基于单片机的公交车报站系统毕业设计

毕业设计说明书课题名称:基于单片机的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2014.10-2014.12指导教师电子工程学院摘要：武汉软件工程职业学院1587667144962-1-本文介绍了一种公交车报站系统的硬件设计原理，提供了一种以AT89C52单片机为核心，控制大屏幕LED点阵显示的硬件设计方案。系统主要通过AT89C52单片机做为系统CPU，处理包括键盘输入和LED显示屏显示站名的所有信号处理。系统扫描到有键按下，判键确定后给CPU一个脉冲信号，然后CPU处理信号，确定所到站的站名，再通过扫描驱动从LED显示屏上显示出所到站的站名。达到半自动报站的作用。整个系统硬件设计包括键盘电路、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的重点。本系统很大程度上提高公交车报站的准确性，可靠性。提高了公交系统的服务质量。促进城市经济发展和交通变化的和谐发展。关键词：AT89C52单片机，16*16LED点阵显示屏，目录武汉软件工程职业学院1587667144962-2-第一章………………………………………………………………………………31.1前言…………………………………………………………………………31.2背景与意义…………………………………………………………………31.3现状…………………………………………………………………………41.4发展趋势……………………………………………………………………41.5设计任务……………………………………………………………………4第二章案论证和选择………………………………………………………………52.1总体方案……………………………………………………………………52.2单片机的选择………………………………………………………………52.3LED点阵显示方式的选择…………………………………………………6第三章系统硬件设计………………………………………………………………73.1单片机介绍…………………………………………………………………73.1.1晶振电路……………………………………………………………103.1.2复位电路设计………………………………………………………113.1.3按键电路设计………………………………………………………113.2显示电路设计……………………………………………………………123.2.116*16LED显示屏……………………………………………………123.2.2LED显示屏工作原理………………………………………………14第四章软件设计……………………………………………………………………164.1软件开发工具和语音……………………………………………………164.2单片机软件流程图………………………………………………………164.3LED程序分析………………………………………………………………17结论…………………………………………………………………………………18致谢…………………………………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………………………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前言武汉软件工程职业学院1587667144962-3-随着科技的不断进步，人们对事物的认知程度已经得到了广泛的提升，在实际生活中，大家都希望能使用简便、智能、人性化的产品。在公交车自动报站方面，由于我国现状，人口众多，口音复杂，对于乘客而言，原来的人工报站存在着很多的问题。为了跟随科技发展，提高公交系统的服务质量，提升城市形象。开发一种能够节省人力和物力，而又能让乘客方便快捷的知道站台报站器就成为一种必然。因此本次毕业设计中提出一个以AT89C52单片机为核心，用LED显示屏显示站名的即经济、高效、直观的公交车到站自动报站系统。1.2背景与意义随着国民经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，大城市人口高度集中并大幅度增长，同时汽车保有量急剧上升，交通需求迅速扩大，而道路交通基础设施建设的发展则相对滞后。城市交通需求与供给之间的矛盾越来越突出，城市“乘车难”、“行车难”的局面在加剧，交通阻塞呈现出点到线、由线到面的扩展趋势，交通拥挤、交通延误、交通阻塞以及由此引起的噪音、废气污染严重影响着居民的正常的生活以及社会经济的持续、健康发展。近年来，我国城市交通的现状已引起了政府、公众、社会各界的广泛关注，有关专家学者和交通工程师们在吸取各国城市交通发展经验的基础上，找到了一条解决我国城市交通发展问题的有效途径，即优先发展城市公共交通，以公共交通为杠杆降低城市交通需求总量，实现道路交通基础设施发展与交通需求增长的均衡。实施“公交优先”是解决我国城市交通发展问题的有效途径，也是我国目前城市交通发展的基本政策。公交智能化是智能交通的一个重要的子领域，同时也是落实“公交优先”，使城市交通与社会经济和谐发展的重要组成部分。实施公交智能化，必须提高公交服务质量，而到站后的准确、及时报站就是一个方面，本设计基于AT89C52单片机、LED点阵制作的公交车报站系统就能解决这方面的问题。从而，达到公共形象的提升。当前国内主要大城市的公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、乘务员心情的变化等的影响,会出现报错站,漏报站的情况,给乘客特别是不熟悉本市地形的乘客带来了不必要的麻烦,从而影响到了一个城市的窗口形象工程建设。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的确定，公交在缓解城市交通拥堵方面的作用将越来越重要，与这种要求相比，我国大城市公共交通还有很大差距，主要表现为：为社会武汉软件工程职业学院1587667144962-4-提供服务信息的水平低，只能是以经验为主的被动、滞后的实施服务，仍以人工作业为主。上述问题显然不利于公交对乘客的吸引，也是导致公交运营组织模式落后、调度方式原始陈旧、企业管理效率不高的重要原因。因此，如何提高公交系统的服务质量，是现代公交行业亟待解决的问题。我国发展智能运输的基础较差，因此理论研究虽在进行，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的目的。所以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的一个项目。目前在国际上已经实现了GPS定位车载智能系统，在国内的几个大城市也都有使用，实现了公交系统的全面监控、调度。公交车自动报站系统的研究也达到了无线联络，全自动报站的水平。但其一般其经济投入较高。结合我国现有的公交系统现状，半自动化报站系统还有很大的应用空间。适应用于一些中小城市。1.4发展趋势现代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体的显示产品技术得到了迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有很大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。信息化的社会的形成，信息领域的愈加广泛，显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，而向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在的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的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系列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单片机为核心，16*16LED点阵作为显示屏，制作一个公交车报站系统。设计要求：1.用16×16LED点阵显示汉字，要求能稳定、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的播报。第二章方案论证和选择2.1总体方案武汉软件工程职业学院1587667144962-5-行驱动单片机控制系统框图，利用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。图2-1系统框图2.2单片机选择方案一:采用通过SPCE061A单片机编写程序显示要求汉字。SPCE061A是凌阳科技公司umSPTM(microcontrollerandsignalprocessor)系列产品中的16位微控制芯片，内置32闪存，其较高的处理速度芯片能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号，适用于数字语音识别等领域。此方案也是有单片机直接驱动，性能稳定，驱动能力强，简单方便，但是由于我们系主要学习的是51系列单片机对于这一款新的单片机再去学习了解可能时间不够，故此方案也被放弃了。方案二：选用ATMEL公司的AT89C52单片机作为硬件电路的主控芯片，它是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内8KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器和256BYTES的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置有8位中央处理器和FLASH存储器单元，功能强大的AT89C52单片机可提供许多复杂系统控制应用场合。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，因此单片机选择ATC89C52较为合适。报站器以单片机AT89C52为CPU来控制LED点阵显示屏显示所到站的站名，提高报站的准确性，高效性和直观性。由于线路不同，报站系统中存储的站名需要通过更改来适用于各种线路，以此提高系统的通用性。所以我们需要设计通信模块来实现PC机和单片机之间的通信。并能通过单片机与PC机之间的通信来实现报站名的更改，使其成为多功能开发型报站器。16*16LED点阵显示屏单片机列驱动武汉软件工程职业学院1587667144962-6-而由于考虑到自身设计水平有限，本次设计的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显示屏显示站名，达到报站的目的。在内存方面，由于AT89C52的数据存储为256字节，由于站名的信息量比较大，片内数据存储空间有限，所以需要扩展一个片外数据存储，来满足要求，这就要求系统应设置内存扩展模块。LED显示屏考虑系统只是一个演示作用，所以本设计采用了4块8*8的LED显示模块组成的16*16的LED显示屏，可以达到演示要求。2.3LED显示方式的选择根据驱动方式的不同，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，不论显示图形还是文字，只要控制这些组成图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16×16的点阵共有2566个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很大，因为仅仅是16×16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上花的成本将是一个很大的数字。这种方法可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力强，LED的亮度也可以通过限流电阻调节，非常方便，但此种方法太浪费单片机的I/O口，只适合于较小的系统。因此采用另一种称为动态扫描的显示方法。方案二：采用动态扫描方式，动态扫描的意思简单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（比如24行）的同名列共用一套列驱动器。具体就由4块8×8组成的16×16的点阵来说，我们把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起，先送出对应第一列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第一列使其点亮一定的时间，然后熄灭；再送出第二列的数据并锁存，然后选通第二列使其点亮相同的时间，然后熄灭；……第二十四列之后又重新点亮第一列，这样反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪烁感，我们就