基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-

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1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 ca19d2e4a77d3a48f9a853f3cdfdb33e.pdf 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課題名稱(chēng): 基于單片機(jī)的公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專(zhuān) 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí) 1202 時(shí) 間 2014.10-2014.12 指導(dǎo)教師

2、 電子工程學(xué)院 摘 要： 本文介紹了一種公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理，提供了一種以AT89C52單片機(jī)為核心，控制大屏幕LED點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)主要通過(guò)AT89C52單片機(jī)做為系統(tǒng)CPU，處理包括鍵盤(pán)輸入和LED顯示屏顯示站名的所有信號(hào)處理。系統(tǒng)掃描到有鍵按下，判鍵確定后給CPU一個(gè)脈沖信號(hào)，然后CPU處理信號(hào)，確定所到站的站名， 再通過(guò)掃描驅(qū)動(dòng)從LED顯示屏上顯示出所到站的站名。達(dá)到半自動(dòng)報(bào)站的作用。整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括鍵盤(pán)電路、復(fù)位電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、內(nèi)存擴(kuò)展電路模塊。其中顯示模塊是本系統(tǒng)的重點(diǎn)。 本系統(tǒng)很大程度上提高公交車(chē)報(bào)站的準(zhǔn)確性，

3、可靠性。提高了公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通變化的和諧發(fā)展。 關(guān)鍵詞： AT89C52單片機(jī)，16*16LED點(diǎn)陣顯示屏， 目錄 第一章 ………………………………………………………………………………3 1.1前言…………………………………………………………………………3 1.2背景與意義…………………………………………………………………3 1.3 現(xiàn)狀…………………………………………………………………………4 1.4 發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………………………4 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………

4、………………………………4 第二章 案論證和選擇………………………………………………………………5 2.1總體方案……………………………………………………………………5 2.2單片機(jī)的選擇………………………………………………………………5 2.3 LED點(diǎn)陣顯示方式的選擇…………………………………………………6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………………7 3.1單片機(jī)介紹…………………………………………………………………7 3.1.1晶振電路……………………………………………………………10 3.1.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)…………………………

5、……………………………11 3.1.3按鍵電路設(shè)計(jì)………………………………………………………11 3.2 顯示電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………12 3.2.1 16*16LED顯示屏……………………………………………………12 3.2.2 LED顯示屏工作原理………………………………………………14 第四章 軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16 4.1 軟件開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)音……………………………………………………16 4.2 單片機(jī)軟件流程圖………………………………………………………16 4.3 LED程序分析……

6、…………………………………………………………17 結(jié)論…………………………………………………………………………………18 致謝…………………………………………………………………………………19 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………19 附錄A 元器件清單……………………………………………………………20 附錄B 原理圖、proteus仿真圖……………………………………………21 第一章 1.1前言 隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)事物的認(rèn)知程度已經(jīng)得到了廣泛的提升，在實(shí)際生活中，大家都希望能使用簡(jiǎn)便、智能、人性化的產(chǎn)品。在公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站方面，

7、由于我國(guó)現(xiàn)狀，人口眾多，口音復(fù)雜，對(duì)于乘客而言，原來(lái)的人工報(bào)站存在著很多的問(wèn)題。為了跟隨科技發(fā)展，提高公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，提升城市形象。開(kāi)發(fā)一種能夠節(jié)省人力和物力，而又能讓乘客方便快捷的知道站臺(tái)報(bào)站器就成為一種必然。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中提出一個(gè)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(chē)到站自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。 1.2背景與意義 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(chē)保有量急劇上升，交通需求迅速擴(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(chē)難”、“行車(chē)難”的局面在加

8、劇，交通阻塞呈現(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、交通阻塞以及由此引起的噪音、廢氣污染嚴(yán)重影響著居民的正常的生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展。 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。 實(shí)施“公交優(yōu)先”是解決我國(guó)城市交通發(fā)展問(wèn)題的有效途徑，也是我國(guó)目前城市交通發(fā)展的基本政策。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

9、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。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(chē)報(bào)站系統(tǒng)就能解決這方面的問(wèn)題。 從而，達(dá)到公共形象的提升。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。但有時(shí)由于受到各種因素如雨雪天路滑、車(chē)上擁擠、乘務(wù)員心情的變化等的影響,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)。于是開(kāi)發(fā)研制自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)成為必然。 1.3 現(xiàn)狀 隨著公交優(yōu)先戰(zhàn)略的

10、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，與這種要求相比，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。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，如何提高公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，是現(xiàn)代公交行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。 我國(guó)發(fā)展智能運(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。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。 目前在國(guó)際上已經(jīng)實(shí)

11、現(xiàn)了GPS定位車(chē)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、調(diào)度。公交車(chē)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。但其一般其經(jīng)濟(jì)投入較高。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。適應(yīng)用于一些中小城市。 1.4 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)品技術(shù)得到了迅速發(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)有很大的發(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。 信息化的社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域的愈加廣泛，顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型LED

12、顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，而向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門(mén)類(lèi)和品種體系將更加豐富，部分潛在的市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車(chē)場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系列LED顯示屏在LED顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)有多數(shù)份額。 1.5設(shè)計(jì)任務(wù) 以AT89C51單片機(jī)為核心，16*16LED點(diǎn)陣作為顯示屏，制作一個(gè)公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)要求： 1. 用1616LED點(diǎn)陣顯示漢字，要求能穩(wěn)定、清晰地顯示預(yù)設(shè)文字； 2. 公交站名顯示通過(guò)編程能實(shí)現(xiàn)左移滾動(dòng)顯示方

13、式； 3. 通過(guò)按鍵控制下一站的播報(bào)。 第二章 方案論證和選擇 2.1 總體方案 單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖，利用AT89C51單片機(jī)作為CPU來(lái)進(jìn)行總體控制，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)點(diǎn)陣進(jìn)行掃描，使其進(jìn)行顯示。 列驅(qū)動(dòng) 單片機(jī) 16*16LED點(diǎn)陣顯示屏 行驅(qū)動(dòng) 圖2-1系統(tǒng)框圖 2.2 單片機(jī)選擇 方案一: 采用通過(guò)SPCE061A單片機(jī)編寫(xiě)程序顯示要求漢字。SPCE061A是凌陽(yáng)科技公司umSPTM(microcontrollerandsignalprocessor)系列產(chǎn)品中的16位微控制芯片，

14、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。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。 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CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)8KBYTES的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和256BYTES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)MCS-51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，

15、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。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。 報(bào)站器以單片機(jī)AT89C52為CPU來(lái)控制LED點(diǎn)陣顯示屏顯示所到站的站名，提高報(bào)站的準(zhǔn)確性，高效性和直觀性。 由于線路不同，報(bào)站系統(tǒng)中存儲(chǔ)的站名需要通過(guò)更改來(lái)適用于各種線路，以此提高系統(tǒng)的通用性。所以我們需要設(shè)計(jì)通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信。并能通過(guò)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)站名的更改，使其成為多功能開(kāi)發(fā)型報(bào)站器。 而由于考慮到自身設(shè)計(jì)水平有限，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)語(yǔ)音模塊模仿人聲報(bào)站而是設(shè)計(jì)了

16、按鍵模塊控制LED顯示屏顯示站名，達(dá)到報(bào)站的目的。 在內(nèi)存方面，由于AT89C52的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為256字節(jié)，由于站名的信息量比較大，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間有限，所以需要擴(kuò)展一個(gè)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，來(lái)滿(mǎn)足要求，這就要求系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置內(nèi)存擴(kuò)展模塊。 LED顯示屏考慮系統(tǒng)只是一個(gè)演示作用，所以本設(shè)計(jì)采用了4塊8*8的LED顯示模塊組成的16*16的LED顯示屏，可以達(dá)到演示要求。 2.3 LED 顯示方式的選擇 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。 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)

17、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(chēng)為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。1616的點(diǎn)陣共有2566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，1616的點(diǎn)陣需要256/8=32個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很大，因?yàn)閮H僅是1616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。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)。因此采用另一種稱(chēng)為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。 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

18、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。具體就由4塊88組成的1616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。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(jué)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。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，

19、而且節(jié)省單片機(jī)的資源。故采用本設(shè)計(jì)方案。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)介紹 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。它主要由下面幾個(gè)部分組成：1個(gè)8位中央處理單元（CPU）、片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器、片內(nèi)RAM、4個(gè)8位的雙向可尋址I/O口、1個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。在AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點(diǎn)是內(nèi)部含有Flash存儲(chǔ)器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和Intel公司的8051的結(jié)構(gòu)沒(méi)有太大的區(qū)別。 CPU 中斷控制 振蕩器 片內(nèi) Flash

20、存儲(chǔ)器 總線控制 片內(nèi) RAM 4I/O端口 ETC 定時(shí)器1 定時(shí)器0 串行端口 外部 中斷 P0 P2 P1 P3 地址/數(shù)據(jù) TXD RXD 計(jì)數(shù)器 輸入 圖3-1 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 主要性能 1. 與MCS-51 兼容 2. 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000次寫(xiě)/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 3. 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 4. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 5. 128*8位內(nèi)部RAM 6. 32可編程I/O線 7. 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

21、 8. 5個(gè)中斷源 9. 可編程串行通道 10. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖3-2AT89C51引腳圖 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流

22、，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL

23、門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口

24、同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在

25、外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性:

26、XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 因?yàn)楣卉?chē)車(chē)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較大的存儲(chǔ)量，所以要選擇一個(gè)數(shù)據(jù)和程序容量較大的單片機(jī)，這樣就不用擴(kuò)展數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器。在這里我們選用了ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)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(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和256BYTES的隨

27、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)MCS-51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。 3.1.1 晶振電路 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。通過(guò)XTAL1，ATAL2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)成自激振蕩器。電容的值具有微調(diào)的作用，我們?nèi)?0PF。具體的接法如右圖外部晶振電路 AT89C52的工作頻率范圍在 0-24MHZ。我們選用的是12MHZ的晶振，振蕩周期為1us機(jī)器周期為1u

28、s，所以這個(gè)晶振可以滿(mǎn)足這個(gè)系統(tǒng)的要求。并且晶振不能離單片機(jī)太遠(yuǎn)，不然使用外部晶振進(jìn)行軟件調(diào)試時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)找不到信號(hào)。 3.1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位有硬件和軟件兩種，復(fù)位的作用是使程序自動(dòng)從0000H開(kāi)始執(zhí)行，因此我們只要在AT89C52單片機(jī)的RESET端加上一個(gè)高電平信號(hào)，并持續(xù)10ms以上即可，RESET端接有一個(gè)上電復(fù)位電路，它是由一個(gè)小的電解電容和一個(gè)接地的電阻組成的。人工復(fù)位電路另外采用一個(gè)按鈕來(lái)給RESET端加上高電平信號(hào)。 圖3-3人工復(fù)位電路 我們采用放電型人工復(fù)位電路，如圖3-3人工復(fù)位電路，上電時(shí)C通過(guò)R充電，維持寬度大于10ms

29、的正脈沖，完成上復(fù)位功能。C充電結(jié)束后，RESET端出現(xiàn)低電平CPU正常工作。在此我們?nèi)×说湫椭礡=10K,R1=1k,C=10uf。 上電復(fù)位實(shí)現(xiàn)的時(shí)間 ：T=R*C =10K*10UF =100ms>=10ms 需要人工復(fù)位時(shí)，按下按鈕K，C通過(guò)K和R1放電，RESET端電位上升到高電平，實(shí)現(xiàn)人工復(fù)位，K松開(kāi)后C重新充電，充電結(jié)束后，CPU重新工作，R1是限流電阻，阻值不可以過(guò)大，否則不能起到復(fù)位作用。 3.1.3 按鍵電路的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，控制CPU通過(guò)按鍵來(lái)識(shí)別特定

30、的用戶(hù)命令，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序來(lái)執(zhí)行用戶(hù)命令。鍵盤(pán)的軟硬件的設(shè)計(jì)涉及下面幾個(gè)方面的問(wèn)題： 對(duì)于此設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)我們要準(zhǔn)確的顯示我們所要對(duì)應(yīng)的信息，每按下一次按鍵要顯示所要顯示的信息。這按鍵是主要用來(lái)報(bào)站的而設(shè)計(jì)的。這樣比鍵盤(pán)操作 方便，也比較實(shí)惠。按鍵電路采用中斷模式。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，CPU響應(yīng)中斷后，開(kāi)始計(jì)數(shù)，即查詢(xún)鍵號(hào)，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)該鍵號(hào)所對(duì)應(yīng)鍵的功能鍵盤(pán)的大體設(shè)置為：第一個(gè)鍵為報(bào)站控制鍵S1用來(lái)控制站臺(tái)“+”例如：第一站為光谷站，按下S1時(shí)顯示第二站：火車(chē)站，其余的站臺(tái)工作原理也一樣。S2用來(lái)控制站臺(tái)的“-”，第二站為火車(chē)站，在按下S2時(shí)這樣就顯示火車(chē)站。電路如圖3-4按鍵電

31、路： 圖3-4按鍵電路 3.2 LED顯示屏設(shè)計(jì) 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。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。雖然LCD的顯示效果要比LED好，顯示電路也比較簡(jiǎn)單（很大一部分已經(jīng)集成化）。但是它的價(jià)格比較高，也不容易采購(gòu)。所以綜合考慮生產(chǎn)成本，本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣式LED顯示。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 價(jià)格比較便宜 2 容易擴(kuò)展顯示比較多的漢字 3 顯示漢字效果好，廣泛用于廣告顯示屏，交通屏幕。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。 3.2.1 16*16LED顯示屏 HS 1088BS點(diǎn)陣式LED顯示模塊

32、是8行8列64個(gè)LED組成。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)。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。模塊有共陽(yáng)極和共陰極之分。LED的正極接行引線，負(fù)極接列引線的稱(chēng)為共陽(yáng)極LED顯示模塊，反之為共陰極LED顯示模塊。 由4個(gè)8*8的LED顯示屏組成的16*16的LED漢字顯示屏如圖3-5， 4個(gè)8*8的LED顯示屏組成的16*16的LED顯示屏，行引腳逐個(gè)連接而成。 圖3-5 8*8單色LED模塊內(nèi)部電路 圖3—6 4個(gè)8*8的LED顯示屏組成的16*16的LED顯示屏 3.2.2 LED顯示

33、屏的工作原理 LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式：有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡(jiǎn)單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號(hào)，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。 點(diǎn)陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺(jué)暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫(huà)面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來(lái)就是一個(gè)完整的，相對(duì)靜止的畫(huà)面。最典型的例子就是電影放映機(jī)。在電子領(lǐng)域中，因?yàn)檫@種動(dòng)

34、態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號(hào)線數(shù)量，因此在LED顯示技術(shù)中被廣泛使用。 以88點(diǎn)陣模塊為例，說(shuō)明一下其使用方法及控制過(guò)程。圖2-1中，紅色水平線Y0、Y1……Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽(yáng)極，每一行8個(gè)LED的陽(yáng)極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍(lán)色豎直線X0、X1……X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個(gè)LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。 在這種形式的LED點(diǎn)陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點(diǎn)處的LED就會(huì)有電流流過(guò)而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點(diǎn)亮。再如Y0為1，X0到X7均為

35、0，則最上面一行8個(gè)LED全點(diǎn)亮。 現(xiàn)描述一下用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過(guò)程。其過(guò)程如圖3-7 圖3-7用動(dòng)態(tài)掃描顯示字符“B”的過(guò)程 第四章 軟件設(shè)計(jì) 程序就是為計(jì)算機(jī)某一算式或完成某一工作的若干指令的有序集合。計(jì)算機(jī)的全部工作概括起來(lái)就是執(zhí)行這一指令序列的過(guò)成。這一指令序列稱(chēng)為程序。本章主要講了主控部分以及LED顯示部分的程序設(shè)計(jì)。 4.1單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)工具及語(yǔ)言 本系統(tǒng)的處理器是兼容8051指令集的高速單片機(jī)STC12C5412AD。為此，首選KeilμVision作為其開(kāi)發(fā)工具。KeilμVi

36、sion是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。其功能強(qiáng)大，生成的代碼緊湊，是目前世界上使用最廣的51系列兼容單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具。 本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)軟件是采用C51語(yǔ)言編寫(xiě)，C51語(yǔ)言是ANSIC的擴(kuò)展集，其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵字等與ANSIC絕大部分是相同的。與匯編相比，C51語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可移植性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 4.2單片機(jī)軟件流程 系統(tǒng)通電，首先進(jìn)行初始化，第一個(gè)站時(shí)，按輸入鍵，系統(tǒng)進(jìn)行比較判斷是否按下，“是”則繼續(xù)進(jìn)行外部中斷，調(diào)用程序清屏，再通過(guò)程序顯示地址；“否”就返回原狀態(tài)。 圖4-2 單片機(jī)軟件流程

37、4.3 LED程序分析 顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)人中斷后首先要對(duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率(幀頻)計(jì)算公式如下： 刷新率(幀頻)=1/16T0溢出率=1/16fosc/12(65536—to)其中，fosc為晶振頻率，to為定時(shí)器T0初值(工作在16位定時(shí)器模式)。 然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢(xún)當(dāng)前燃亮的行號(hào)，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打人輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，重新打開(kāi)顯示。 4.3.1 LED漢字左移程序分析 漢字

38、的左移程序步驟如下： 先申請(qǐng)一個(gè)二維的數(shù)組，在數(shù)組中放入兩個(gè)漢字的字碼，然后使外部寄存器進(jìn)行停留顯示一段時(shí)間。 把這個(gè)數(shù)組的內(nèi)容整體從左向右移動(dòng)一位，再讓外部寄存器進(jìn)行停留顯示一段時(shí)間。 進(jìn)行上一步時(shí)，數(shù)組會(huì)少一列數(shù)據(jù)，這時(shí)就把下一個(gè)漢字的頭字節(jié)取來(lái)補(bǔ)上。這樣一直進(jìn)行下去，直到最后沒(méi)有漢字字碼為止。 4.3.2 漢字站號(hào)的按鍵選擇程序分析 按鍵程序是實(shí)現(xiàn)公交報(bào)站的一個(gè)重要組成部分，這里我使用了51單片機(jī)兩個(gè)強(qiáng)大的外部中斷來(lái)做漢字內(nèi)容的切換。 下一站按鍵按下之后，先對(duì)顯示屏進(jìn)行清屏，然后字模的地址指針移動(dòng)到下一站字模組的首地址，主程序繼續(xù)執(zhí)行顯示當(dāng)前指針指向的漢字。 上一站按鍵按下

39、之后，先對(duì)顯示屏進(jìn)行清屏，然后字模的地址指針移動(dòng)到上下一站字模組的首地址，主程序繼續(xù)執(zhí)行顯示當(dāng)前指針指向的漢字。 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)的是一個(gè)公交車(chē)報(bào)站16*16的點(diǎn)陣LED顯示屏，能夠在目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點(diǎn)，適合在每輛公交車(chē)上安裝。 總結(jié)本文的研究工作，主要做了下面幾點(diǎn)工作 一、通過(guò)查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)和其中的LED的發(fā)光原理和LED顯示屏的原理，了解了公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的

40、現(xiàn)狀，清楚地了解了在顯示站名時(shí)LED顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點(diǎn)，明確了研究目標(biāo)。并且通過(guò)對(duì)單片機(jī)資料的查閱和應(yīng)用，更進(jìn)一步增加了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。并證實(shí)了自己的思路：“查資料→思考總結(jié)→運(yùn)用→找出差錯(cuò)，再查資料和向別人詢(xún)問(wèn)→再次運(yùn)用”的正確性。 二，本文設(shè)計(jì)的公交車(chē)報(bào)站LED顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)在目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。 三，本文列出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與調(diào)試等方面。 四，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，重新復(fù)習(xí)單片機(jī)知識(shí)并

41、進(jìn)一步增強(qiáng)了動(dòng)手的能力，學(xué)以致用，把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中才是根本目的。 五，存在問(wèn)題：沒(méi)有考慮仿真軟件是一個(gè)理想的仿真環(huán)境，而實(shí)際連接的電路板會(huì)由于譬如連接不當(dāng)，相鄰器件間的干擾等等的問(wèn)題導(dǎo)致，仿真軟件中能良好運(yùn)行的程序在實(shí)際出現(xiàn)顯示問(wèn)題，經(jīng)過(guò)排查和合理的器件擺放焊接，問(wèn)題被解決。 總體來(lái)說(shuō)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)很成功，達(dá)到了預(yù)想的目的：學(xué)到了知識(shí)，提高了能力，完成了任務(wù)。有點(diǎn)缺憾是時(shí)間有限，不能進(jìn)一步深入和擴(kuò)散學(xué)習(xí)和研究。希望有時(shí)間可以對(duì)程序和電路圖作更進(jìn)一步的改進(jìn)，譬如實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣的上下移動(dòng)，對(duì)角線移動(dòng)，三色顯示等。 致謝： 本設(shè)計(jì)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求

42、下完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著老師的關(guān)心和指導(dǎo)，在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。在此過(guò)程中，使學(xué)生學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)上的知識(shí)，尤其是使學(xué)生對(duì)過(guò)去書(shū)本上不太理解熟悉的理論知識(shí)有進(jìn)一步的掌握，也使學(xué)生感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程以及與學(xué)會(huì)和他人共同進(jìn)步的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己用心的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。這次的經(jīng)歷會(huì)幫助我在以后學(xué)習(xí)中不斷的激勵(lì)自己繼續(xù)進(jìn)步。老師在論文上給于學(xué)生的幫助，令學(xué)生受益良多；楊老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開(kāi)闊的思維以及為人師表的作風(fēng)，將使學(xué)生畢生難忘，并

43、將對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、工作和生活產(chǎn)生重要的影響。老師對(duì)本課題的研究以及論文的撰寫(xiě)傾注了極大的心血，區(qū)區(qū)數(shù)語(yǔ)，難表謝意！我還要感謝我的家人，我的家人為使我能順利完成三年的學(xué)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)上和精神上給予了我極大的支持，做出了不少的犧牲，在此，我對(duì)他們表示由衷地感激！同時(shí)，還要向?qū)W習(xí)期間所有曾給我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)和朋友表示衷心地感謝，有了大家的熱心幫助，我才能一步一步地解決學(xué)習(xí)和生活中的各種問(wèn)題。在此向大家表達(dá)我誠(chéng)摯的謝意！最后衷心感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師、專(zhuān)家、教授 。 參考文獻(xiàn) 1、《電工學(xué)》 秦曾煌主編 高等教育出版社 2003年第五版 2、《數(shù)

44、字電子技術(shù)》 楊志忠主編 高等教育出版社 2000年第一版 3、《集成電路原理及應(yīng)用》譚博學(xué)主編，電子工業(yè)出版社，2008第二版 4、《EDA技術(shù)基礎(chǔ)》 郭勇主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年第二版 5、《電子技能實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)》 周福平主編 科學(xué)出版社 2011年第一版 6、《新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程》 郭天祥主編 電子工業(yè)出版社 附錄 A 元器件清單 器件名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 單片機(jī) AT89C52 1 晶振 12MHz 1 電解電容 10UF 1 電容 8UF 2 按鍵 3 點(diǎn)陣 8*8單紅 4 電阻 10k 4 譯碼器 74LS138 2 排阻 RESPACK-8 1 導(dǎo)線 若干 附錄B 原理圖 仿真截圖 - 22 -