公交车汉字显示系统毕业设计方案.doc

公交车中文显示系统
学生：XXX 指引教师：XXX
内容摘要：随着时代进步，公交车已经成为普通工薪族和学生族出门必要交通工具。由于单片机技术飞速发展。当前，在公交车报站方面，也由老式人工报站，逐渐变化为使用单片机控制文字报站系统。从此前售票员大声报站变成当前自动中文提示等新型报站系统，加快了当代化建设进程。是国家自动化交通发展标志。
为减少当前市场上LED点阵显示屏制作成本，本着简朴实用原则，设计并制作了一种由单片机控制公交车站名LED 点阵显示屏。通过串口与上位机通讯，以实现对显示内容更改、扩展。系统成本低、构造简朴、工作稳定，有很大潜在经济价值和社会价值。

核心词：LED 点阵 AT89S52 单片机 串行通讯 下载取模软件

Design of the name display system for bus station
Abstract：With the progress of The Times，the bus had already become general applicability and students out of transportation must be family. Due to the rapid development of single chip microcomputer. At present，in the bus stops，also from the traditional artificial the stops，and gradually change to use the words of the single chip microcomputer control system stops. From former conductor stops the automatic now loudly into the characters suggest and so on the new system of the stops and accelerate the modernization. Is the national symbol of automation transportation development.
In order to reduce the cost of producing the lattice LED panel on the market nowadays，on principle of simple ness and availability，a kind of lattice LED panel screen is designed and implemented ,which is used to display the names of the bus stat ions under the control of microcomputer. It can modify and extend the contents of display，through serial communication with computers. In addition，not only has it the feature of low system cost，simple ness of structure，and stability of working，but also great potential economic and social value.

Keywords：LED-lattice AT89S52 microcomputer serial communication application software

目 录
前言 1
1 公交车中文显示系统构成简介 2
1.1 公交车中文显示系统构成 2
1.2 LED 点阵显示屏 2
1.2.1 LED 点阵扫描方式 3
1.2.2 中文字模提取原理 3
1.3 系统控制电路 4
1.3.1 单片机最小系统 4
1.3.2 驱动电路 4
2 软件设计 4
2.1 下位机软件设计 4
2.2 上位机软件设计 5
2.3 上、下位机串口通讯合同 6
3 系统调试 6
3.1 常用硬件故障调试 6
3.1.1 逻辑错误 7
3.1.2 可靠性差 7
3.1.3 电源故障 7
3.1.4 脱机调试 7
3.2 软件调试程序 7
3.2.1 调试软件—KeilC51简介 7
3.2.2 软件程序测试 7
3.2.2.1 工程设立 7
3.2.2.2 程序调试 7
3.2.3 系统电路功能仿真 8
3.2.4 Keil与Proteus对系统联调 8
4 结束语 10
附录1：LED显示演示 10
附录2：LED 点阵中文显示程序 11
附录3：LED 点阵取模软件代码 12
参照文献 13

公交车中文显示系统
前言
近年来，随着科学技术日益发展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛应用。而LED显示屏又是随着计算机及有关微电子、光电子技术迅猛发展而形成一种新型信息显示媒体。因而,由单片机控制,运用发光二极管构成点阵模块或像素单元构成可变面积显示屏幕，集两者之大成,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点,在短短十来年中,迅速成长为平板显示主流产品。当前在公交车报站方面,老式人工报站,已经逐渐被单片机控制语音报站所代替。但是这种语音报站系统存在报站时间短、声音含糊不清,在嘈杂公交车上，乘客有时听不清站名等缺陷。在某些大中都市已有公交车采用LED 显示屏显示站名及广告等信息。但此类显示屏成本高，功耗大。因而,本着减少成本,简朴实用原则设计了一种由单片机控制LED 点阵显示屏。

1 公交车中文显示系统构成简介
1.1 公交车中文显示系统构成
本系统硬件，由LED 点阵显示屏、单片机(AT89S52) 、显示控制电路、显示驱动电路、通讯接口等构成,如图1.1-1所示。

E²PROM
单片机
驱动器
串行口模块
驱动
位移寄存器

位移寄存器

16×64点阵屏
位移寄存器

PC机
位移寄存器
驱动

图 1.1-1 公交车中文显示系统构成

下位机主控芯片采用AT89S52 单片机,可将要显示固定中文点阵数据存储在单片机自带存储器中,从而节约E²PROM存储空间。通过两片74HC573 输出中文字模数据,列扫描采用两级九片74HC138译码,由程序控制分时选通64列,从而实现滚动动态显示存储在E2PROM中内容。
1.2 LED点阵显示屏
显示某些采用16块8×8单色(红色) LED点阵块拼接构成16×64点阵条形显示屏，实物图如图1.2-1所示。

图1.2-1 LED报站系统

1.2.1 LED 点阵扫描方式
LED 显示屏普通采用动态显示方式。动态显示是运用人眼视觉暂留效应,为了得到稳定显示图像,规定扫描周期T< 20ms。点阵LED动态扫描可分为三种方式：点扫描、行扫描、列扫描。对于本系统规定显示四个中文,每个中文为16×16点阵，共1024 个点。若使用第一种方式,设刷新频率为50Hz,其扫描频率必要不不大于16×64×50= 51200Hz。这样高频率用51系列单片机难以实现。使用第二和第三种方式,则频率不不大于16×8×50= 6400Hz，周期不大于0.15ms即可符合视觉暂留规定。为以便实现从右到左滚屏显示，本系统采用列扫描方式。
1.2.2 中文字模提取原理
以UCDOS 中文宋体字库为例，每一种字由16行16 列点阵构成。即国标中文库中每一种字均由256 点阵来表达。下面以“长”字为例，阐明中文点阵取点办法,见图1.2-2。

图1.2-2 中文“长”显示

下面是按这种方式获得“长”字字模数据。
0x01，0x00，0x01，0x00，0x01，0x00，0x01，0x00,0xFF，0xFF，0x05，0x02，0x05，0x84，0x09，0x48( 左半某些)
0x09，0x20，0x11，0x10，0x21，0x08，0x41，0x0C,0x01，0x06，0x01，0x04，0x01，0x00，0x00，0x00( 右半某些)
国标规定:中文库分94个区，每个区有94个中文(以位作区别) ,每个中文在中文库中有拟定区位码。中文内码第一位为区码，第二位为每区内编码,每位数据1为要显示点，0 为不显示点,相应在屏幕上显示出来,就是相应中文。
由于在中文环境下,输入是中文内码,要想从字库中找到相应中文,将其字模显示出来就必要将其转换成区位码,算出偏移量。在16* 16 字模中:设其内码为ABCD(AB 在前，是区码)偏移地址ADDRESS= [ ( AB- 0xa1) * 94( 十进制) + ( CD- 0xa1) ] * 32( 十进制)
1.3 系统控制电路
1.3.1 单片机最小系统
该系统选用Atmel8位单片机89S52，该单片机完全兼容MCS-51系列单片机，内部集成有8kB Flash存储器。运用MAX232 实现与上位机串口通讯。单片机外接一32kB E²PROM24C32，在串口通讯时实时对其进行读、写操作。
1.3.2 驱动电路
采用74HC573 锁存器作为行驱动，用二级74HC138 构成6-128译码，16×64点阵显示屏在逻辑上按8×128排列。在74HC138上加非门后接ULN2803 驱动电路。行驱动信号和列扫描信号都由单片机P0 口输出。对于中文某一列数据，在列扫描信号不变状况下，要分两次传送。2⁴×2²= 64，因而,只要6根地址线，即将A1- A6 用一片74HC573 锁存器输出，配合74HC138 译码器即可完毕64 列扫描。扫描信号最后一位A0，用来选中文上部和下部。
2 软件设计
2.1 下位机软件设计
开始
读取数据到缓冲区

对缓冲区数据移位
刷新显示屏
与否按键1
移位完毕
下位机软件设计，如图2.1-1所示。

图2.1-1 完毕显示“下一站”程序流程图

2.2 上位机软件设计
通信某些上位机软件,采用keil编程,使用keil在原则串口通信方面提供具备强大功能通信控件CMSCOMM，该控件可设立串行通信数据发送和接受,对串口状态及串口通信信息格式和合同进行设立,直接运用PC 机RS- 232串口发送数据。为实现单片机与PC 机可靠通信，须保证双方窟有相似数据格式和波特率。系统架构流程如图2.2-1所示。

初始化

录入文字
选取com口
导出保存
数据下载
数据解决
导入文献

图2.2-1 系统架构流程

其中，数据下载涉及数据转换、发送过程。编写中文取模软件重要过程：打开HZK16 字库文献，依照计算出来偏移量，找到该中文起始位置，读取其后32 个字节字模数据，最后由串口发送出去。上位机操作界面如图2.3-1所示。
2.3 上、下位机串口通讯合同
当下位机检测到外部中断1 时,令数码管显示4 条横杠,LED( 红色)小灯闪3 次，同步等待上位机发送数据；当下位机接受到上位机发送字符“W”后,向上位机发送字符“S”；当上位机接受到字符“S”时,表白下位机已经准备好接受数据,产生将车站总数发送给下位机事件。下位机接受到车站总数后，将此数据写入E²PROM。接着即发送字符“K”给上位机。

图2.3-1 上位机操作界面

3 系统调试
3.1 常用硬件故障调试
3.1.1 逻辑错误
由于设计错误和焊接所导致，涉及错线，开路，短路，相位错等几种，其中短路是最常用故障。
3.1.2 可靠性差
如金属化孔，接插件接触不良导致系统时好时坏，经不起振动；器件负载过大等导致逻辑电平不稳定。
3.1.3 电源故障
电压值不符合设计规定，电源引出线和插座不相应，电源功率局限性，负载能力差等故障。
3.1.4 脱机调试
在样机加电之前，先用万用表等工具，依照硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路对的性，并核对元件型号、规格和安装与否符合规定。应特别注意电源走线，防止电源之间短路和极性错误，并重点检查扩展系统与否存在互相间短路或与其她信号线短路。
3.2 软件调试程序
3.2.1 调试软件—KeilC51简介
Keil C51软件是众多单片机应用开发先进软件之一，它集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言、PLM语言和C语言程序设计，界面和谐，易学易用。
KeilµVision3可以进行纯粹软件仿真(仿真软件程序，不接硬件电路)；也可以运用硬件仿真器，搭接上单片机硬件系统，在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真；还可以使用µVision3内嵌模块Keil Monitor-51，在不需要额外硬件仿真器条件下，搭接单片机硬件系统对项目程序进行实时仿真。
uVision3调试器具备所有常规源极调试，符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖，复杂断点等功能。DDE界面和shift语言支持自动程序测试。
3.2.2 软件程序测试
3.2.2.1 工程设立
依照系统电路中晶振参数对工程中STC89C52进行设立，将Xtal(MHz)项中参数改为12.0，与晶振频率相似。
3.2.2.2 程序调试
对程序中参数进行调节需进入调试模式，按按钮进入调试模式，由于该模式下可单步执行程序且左边框图同步显示运营时间值，因此可以随意对参数进行设立，直到得到所规定功能。程序调试图如图3.2.2-1所示。

图3.2.2-1 程序调试图

3.2.3 系统电路功能仿真
运用protus绘制仿真图。整个仿真图绘制过程重要有如下几部构成：一方面新建一种protus工程，在元件库里面搜索所需要元器件，在元器件上单击右键选中，再单击左键对其进行命名和赋值，接着在编辑器左边一栏中，找出绘制各种需要线条和其她某些有关线条和器件，进行节点出与否连接好进行检查，为下一步系统仿真作准备。画出仿真电路图如图3.2.3-1所示：

图3.2.3-1 仿真电路图
3.2.4 Keil与Proteus对系统联调
Proteus与Keil两个软件可以进行联调，这一强大功能是其她软件无法办到，仿真时通过KEIL C51和Protus结合实现。一方面，要将KEIL C51中调试成功程序生成.HEX文本并保存，在Protus中主芯片STC89C52RC中导入此文本，即可在Protus环境中实现系统仿真。
Keil与Proteus联调，如图3.2.4-1所示。

图 3.2.4-1 联调图

无端障正常时，即正常，P0输出扫描码，P2输出中文码，点阵对的显示，测试图如图3.2.4-2所示：

图3.2.4-2 工作时仿真电路图
运用仿真软件对所编写程序进行调试，联机前先断电，把将调试成功程序下载到AT89S51芯片中，检查一下电路之间电源、接地与否良好，若一切正常，即可打开电源。在系统调试过程中不是但愿中顺利，在调试中浮现了问题，一点点解决，软、硬件调试出预期成果。

5 结束语
本文设计公交车LED 点阵显示屏以单片机为基本，采用性能优越E²PROM 作为数据存储器,运用RS- 232 接口实现与PC 机实时数据传播，运用了LED 中文取模下载软件，可以依照实际需要，对点阵屏上内容进行任意更改，为顾客提供了极大便利。
公交车中文显示系统软硬件电路设计、软件编程调试、模仿仿真运营、并焊接生成了实物电路板，焊接电路板过程中，在引脚连接、板子布局、走线、焊接问题上，进行了进一步重复实践，培养了我动手能力和解决实际问题能力，学到许多课堂上学不到而实际工作中又极其惯用知识。
在本次毕业设计制作中，本人在此向所关于怀我以及协助我教师和同窗致以最真诚感谢。
在设计过程中，我从指引教师XX身上学到了诸多东西。她认真负责工作态度，严谨治学精神和深厚理论水平都使我收益匪浅。她在理论上以及在实践中，都给与我很大协助，使我在诸多方面得到了很大提高，这对于我后来工作和学习均有诸多协助，在此我再次感谢她耐心辅导。在制作毕业设计时候，XX教师几次审视我设计，提出了许多宝贵意见，没有她指引，我就不能较好完毕课题设计任务。
此外，我还要感谢在些年辅导过我教师，她们孜孜不倦教诲让我学到了诸多知识，并且让我掌握了学习办法，更教会了我做人处事道理。同步，也要感谢那些在设计过程中协助过我同窗。

附录1：LED显示演示

附录2： LED 点阵中文显示程序
该程序段重要完毕向LED点阵点阵动态扫描显示，控制系统中文显示某些。
/*********中文显示函数**************/
while (1)
{
for (i=0;i<8;i++) //显示左半边屏幕
{
P0=*(p+offset+2*i);
P2=i|0x08； //P2.4=0,P2.3=1 选中U2，输出扫描码给U6
delay1();
P0=*(p+offset+2*i+1);
P2=i|0x10； //P2.4=1,P2.3=0 选中U3，输出扫描码给U7
delay1();
}
for (i=8;i<16;i++) //显示右半边屏幕
{
P0=*(p+offset+2*i);
P2=(i-8)|0x20； //P2.5=1 P2.4=0，P2.3=0 选中U4,输出扫描码U8
delay1();
P0=*(p+offset+2*i+1);
P2=(i-8)|0x40； //P2.6=1 P2.5=0，P2.4=0 选中U5,输出扫描码U9
delay1();
}

附录3： LED 点阵取模软件代码

#include<stdio.h>
#include<graphics.h> /* x,y为显示坐标，s为显示字符串，colour为颜色 */
void hanzi16(int x,int y,char *s,int colour)
{
FILE *fp;
char buffer[32]；/* 32字节字模缓冲区 */
register i,j,k;
unsigned char qh,wh;
unsigned long location;
if((fp=fopen("hzk16","rb"))==NULL)
{
printf("Can't open hzk16!");
getch();
exit(0);
}
while(*s)
{
qh=*s-0xa0;
wh=*(s+1)-0xa0;
location=(94*(qh-1)+(wh-1))*32L；/* 计算中文字模在文献中位置 */
fseek(fp,location,SEEK_SET);
fread(buffer,1,32,fp);
for(i=0;i<16;i++)
for(j=0;j<2;j++)
for(k=0;k<8;k++)
if(((buffer[i*2+j]>>(7-k))&0x1)!=NULL)
putpixel(x+8*j+k,y+i,colour);
s+=2;
x+=16；/* 中文间距 */
}
fclose(fp);
}
main()
{
int gd=DETECT,gm;initgraph(&gd,&gm,"");
hanzi16(246,200,"四川师范大学成都学院陈绍硕！",BROWN);
getch();
closegraph();
}

参照文献：
[1]余锡存：单片机原理及接口技术，西安电子科技大学出版社，.1,P11-P12
[2]王金凤:单片机实用系统设计技术,国防工业出版社，1999.4,P22-P24
[3]潘永雄:新编单片机原理与应用,西安电子科技大学出版社，.5,P32-P45
[4]周航慈:单片机应用程序设计技术,北京航空航天大学出版社，1999.2,P45-P46
[5]赵佩山:单片机接口技术及应用,机械工业出版社，.1,P10-P12
[6]侯国锐:单片机C语言编程与实例,人民邮电出版社，.7,P67-P71
[7]谭浩强:C程序设计,清华大学出版社，1999.5,P28-P30
[8]孙江宏、李良玉:Protel99se电路设计与应用,机械工业出版社，.5,P10-P12
[9]阎 石：数字电子技术基本,高等教诲出版社，1998.6,P19-P20
[10]童诗白:模仿电子技术基本,高等教诲出版社，.4,P30-P32
[11]蔡振山:Visual C++ 程序设计教程，中华人民共和国劳动社会保障出版社，.5,P26－P33
[12]阎 石:数字电子技术基本（第五版）,高等教诲出版社,.3,P11-P13
[13]张萌、和湘、江斌:单片机应用系统开发综合实例,清华大学出版社,.4,P67-P77
[14]张 军：AVR单片机应用系统开发典型实例,中华人民共和国电力出版社,.2,P67-P89
[15]宋吉和：C语言程序设计（第二版）,中华人民共和国石油大学出版社,.2,P80-P89
[16]李 泓：AVR单片机入门与实践,北京航空航天大学出版社,.6,P22-P33
[17]沈 文：AVR单片机C语言开发入门指引,清华大学出版社,.4,P44-P45
[18]房小翠、王金凤:单片机实用系统设计技术,国防工业出版社,1999.3,P45-P46