手 /自動鍵，使 為低電平，即選擇手動操作；② 啟動開始計數(shù)；③ 到第一個站時，按輸入鍵，將此時的計數(shù)值存入地址為 2021H 的片外數(shù)據(jù)存儲器單元內(nèi)；④ 復位，準備開始下一段計數(shù)；⑤ 如此反復③④操作，將站與站之間的距離依次存入存儲器。 公交車自動報站行駛過程：首先是啟動開始計數(shù)，然后將計數(shù)值與原來存于系統(tǒng)內(nèi)的初始值進行比較，相等時停止計數(shù)，同時調(diào)用語音報站程序進行報站；汽車到一站后，準備重新開始下一段計數(shù)。 流程圖 流程圖如圖 4－ 1 所示： 圖 4－ 1 整體流程圖 計數(shù) 判斷手 /自動鍵是否按下 判斷正 /反向鍵是否按下 比較判斷到站否 調(diào)用語音報站程序 調(diào)用手動操作程序 調(diào)用反向程序 Y Y Y N N N 開始 返回 返回 程序 MOV TMOD， 0F8H； 外部中斷 0 工作在方式 1 MOV TH0， 0FFH ；設計數(shù)初值 MOV TL0， 0FEH； SETB EA ；開放中斷 SETB TR0 SETB IE0 MOV R0， 20H ；軟件計數(shù)器地址值 MOV R1， 11 MOV A， 0 MOVX @R0, A ；軟件計數(shù)器清 零 SETB ；設中斷標志位 AJMP $ ；等待中斷 RET L1: CPL 21H MOV TH0, 0FFH MOV TL0, 0FEH MOVX A, @R0 CLR C CJNE A, 0FFH, L2 ；計滿，轉(zhuǎn)移 INC A ；未滿，計數(shù)值加 1 MOVX @R0, A INC R0 L2: INC R0 ；計數(shù)器地址值加 1