1、基于单片机的公交车报站系统毕业设计样本毕业设计阐明书课题名称： 基于单片机公交车报站系统设计学生姓名 专 业 应用电子技术 班 级 1202 时 间 .10-.12 指引教师 电子工程学院摘 要：本文简介了一种公交车报站系统硬件设计原理，提供了一种以AT89C52单片机为核心，控制大屏幕LED点阵显示硬件设计方案。系统重要通过AT89C52单片机做为系统CPU，解决涉及键盘输入和LED显示屏显示站名所有信号解决。系统扫描到有键按下，判键拟定后给CPU一种脉冲信号，然后CPU解决信号，拟定所到站站名， 再通过扫描驱动从LED显示屏上显示出所到站站名。达到半自动报站作用。整个系统硬件设计涉及键盘电
2、路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。其中显示模块是本系统重点。本系统很大限度上提高公交车报站精确性，可靠性。提高了公交系统服务质量。增进都市经济发展和交通变化和谐发展。核心词： AT89C52单片机，16*16LED点阵显示屏，第一章 3 1.1前言3 1.2背景与意义3 1.3 现状4 1.4 发展趋势4 1.5 设计任务4第二章 案论证和选取5 2.1总体方案5 2.2单片机选取5 2.3 LED点阵显示方式选取6第三章 系统硬件设计7 3.1单片机简介7 3.1.1晶振电路10 3.1.2复位电路设计11 3.1.3按键电路设计11 3.2 显示电路设计12 3.2.
3、1 16*16LED显示屏12 3.2.2 LED显示屏工作原理14第四章 软件设计16 4.1 软件开发工具和语音16 4.2 单片机软件流程图16 4.3 LED程序分析17结论18道谢19参照文献19 附录A 元器件清单20 附录B 原理图、proteus仿真图21第一章1.1前言随着科技不断进步，人们对事物认知限度已经得到了广泛提高，在实际生活中，人们都但愿能使用简便、智能、人性化产品。在公交车自动报站方面，由于国内现状，人口众多，口音复杂，对于乘客而言，本来人工报站存在着诸多问题。为了跟随科技发展，提高公交系统服务质量，提高都市形象。开发一种可以节约人力和物力，而又能让乘客以便快捷懂
4、得站台报站器就成为一种必然。因而本次毕业设计中提出一种以AT89C52单片机为核心，用LED显示屏显示站名即经济、高效、直观公交车到站自动报站系统。1.2背景与意义随着国民经济迅速发展，都市建设规模不断扩大，大都市人口高度集中并大幅度增长，同步汽车保有量急剧上升，交通需求迅速扩大，而道路交通基本设施建设发展则相对滞后。都市交通需求与供应之间矛盾越来越突出，都市“乘车难”、“行车难”局面在加剧，交通阻塞呈现出点到线、由线到面扩展趋势，交通拥挤、交通延误、交通阻塞以及由此引起噪音、废气污染严重影响着居民正常生活以及社会经济持续、健康发展。近年来，国内都市交通现状已引起了政府、公众、社会各界广泛关注
5、，关于专家学者和交通工程师们在吸取各国都市交通发展经验基本上，找到了一条解决国内都市交通发展问题有效途径，即优先发展都市公共交通，以公共交通为杠杆减少都市交通需求总量，实现道路交通基本设施发展与交通需求增长均衡。实行“公交优先”是解决国内都市交通发展问题有效途径，也是国内当前都市交通发展基本政策。公交智能化是智能交通一种重要子领域，同步也是贯彻“公交优先”，使都市交通与社会经济和谐发展重要构成某些。实行公交智能化，必要提高公交服务质量，而到站后精确、及时报站就是一种方面，本设计基于AT89C52单片机、LED点阵制作公交车报站系统就能解决这方面问题。从而，达到公共形象提高。当前国内重要大都市公
6、交车大都采用人工报站,即每到一站由司机或者乘务员来进行报站。但有时由于受到各种因素如雨雪天路滑、车上拥挤、乘务员心情变化等影响,会浮现报错站,漏报站状况,给乘客特别是不熟悉我市地形乘客带来了不必要麻烦,从而影响到了一种都市窗口形象工程建设。于是开发研制自动报站系统成为必然。 1.3 现状随着公交优先战略拟定，公交在缓和都市交通拥堵方面作用将越来越重要，与这种规定相比，国内大都市公共交通尚有很大差距，重要体现为：为社会提供服务信息水平低，只能是以经验为主被动、滞后实行服务，仍以人工作业为主。上述问题显然不利于公交对乘客吸引，也是导致公交运营组织模式落后、调度方式原始陈旧、公司管理效率不高重要因素
7、。因而，如何提高公交系统服务质量，是当代公交行业亟待解决问题。国内发展智能运送基本较差，因而理论研究虽在进行，但相应技术却得不到推广。在实际生活中得不到应用，达不到广泛服务社会目。因此发展一种自动报站系统，提高公交服务质量就成为民用科技研究一种项目。当前在国际上已经实现了GPS定位车载智能系统，在国内几种大都市也均有使用，实现了公交系统全面监控、调度。公交车自动报站系统研究也达到了无线联系，全自动报站水平。但其普通其经济投入较高。结合国内既有公交系统现状，半自动化报站系统尚有很大应用空间。适应用于某些中小都市。1.4 发展趋势 当代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体显示产品技术得到了迅速发展
8、，进入21世纪显示技术将是平板显示时代，LED显示屏作为平板显示主导产品之一无疑会有很大发展，并有也许成为21世纪平板显示代表性主流产品。 信息化社会形成，信息领域更加广泛，显示屏应用前景更为辽阔。预测大型或超大型LED显示屏主流产品局面将会发生变化，适合于服务行业特点和专业性规定小型LED显示屏会有较大提高，而向信息服务领域LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，某些潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面信息显示屏需求量将有更大提高，大批量、小型化原则系列LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会有多数份额。1.5设计任务 以AT89C51单片机为核
9、心，16*16LED点阵作为显示屏，制作一种公交车报站系统。 设计规定：1.用1616LED点阵显示中文，规定能稳定、清晰地显示预设文字；2.公交站名显示通过编程能实现左移滚动显示方式；3.通过按键控制下一站播报。第二章 方案论证和选取2.1 总体方案单片机控制系统框图，运用AT89C51单片机作为CPU来进行总体控制，通过驱动电路对点阵进行扫描，使其进行显示。16*16LED点阵显示屏 图2-1系统框图2.2 单片机选取 方案一:采用通过SPCE061A单片机编写程序显示规定中文。SPCE061A是凌阳科技公司umSPTM(microcontrollerandsignalprocessor)
10、系列产品中16位微控制芯片，内置32闪存，其较高解决速度芯片可以非常容易、迅速地解决复杂数字信号，合用于数字语音辨认等领域。此方案也是有单片机直接驱动，性能稳定，驱动能力强，简朴以便，但是由于咱们系重要学习是51系列单片机对于这一款新单片机再去学习理解也许时间不够，故此方案也被放弃了。方案二：选用ATMEL公司AT89C52单片机作为硬件电路主控芯片，它是一种低电压，高性能CMOS8位单片机，片内8KBYTES可重复擦写只读程序存储器和256BYTES随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司高密度，非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置有8位中央解决器和FLASH存储器单
11、元，功能强大AT89C52单片机可提供许多复杂系统控制应用场合。AT89C52单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案，因而单片机选取ATC89C52较为适当。报站器以单片机AT89C52为CPU来控制LED点阵显示屏显示所到站站名，提高报站精确性，高效性和直观性。由于线路不同，报站系统中存储站名需要通过更改来合用于各种线路，以此提高系统通用性。因此咱们需要设计通信模块来实现PC机和单片机之间通信。并能通过单片机与PC机之间通信来实现报站名更改，使其成为多功能开发型报站器。而由于考虑到自身设计水平有限，本次设计系统没有设计语音模块模仿人声报站而是设计了按键模块控制LED显示屏显示
12、站名，达到报站目。在内存方面，由于AT89C52数据存储为256字节，由于站名信息量比较大，片内数据存储空间有限，因此需要扩展一种片外数据存储，来满足规定，这就规定系统应设立内存扩展模块。LED显示屏考虑系统只是一种演示作用，因此本设计采用了4块8*8LED显示模块构成16*16LED显示屏，可以达到演示规定。2.3 LED 显示方式选取依照驱动方式不同，LED大屏幕显示方式可分为静态显示和动态扫描显示。方案一：采用静态锁存方式，从理论上说，无论显示图形还是文字，只要控制这些构成图形或文字各个点所在位置相相应LED器件发光，就可以得到咱们想要显示成果，这种同步控制各个发光点亮灭办法称为静态驱动
13、显示方式。1616点阵共有2566个发光二极管，显然单片机没有这样多端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位锁存器来计算，1616点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很大，由于仅仅是1616点阵，在实际应用中显示屏往往要大多，这样在锁存器上花成本将是一种很大数字。这种办法可以直接驱动LED，原理简朴，驱动能力强，LED亮度也可以通过限流电阻调节，非常以便，但此种办法太挥霍单片机I/O口，只适合于较小系统。因而采用另一种称为动态扫描显示办法。方案二：采用动态扫描方式，动态扫描意思简朴地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（例如24行）同名列共用一套列驱动器。详细就由4块88构成
14、1616点阵来说，咱们把所有同一行发光管阳极连在一起，把所有同一列发光管阴极连在一起，先送出相应第一列发光管亮灭数据并锁存，然后选通第一列使其点亮一定期间，然后熄灭；再送出第二列数据并锁存，然后选通第二列使其点亮相似时间，然后熄灭；第二十四列之后又重新点亮第一列，这样重复轮回。当这样轮回速度足够快（每秒24次以上），由于人眼视觉暂留现象，只要刷新速率不不大于25帧/秒，就不会有闪烁感，咱们就能看到显示屏上稳定图形了。该办法能驱动较多LED，控制方式较灵活，并且节约单片机资源。故采用本设计方案。第三章 系统硬件设计3.1 单片机简介AT89C51单片机构造框图如图3.1所示。它重要由下面几种某些
15、构成：1个8位中央解决单元（CPU）、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接受发送器）串行接口、2个16位定期器/计数器、各种优先级嵌套中断构造，以及一种片内振荡器和时钟电路。在AT89C51单片机构造中，最明显特点是内部具有Flash存储器，而在其她方面构造，则和Intel公司8051构造没有太大区别。图3-1 AT89C51单片机构造框图重要性能1. 与MCS-51 兼容 2. 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000次写/擦循环 数据保存时间：3. 全静态工作：0Hz-24Hz4. 三级程序存储器锁定5. 128*8位内部RAM6.
16、32可编程I/O线7. 两个16位定期器/计数器8. 5个中断源 9. 可编程串行通道10. 片内振荡器和时钟电路图3-2AT89C51引脚图P0口：P0口为一种8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8个TTL门电流。当P0口管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0可以用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必要被拉高。P1口：P1口是一种内部提供上拉电阻8位双向I/O口，P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将
17、输出电流，这是由于内部上拉缘故。P2口：P2口为一种内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因而作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接受输出4个TTL门电流。当P3
18、口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。P3口也可作为AT89C51某些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同步为闪烁编程和编程校验接受某些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周
19、期高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存容许输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。因而它可用作对外部输出脉冲或用于定期目。然而要注意是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一种ALE脉冲。如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。此外，该引脚被略微拉高。如果微解决器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在
20、访问外部数据存储器时，这两次有效/PSEN信号将不浮现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不论与否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。XTAL2：来自反向振荡器输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器输入和输出。该反向放大器可以配备为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时
21、钟信号要通过一种二分频触发器，因而对外部时钟信号脉宽无任何规定，但必要保证脉冲高低电平规定宽度。由于公交车车自动报站系统设计需要较大存储量，因此要选取一种数据和程序容量较大单片机，这样就不用扩展数据和程序存储器。在这里咱们选用了ATMEL公司AT89C52单片机作为本设计硬件电路主控芯片，它是一种低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内8K BYTES可重复擦写只读程序存储器和256BYTES随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司高密度，非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置有8位中央解决器和FLASH存储器单元，功能强大AT89C52单片机可提供许多复杂系统控制应用场
22、合。3.1.1 晶振电路AT89C52内部有一种用于构成振荡器高增益反相放大器。通过XTAL1，ATAL2外部接上一片作为反馈元件晶体，与C1和C2构成了并联谐振电路，使其构成自激振荡器。电容值具备微调作用，咱们取30PF。详细接法如右图外部晶振电路 AT89C52工作频率范畴在 0-24MHZ。咱们选用是12MHZ晶振，振荡周期为1us机器周期为1us，因此这个晶振可以满足这个系统规定。并且晶振不能离单片机太远，否则使用外部晶振进行软件调试时就会发现找不到信号。3.1.2 复位电路设计复位有硬件和软件两种，复位作用是使程序自动从0000H开始执行，因而咱们只要在AT89C52单片机RESET
23、端加上一种高电平信号，并持续10ms以上即可，RESET端接有一种上电复位电路，它是由一种小电解电容和一种接地电阻构成。人工复位电路此外采用一种按钮来给RESET端加上高电平信号。 图3-3人工复位电路咱们采用放电型人工复位电路，如图3-3人工复位电路，上电时C通过R充电，维持宽度不不大于10ms正脉冲，完毕上复位功能。C充电结束后，RESET端浮现低电平CPU正常工作。在此咱们取了典型值R=10K,R1=1k,C=10uf。上电复位实现时间 ：T=R*C =10K*10UF =100ms=10ms需要人工复位时，按下按钮K，C通过K和R1放电，RESET端电位上升到高电平，实现人工复位，K松
24、开后C重新充电，充电结束后，CPU重新工作，R1是限流电阻，阻值不可以过大，否则不能起到复位作用。3.1.3 按键电路设计键盘实质上是一组按键开关集合，控制CPU通过按键来辨认特定顾客命令，从而转入相应程序来执行顾客命令。键盘软硬件设计涉及下面几种方面问题：对于此设计来说咱们要精确显示咱们所要相应信息，每按下一次按键要显示所要显示信息。这按键是重要用来报站而设计。这样比键盘操作 以便，也比较实惠。按键电路采用中断模式。当有按键按下时，系统产生中断，CPU响应中断后，开始计数，即查询键号，通过软件来实现该键号所相应键功能键盘大体设立为：第一种键为报站控制键S1用来控制站台“+”例如：第一站为光谷
25、站，按下S1时显示第二站：火车站，别的站台工作原理也同样。S2用来控制站台“-”，第二站为火车站，在按下S2时这样就显示火车站。电路如图3-4按键电路：图3-4按键电路3.2 LED显示屏设计咱们懂得用来显示屏件诸多。例如数码管、LCD、点阵式LED。数码管只能显示数字，LCD可以显示中文、符号、数字和图形。虽然LCD显示效果要比LED好，显示电路也比较简朴（很大一某些已经集成化）。但是它价格比较高，也不容易采购。因此综合考虑生产成本，本系统采用点阵式LED显示。它具备如下长处：1 价格比较便宜 2 容易扩展显示比较多中文 3 显示中文效果好，广泛用于广告显示屏，交通屏幕。普通状况下，点阵式L
26、ED显示屏是由原则LED显示模块构成。3.2.1 16*16LED显示屏HS 1088BS点阵式LED显示模块是8行8列64个LED构成。单块点阵式LED显示模块可以显示各种字母，数字和惯用符号。点阵式LED显示模块在8行8列每一种交点上装有一种LED。模块有共阳极和共阴极之分。LED正极接行引线，负极接列引线称为共阳极LED显示模块，反之为共阴极LED显示模块。由4个8*8LED显示屏构成16*16LED中文显示屏如图3-5， 4个8*8LED显示屏构成16*16LED显示屏，行引脚逐个连接而成。 图3-5 8*8单色LED模块内部电路 图36 4个8*8LED显示屏构成16*16LED显示
27、屏3.2.2 LED显示屏工作原理LED点阵显示系统中各模块显示方式：有静态和动态显示两种。静态显示原理简朴、控制以便，但硬件接线复杂，在实际应用中普通采用动态显示方式，动态显示采用扫描方式工作，由峰值较大窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏各行进行选通，同步又向各列送出表达图形或文字信息列数据信号，重复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。点阵式LED中文广告屏绝大某些是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地运用了人眼视觉暂留特性。将持续几帧画面高速循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一种完整，相对静止画面。最典型例子就是电影放映机。在电子领域中，由于这种动态扫描显
28、示方式极大缩减了发光单元信号线数量，因而在LED显示技术中被广泛使用。以88点阵模块为例，阐明一下其用法及控制过程。图2-1中，红色水平线Y0、Y1Y7叫做行线，接内部发光二极管阳极，每一行8个LED阳极都接在本行行线上。相邻两行线间绝缘。同样，蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线，接内部每列8个LED阴极，相邻两列线间绝缘。在这种形式LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表达），在某列线上施加低电平（用“0”表达）。则行线和列线交叉点处LED就会有电流流过而发光。例如，Y7为1，X0为0,则右下角LED点亮。再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。现描述一下用动
29、态扫描显示方式，显示字符“B”过程。其过程如图3-7图3-7用动态扫描显示字符“B”过程 第四章 软件设计程序就是为计算机某一算式或完毕某一工作若干指令有序集合。计算机所有工作概括起来就是执行这一指令序列过成。这一指令序列称为程序。本章重要讲了主控某些以及LED显示某些程序设计。4.1单片机软件开发工具及语言本系统解决器是兼容8051指令集高速单片机STC12C5412AD。为此，首选KeilVision作为其开发工具。KeilVision是美国KeilSoftware公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统。其功能强大，生成代码紧凑，是当前世界上使用最广51系列兼容单片机开发工具。本设计中，单片机软件是采用C51语言编写，C51语言是ANSIC扩展集，其语法构造、核心字等与ANSIC绝大某些是相似。与汇编相比，C51语言在功能上、构造性、可读性、可移植性、可维护性上有明显优势。4.2单片机软件流程系统通电，一方面进行初始化，第一种站时，按输入键，系统进行比较判断与否按下，“是”则继续进行外部中断，调用程序清屏，再通过程序显示地址；“否”就返回原状态。
