【正文】 公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 副教授 完成日期： 摘 要本設(shè)計(jì)主要是研究公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的LED點(diǎn)陣顯示屏技術(shù)。本LED顯示屏能夠以動(dòng)態(tài)掃描的方式同時(shí)顯示兩個(gè)3216點(diǎn)陣漢字，并能通過(guò)外接按鍵來(lái)更改顯示內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)公交報(bào)站顯示。本設(shè)計(jì)具體是使用STC51高速單片機(jī)作為主控制模塊，利用簡(jiǎn)單的外圍電路來(lái)驅(qū)動(dòng)3216的點(diǎn)陣LED顯示屏。因?yàn)椴捎么袀鬏敺绞剑贡鞠到y(tǒng)的可擴(kuò)展性得到提升，便于多個(gè)顯示單元的級(jí)聯(lián)。關(guān)鍵詞：公交報(bào)站系統(tǒng)；LED顯示屏；單片機(jī)；串行傳輸AbstractThis design is to study the LED Dot Matrix Display technolog of the bus stations’ system. The LED display can also show two (32 16 dot matrix) characters by the way of dynamic scanning, and it can change the display to achieve busstop display through an external button. Because the Dot Matrix Display are widely used in hospitals, airports, banks and other public places, so this design has a strong practical applicability.This design uses specific HighSpeed Microcontroller Family STC51 as the main control module, and using simple external circuit to drive the 32 16 Dot Matrix LED display. The STC12C HighSpeed Single Chip , owns powerful function and internal that it can easily realize data transfer and storage between PC and MCU , and it39。LED display screen。 Serial Transmission目 錄1 緒論 1 1 背景與意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 研究主要成果 2 發(fā)展趨勢(shì) 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 2 總體方案的考慮分析 5 LED顯示屏的考慮 5 LED電子顯示屏的分類(lèi) 5 LED點(diǎn)陣模塊結(jié)構(gòu) 5 LED 顯示屏的選擇 6 控制器的比較及選型考慮 6 6 STC單片機(jī)在條屏運(yùn)用中的優(yōu)越性 8 LED點(diǎn)陣顯示屏驅(qū)動(dòng)方案 9 LED顯示屏的工作原理 9 10 11 11 LED驅(qū)動(dòng)方式的選擇 11 單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)工具及語(yǔ)言 12 對(duì)于系統(tǒng)電源及通信電纜的考慮 13 對(duì)于LED顯示屏的電源要求 13 開(kāi)關(guān)電源在條屏應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 13 系統(tǒng)電源的選擇 13 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框圖 13 3 硬件電路設(shè)計(jì) 15 15 15 16 行驅(qū)動(dòng)電路元件參數(shù)計(jì)算 18 19 4 軟件電路設(shè)計(jì) 22 22 LED顯示程序分析 22 LED漢字左移程序分析 22 漢字站號(hào)的按鍵選擇程序分析 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 24 24 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 24 6 結(jié)論 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 附錄Ⅰ 原理圖 28 附錄Ⅱ 元器件清單 29 附錄Ⅲ 源程序清單 30 1 緒論 LED電子顯示屏（Light Emitting Diode Panel）是由幾百幾十萬(wàn)個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點(diǎn)，按矩陣均勻排列組成。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。 LED顯示屏是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。因而被廣泛應(yīng)用于車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣(mài)行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 背景與意義 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(zhuān)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，找到了一條解決我國(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。公交智能化是智能交通的一個(gè)重要的子領(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。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要大城市的公交車(chē)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(kāi)發(fā)研制公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)成為必然。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基于51單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要研究方向是關(guān)于LED顯示屏的設(shè)計(jì)。我國(guó)LED顯示產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時(shí), 產(chǎn)品技術(shù)推陳門(mén)新、一直保持比較先進(jìn)的水平，90年代初即具備了成熟的16級(jí)灰度256色視頻控制技術(shù)及無(wú)線遙控等國(guó)際先進(jìn)水平技術(shù)，近年在全彩色LED顯示屏、256級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無(wú)線控制、多級(jí)群控技術(shù)等方面均有國(guó)內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)；LED顯示屏控制專(zhuān)用大規(guī)模集成電路也已由國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。LED顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是平板顯示領(lǐng)域唯一立足國(guó)內(nèi)形成的民族高科技產(chǎn)業(yè)[17]。它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高、使用成本低等特點(diǎn)，在短短的10來(lái)年中，迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[11]。在控制傳輸方面，通過(guò)RS485 總線連接顯示屏和上位計(jì)算機(jī)，具有分布靈活、擴(kuò)展方便的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)作者實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，以此作為信息顯示屏，工作穩(wěn)定，字符清晰，字體美觀，亮度適中，根據(jù)需要可選擇靜止顯示和拉滾字幕效果 [13] 。LED點(diǎn)陣顯示采用掃描方式，為不產(chǎn)生閃爍感，每秒需要傳送50屏點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，這就要求單片機(jī)能夠快速地輸出數(shù)據(jù)。作者采用模塊化設(shè)計(jì)，給出基于TTL和PLD的兩種電路的實(shí)現(xiàn)方案，波特率提高到fosc，數(shù)據(jù)輸出不需要等待或延時(shí)。③在作者趙娟、高正明、李艷麗的《點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏的設(shè)計(jì)制作》文章中介紹了點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏的硬件電路設(shè)計(jì)原理與軟件設(shè)計(jì)方案, 采用MCS 51系列單片機(jī)芯片, 得到了一個(gè)能夠同時(shí)顯示4個(gè)漢字, 16 ?? 16的并可以根據(jù)需要擴(kuò)展的LED 點(diǎn)陣式顯示屏。除此之外該系統(tǒng)還具有自檢功能,通過(guò)報(bào)警聲的不同識(shí)別不同的故障[5]。詳細(xì)介紹了漢字內(nèi)碼到字模的轉(zhuǎn)化，以及到LED 顯示屏顯示漢字的過(guò)程。 ⑤在作者張紅、于平、程文播的《基于單片機(jī)控制的LED 點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)》文章中給出了一個(gè)點(diǎn)陣顯示屏的硬件及軟件的整體設(shè)計(jì)，及其顯示的整體控制包括左移、右移、通訊、控制等。而且成本低廉易于開(kāi)發(fā)是一個(gè)方便實(shí)用的點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)。采用單片機(jī)控制克服了用電腦實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示成本高的缺點(diǎn)。 發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人機(jī)信息視覺(jué)傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品[2]。 高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色LED產(chǎn)品自出現(xiàn)以來(lái), 成本逐年快速降低, 已具備成熟的商業(yè)化條件。以全彩色戶外φ26顯示屏為例，1996年的產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格每平方米在12萬(wàn)元左右, 1999年已降至78萬(wàn)元人民幣/㎡，LED產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求、同時(shí), 由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來(lái)越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色LED屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。216。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以?xún)r(jià)格作為主要的競(jìng)爭(zhēng)手段，幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡，產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的可靠性等成為主要的競(jìng)爭(zhēng)因素。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成、對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)有了相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和評(píng)判依據(jù)，生產(chǎn)條件差、技術(shù)性不強(qiáng)、售后服務(wù)體系不完養(yǎng)的企業(yè)將受到市場(chǎng)的淘汰，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)一批小規(guī)模LED顯示屏廠商會(huì)逐步淡出，行業(yè)的發(fā)展趨于有序[6,10]。 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣化信息化社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)以AT89C51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(chē)到站自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。此外，還要以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行編程，使系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的完成報(bào)站功能。任務(wù)要求：（1） 能同時(shí)顯示兩個(gè)簡(jiǎn)體漢字（2） 能實(shí)現(xiàn)漢字在LED顯示屏上反復(fù)滾動(dòng)地顯示（3） 能通過(guò)外接按鍵實(shí)現(xiàn)來(lái)控制顯示的內(nèi)容2 總體方案的考慮分析 LED顯示屏的考慮 LED電子顯示屏的分類(lèi)l 按顏色分類(lèi)可分為：216。 216。 216。 l 按顯示器件分類(lèi)216。 216。l 按使用場(chǎng)合分類(lèi)216。 216。 l 四、按發(fā)光點(diǎn)直徑分類(lèi)：216。 室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。這種一體化封裝的點(diǎn)陣LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長(zhǎng)、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。單色點(diǎn)陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點(diǎn)亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點(diǎn)亮?xí)r間，則可實(shí)現(xiàn)256或更高級(jí)灰度顯示，即可實(shí)現(xiàn)真彩色顯示。圖21 88單色LED模塊內(nèi)部電路LED點(diǎn)陣顯示器單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號(hào)．如5x7點(diǎn)陣顯示器用于顯示西文字母．58點(diǎn)陣顯示器用于顯示中西文，8x8點(diǎn)陣可以用于顯示簡(jiǎn)單的中文文字，也可用于簡(jiǎn)單圖形顯示。 LED 顯示屏的選擇基于成本和顯示亮度的考慮，使用紅色的LED點(diǎn)陣塊作為基本顯示單元。為了在較遠(yuǎn)距離處獲得清晰的視覺(jué)效果，本設(shè)計(jì)采用4個(gè)88點(diǎn)陣，像素直徑5mm的LED模塊拼接成1616點(diǎn)陣的LED陣列。本設(shè)計(jì)要求整個(gè)屏幕能同時(shí)顯示兩個(gè)漢字，則至少需要用8個(gè)88的LED模塊拼接成3216的矩陣。PIC系列8位CMOS單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。PIC在推出一款新型號(hào)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由專(zhuān)用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。PIC以保密熔絲來(lái)保護(hù)代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無(wú)法讀出，除非恢復(fù)熔絲。自帶看門(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性。運(yùn)行速度快，一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。AVR單片機(jī)是多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快。相當(dāng)多的單片機(jī)只有一個(gè)累加器，就像一條獨(dú)木橋，所有事都要通過(guò)累加器，速度慢。AVR像8051一樣，有多個(gè)固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷。從高級(jí)語(yǔ)言C代碼完成同一任務(wù)實(shí)例來(lái)比較，8 MHz AVR單片機(jī)的速度相當(dāng)于224 MHz的80C51單片機(jī)，AVR比80C51快28倍。一般耗電在1～ mA；對(duì)于典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為100 nA，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備?？啥啻螣龑?xiě)的Flash，且具有多重密碼保護(hù)鎖死(Lock)功能。l 51系列單片機(jī)：51系列是指是兼容Intel公司51指令集的單片機(jī)系列的統(tǒng)名稱(chēng)?？梢钥闯鯩CS51系列單片機(jī)也是一款功能強(qiáng)大的單片機(jī)。特點(diǎn)如下：（1）.增強(qiáng)6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU；（2）工作電壓：~（5V單片機(jī)）/~（3V單片機(jī)）；（3）工作頻率范圍：0~40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；（4）用戶應(yīng)用程序空間4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)；（5）片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM；（6）通用I /O口（32/36個(gè)）復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8 051傳統(tǒng)I /O口），P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I /O 口用時(shí)，需加上拉電阻；（7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器/仿真，可通過(guò)串口（）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成一片；（8）EEPROM