【正文】 一個(gè)8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，與74ls164只有數(shù)據(jù)清零端相比，74HC595還多有使能輸出控制端，可以使輸出為高阻態(tài)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，達(dá)到重疊處理的目的。選用行驅(qū)動(dòng)模塊主要有兩種方案：方案一:74ls164是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。對(duì)于行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對(duì)于列行數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。為了達(dá)到重疊處理的目的，行數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。解決串行傳輸中行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和行數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。這樣，對(duì)于一列的顯示過(guò)程就可以分解成行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。故選擇串行傳輸。從控制電路到行驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。故采用本設(shè)計(jì)方案。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會(huì)有閃爍感，我們就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。方案二：采用動(dòng)態(tài)掃描方式，動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如24行）的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。2424的點(diǎn)陣共有576個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多端口，如果采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來(lái)計(jì)算，2424的點(diǎn)陣需要576/8=72個(gè)鎖存器。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，LED大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。（2） 按行掃描按列控制的方式。在掃描方式下進(jìn)行掃描：（1） 按列控制也叫可按列掃描，按行控制。掃描驅(qū)動(dòng)是通過(guò)數(shù)字邏輯電路，使若干個(gè)LED器件輪流導(dǎo)通，用以節(jié)省控制驅(qū)動(dòng)電路。采用這種驅(qū)動(dòng)方式需要對(duì)以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：脈沖電流的幅值和其重復(fù)頻率。 組合驅(qū)動(dòng)：按照行列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)顯示模塊選擇LED顯示的三種方式： 占空比控制驅(qū)動(dòng)：減少驅(qū)動(dòng)電路。但市面上幾乎沒(méi)有2424點(diǎn)陣LED顯示屏，都是由88點(diǎn)陣連接而成。方案一：采用9塊88點(diǎn)陣LED顯示屏相連接構(gòu)成一塊2424點(diǎn)陣LED顯示屏，9塊點(diǎn)陣屏連接起來(lái)面積較大，且需多根導(dǎo)線將其焊接，但是這種方案制作的顯示屏的大小、形狀沒(méi)有限制，可以任意制作，現(xiàn)在制作的LED顯示屏都是用此方法。模塊有共陽(yáng)極和共陰極之分。單塊點(diǎn)陣式LED顯示模塊能夠顯示各種字母，數(shù)字和常用的符號(hào)。通常情況下，點(diǎn)陣式LED顯示屏是由標(biāo)準(zhǔn)的LED顯示模塊組成的。所以綜合考慮生產(chǎn)成本，本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣式LED顯示。數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，LCD可以顯示漢字、符號(hào)、數(shù)字和圖形。具體的接法如圖3外部晶振電路所示。通過(guò)XTAL1，XTAL2外部接上一片作為反饋元件的晶體，與C1和C2構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路，使其構(gòu)成自激震蕩器。復(fù)位電路如圖2所示。AT89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，因此單片機(jī)選擇ATC89C52較為合適。此方案也是有單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，性能穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，簡(jiǎn)單方便，但是由于我們系主要學(xué)習(xí)的是51系列單片機(jī)對(duì)于這一款新的單片機(jī)再去學(xué)習(xí)了解可能時(shí)間不夠，故此方案也被放棄了。圖中RCOL1～ECOL8分別控制88LED的每一列顯示成紅色，成為紅色LED的列驅(qū)動(dòng)，低電平有效；而GCOL1～GCOL8分別控制著88LED的每一列顯示成綠色，成為綠色LED的列驅(qū)動(dòng)，同樣是低電平有效；COM1～COM8使他們的數(shù)據(jù)口，當(dāng)送入一個(gè)口高電平時(shí)，相應(yīng)的LED被點(diǎn)亮，而當(dāng)送入其中一個(gè)低電平時(shí)，相應(yīng)的LED就會(huì)被熄滅，所以也成為行驅(qū)動(dòng)。SPCE061A是凌陽(yáng)科技公司umSPTM(microcontroller and signal processor)系列產(chǎn)品中的16位微控制芯片，內(nèi)置32閃存，其較高的處理速度芯片能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域。根據(jù)任務(wù)要求，該系統(tǒng)框圖如圖1所示。接通的行，就在該列該行點(diǎn)燃相應(yīng)的LED；未接通的行所對(duì)應(yīng)的LED熄滅。由行譯碼器給出的行選通信號(hào)，從第一行開始，按順序依次對(duì)各行進(jìn)行掃描(把該行與電源的一端接通)。在整個(gè)電路當(dāng)中此控制電路部分相當(dāng)于一個(gè)上位機(jī)，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、與PC機(jī)的串行通訊、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。第2章 方案論證與方案選擇 總體方案論證公交車LED顯示屏電路大體上可以分成單片機(jī)本身的硬件電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。3：漢字用點(diǎn)陣顯示，漢字顯示模塊采用24*24。其必要的功能為：1：具有4個(gè)24*24的點(diǎn)陣漢字顯示功能。而且LED顯示屏的成本較低，適合在每個(gè)公交車上安裝。而報(bào)站LED顯示屏填補(bǔ)了語(yǔ)音報(bào)站的缺陷。適用于一些中小城市。但一般其經(jīng)濟(jì)投入較高。目前在國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了DPS定位車載智能系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)的幾個(gè)大城市也都有使用，實(shí)現(xiàn)了公交系統(tǒng)的全面監(jiān)控和調(diào)度。我國(guó)智能運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)較差，因此理論研究雖在進(jìn)行，但相應(yīng)技術(shù)卻得不到推廣，在實(shí)際生活中得不到應(yīng)用，達(dá)不到廣泛服務(wù)社會(huì)的目的。上述問(wèn)題顯然不利于公交對(duì)乘客的吸引，也是導(dǎo)致公交運(yùn)營(yíng)組織模式落后、調(diào)度方式原始陳舊、企業(yè)管理效率不高的重要原因。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中提出以AT89C52單片機(jī)為核心，用LED顯示屏顯示站名的即經(jīng)濟(jì)、高效、直觀的公交車到站自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。但有時(shí)由于受到各種因素如雨雪天氣的影響，會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)站、漏報(bào)站的情況，給乘客特別是不熟悉本市地形的乘客帶來(lái)了不必要的麻煩，從而影響到了一個(gè)城市的窗口形象工程建設(shè)。從而，達(dá)到公共形象的提升。公交智能化是智能交通的一個(gè)重要子領(lǐng)域，同時(shí)也是落實(shí)“公交優(yōu)先”，使城市交通與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的重要組成部分。近年來(lái)，我國(guó)城市交通的現(xiàn)狀已引起了政府、公眾、社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，有關(guān)專家學(xué)者和交通工程師們?cè)谖「鲊?guó)城市交通發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，找到了解決我國(guó)城市交通發(fā)展問(wèn)題的有效途徑，即優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，以公共交通為杠桿降低城市交通需求總量，實(shí)現(xiàn)道路交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展與交通需求增長(zhǎng)的均衡。第1章 緒論 研究課題的背景介紹隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大城市人口高度集中并大幅度增長(zhǎng)，同時(shí)汽車保有量急劇上升，交通需求量迅速擴(kuò)大，而道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展則相對(duì)滯后。城市交通需求與供給之間的矛盾越來(lái)越突出，城市“乘車難”、“行車難”的局面在加劇，交通堵塞呈現(xiàn)出點(diǎn)到線、由線到面的擴(kuò)展趨勢(shì)，交通擁擠、交通延誤、交通堵塞以及由此引起的噪音、廢棄污染嚴(yán)重影響著居民的正常生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展。實(shí)施“公交優(yōu)先”是解決我國(guó)城市交通問(wèn)題的有效途徑，也是我國(guó)目前交通發(fā)展的基本政策。實(shí)施公交智能化，必須提高公交服務(wù)質(zhì)量，而到站后的準(zhǔn)確、及時(shí)報(bào)站就是一個(gè)方面，本設(shè)計(jì)基于AT89C52單片機(jī)、LED點(diǎn)陣制作的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)就能解決這方面的問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要大城市的公交車大都采用人工報(bào)站，即每到一站由司機(jī)或者乘務(wù)員來(lái)進(jìn)行報(bào)站。于是開發(fā)研制自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)成為必然。 研究前景及國(guó)內(nèi)外發(fā)展水平隨著公交優(yōu)先戰(zhàn)略的確定，公交在緩解城市交通擁堵方面的作用將越來(lái)越重要，也這種要求相比，我國(guó)大城市公共交通還有很大差距，主要表現(xiàn)為：為社會(huì)提供服務(wù)信息的水平低，只能是以經(jīng)驗(yàn)為主的被動(dòng)、滯后的實(shí)施服務(wù)，仍以人工作業(yè)為主。因此，如何提高公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，是現(xiàn)行公交行業(yè)急需解決的問(wèn)題。所以發(fā)展一種自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，提高公交服務(wù)質(zhì)量就成為民用科技研究的一個(gè)項(xiàng)目。公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的研究也達(dá)到了無(wú)線聯(lián)絡(luò)，全自動(dòng)報(bào)站的水平。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有的公交系統(tǒng)現(xiàn)狀，半自動(dòng)化報(bào)站系統(tǒng)還有很大的應(yīng)用空間。 課題研究的意義在公交車上，經(jīng)常有誤報(bào)站的現(xiàn)象，在早晚高峰期，公交車內(nèi)擁擠，環(huán)境噪聲大，語(yǔ)音報(bào)站往往聽不清楚，影響報(bào)站，車箱內(nèi)的喇叭分布不均勻也容易造成乘客聽不清報(bào)站。在聽不清報(bào)站的時(shí)候可以通過(guò)顯示屏確認(rèn)站點(diǎn)。 課題任務(wù)及設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)為核心，制作一個(gè)公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。2：功能上具有速度調(diào)整、顯示控制按鍵和滾動(dòng)控制按鍵。4：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮單片機(jī)的I/O口的擴(kuò)展和單片機(jī)的存儲(chǔ)字庫(kù)的問(wèn)題?？刂齐娐凡糠职ㄒ粋€(gè)51CUP和一些外圍電路。此顯示電路采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。另一方面，根據(jù)各行鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的行驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源的另一端接通?？赏ㄟ^(guò)按鍵控制電路控制實(shí)現(xiàn)顯示站名的移動(dòng)/停止，開/關(guān)，速度的加減，下一個(gè)站名的功能。時(shí)鐘電路復(fù)位電路單片機(jī)點(diǎn)陣顯示器陰極驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)陣顯示器陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)電路2424點(diǎn)陣LED顯示屏按鍵控制電路圖1 系統(tǒng)框圖 各方案選擇與論證方案一: 采用通過(guò)SPCE061A單片機(jī)編寫程序顯示要求漢字。88雙色LED點(diǎn)陣電路，用行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)可以亮點(diǎn)LED點(diǎn)陣模塊。比如，當(dāng)想要第一行（從下到上）的第一個(gè)LED顯示成紅色的時(shí)候，只需要送RCOL1一個(gè)低電平，而且送COM1一個(gè)高電平即可，也即選中紅色的第一列（從右到左），并給第一行（從下到上）送一個(gè)高電平，就可以使得第一行第一列（同前）的LED顯示成紅色。方案二:選用ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)作為硬件電路的主控芯片，它是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)8K BYTES的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256 BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置有8位中央處理器和FLASH存儲(chǔ)器單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可提供許多復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。單片機(jī)剛上電時(shí)需要復(fù)位一次才能可靠工作，單片機(jī)有多種復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用電平式開關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位方式，當(dāng)上電時(shí)，C1相當(dāng)于短路，單片機(jī)復(fù)位，在正常工作時(shí)，按下復(fù)位鍵時(shí)單片機(jī)復(fù)位。圖2 單片機(jī)復(fù)位電路AT89C52的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。電容的值具有微調(diào)的作用，我們?nèi)?3PF。圖3 外部晶振電路我們知道的用來(lái)顯示的器件很多，比如數(shù)碼管、LCD、點(diǎn)陣式LED。雖然LCD的顯示效果要比LED好，顯示電路也比較簡(jiǎn)單，因?yàn)楹艽笠徊糠忠呀?jīng)集成化，但是它的價(jià)格比較高，也不容易采購(gòu)。它具有一下特點(diǎn)：價(jià)格比較便宜；容易擴(kuò)展顯示比較多的漢字；顯示漢字效果好，廣泛用于廣告顯示屏，交通屏幕。HS 1088BS點(diǎn)陣式LED顯示模塊是8行8列64個(gè)LED組成。點(diǎn)陣式LED顯示模塊在8行8列的每一個(gè)交點(diǎn)上裝有一個(gè)LED。LED的正極接行引線，負(fù)極接列引線的稱為共陽(yáng)極LED顯示模塊，反之為共陰極LED顯示模塊。 方案二：采用2424點(diǎn)陣LED顯示屏，2424點(diǎn)陣屏的功能與9塊88點(diǎn)陣屏構(gòu)成2424點(diǎn)陣屏功能相同，但是更為美觀小巧美觀，且單塊2424點(diǎn)陣屏和9塊88點(diǎn)陣屏價(jià)格相等。故本設(shè)計(jì)采用方案一。在需要進(jìn)行灰度級(jí)控制顯示的情況下要求隨時(shí)調(diào)整占空比使LED達(dá)到響應(yīng)的發(fā)光程度。 掃描驅(qū)動(dòng)：所謂脈沖驅(qū)動(dòng)方式，就是利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，以脈沖的方式對(duì)LED器件進(jìn)行供電，使之間歇性點(diǎn)亮。首先，脈沖電流幅值的選擇，當(dāng)脈沖驅(qū)動(dòng)的平均值與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相等時(shí)，我們?nèi)搜鄣母杏X就是相同的，也就是說(shuō)兩者的發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。所謂“掃描”的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件，而不問(wèn)這一行的哪一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，某一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，由所謂的列控制電路來(lái)負(fù)責(zé)。一個(gè)m行n列結(jié)構(gòu)的LED顯示屏，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，從H1到Hm輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的LED器件接通正電源，但具體哪一個(gè)LED導(dǎo)通，還是看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制這些組成圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。這個(gè)數(shù)字很大，因?yàn)閮H僅是2424的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大的多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很大的數(shù)字。因此采用另一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。具體就由9塊88組成的2424的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，我們把所有同一行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對(duì)應(yīng)第一列發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第一列使其點(diǎn)亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第二列的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二列使其點(diǎn)亮相同的時(shí)間，然后熄滅；…… 第二十四列之后又重新點(diǎn)亮第一列，這樣反復(fù)輪回。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。采用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。顯示時(shí)要把一列中各行的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的行驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將行數(shù)據(jù)一位一位傳往行驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給行驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一列的各行數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一列的各行才能并行地進(jìn)行顯示。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期