公交车自动报站系统(正文)

第1章 绪论 研究课题的背景介绍 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，交通需求量迅速扩大，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，交通堵塞呈现出点到线、由线到面的扩展趋势，交通拥挤、交通延误、交通堵塞以及由此引起的噪音、废弃污染严重影响着居民的正常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问题的有效途径，也是我国目前交通发展的基本政策。公交智能化是智能交通的一个重要子领域，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点阵制作的公交车自动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气的影响，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。因此本次毕业设计中提出以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。

研究前景及国内外发展水平 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，也这种要求相比，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，是现行公交行业急需解决的问题。 我国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DPS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和调度。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。适用于一些中小城市。

课题研究的意义 在公交车上，经常有误报站的现象，在早晚高峰期，公交车内拥挤，环境噪声大，语音报站往往听不清楚，影响报站，车箱内的喇叭分布不均匀也容易造成乘客听不清报站。而报站LED显示屏填补了语音报站的缺陷。在听不清报站的时候可以通过显示屏确认站点。而且LED显示屏的成本较低，适合在每个公交车上安装。

1.4 课题任务及设计要求 以单片机为核心，制作一个公交车自动报站系统。其必要的功能为： 1：具有4个24*24的点阵汉字显示功能。 2：功能上具有速度调整、显示控制按键和滚动控制按键。 3：汉字用点阵显示，汉字显示模块采用24*24。 4：在设计时应该充分考虑单片机的I/O口的扩展和单片机的存储字库的问题。 时钟电路 复位电路 单

片 机

点阵显示器阴极驱动电路 点阵显示器阳极驱动电路

24×24点阵 LED显示屏

按键控制电路

图1 系统框图

第2章 方案论证与方案选择 总体方案论证 公交车LED显示屏电路大体上可以分成单片机本身的硬件电路、显示驱动电路和控制电路。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。 此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方面，根据各行锁存的数据，确定相应的行驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的行，就在该列该行点燃相应的LED；未接通的行所对应的LED熄灭。可通过按键控制电路控制实现显示站名的移动/停止，开/关，速度的加减，下一个站名的功能。根据任务要求，该系统框图如图1所示。 各方案选择与论证 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(microcontroller and signal processor)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。 8×8双色LED点阵电路，用行驱动和列驱动可以亮点LED点阵模块。图中RCOL1～ECOL8分别控制8×8LED的每一列显示成红色，成为红色LED的列驱动，低电平有效；而GCOL1～GCOL8分别控制着8×8LED的每一列显示成绿色，成为绿色LED的列驱动，同样是低电平有效；COM1～COM8使他们的数据口，当送入一个口高电平时，相应的LED被点亮，而当送入其中一个低电平时，相应的LED就会被熄灭，所以也成为行驱动。比如，当想要第一行（从下到上）的第一个LED显示成红色的时候，只需要送RCOL1一个低电平，而且送COM1一个高电平即可，也即选中红色的第一列（从右到左），并给第一行（从下到上）送一个高电平，就可以使得第一行第一列（同前）的LED显示成红色。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CMOS 8位单片机，片内8K BYTES的可反复擦写的只读程序存储器和256 BYTES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。

复位电路选择 单片机刚上电时需要复位一次才能可靠工作，单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位和上电复位方式，当上电时，C1相当于短路，单片机复位，在正 常工作时，按下复位键时单片机复位。复位电路如图2所示。 图2 单片机复位电路 外部晶振选择 AT89C52的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。通过XTAL1，XTAL2外部接上一片作为反馈元件的晶体，与C1和C2构成了并联谐振电路，使其构成自激震荡器。电容的值具有微调的作用，我们取33PF。具体的接法如图3外部晶振电路所示。

图3 外部晶振电路 显示屏模块选择 我们知道的用来显示的器件很多，比如数码管、LCD、点阵式LED。数码管只能显示数字，LCD可以显示汉字、符号、数字和图形。虽然LCD的显示效果要比LED好，显示电路也比较简单，因为很大一部分已经集成化，但是它的价格比较高，也不容易采购。所以综合考虑生产成本，本系统采用点阵式LED显示。它具有一下特点：1、价格比较便宜；2、容易扩展显示比较多的汉字；3、显示汉字效果好，广泛用于广告显示屏，交通屏幕。通常情况下，点阵式LED显示屏是由标准的LED显示模块组成的。 HS 1088BS点阵式LED显示模块是8行8列64个LED组成。单块点阵式LED显示模块能够显示各种字母，数字和常用的符号。点阵式LED显示模块在8行8列的每一个交点上装有一个LED。模块有共阳极和共阴极之分。LED的正极接行引线，负极接列引线的称为共阳极LED显示模块，反之为共阴极LED显示模块。 方案一：采用9块8×8点阵LED显示屏相连接构成一块24×24点阵LED显示屏，9块点阵屏连接起来面积较大，且需多根导线将其焊接，但是这种方案制作的显示屏的大小、形状没有限制，可以任意制作，现在制作的LED显示屏都是用此方法。 方案二：采用24×24点阵LED显示屏，24×24点阵屏的功能与9块8×8点阵屏构成24×24点阵屏功能相同，但是更为美观小巧美观，且单块24×24点阵屏和9块8×8点阵屏价格相等。但市面上几乎没有24×24点阵LED显示屏，都是由8×8点阵连接而成。故本设计采用方案一。

驱动显示模块选择 LED显示的三种方式： 1、 占空比控制驱动：减少驱动电路。在需要进行灰度级控制显示的情况下要求随时调整占空比使LED达到响应的发光程度。 2、 组合驱动：按照行列进行驱动。 3、 扫描驱动：所谓脉冲驱动方式，就是利用人眼的视觉暂留效应，以脉冲的方式对LED器件进行供电，使之间歇性点亮。采用这种驱动方式需要对以下两个方面进行考虑：脉冲电流的幅值和其重复频率。首先，脉冲电流