公共交通报站系统的设计毕业论文.doc

大连工业大学 2012届本科生毕业设计（论文）公共交通报站系统的设计毕业论文目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 选题的背景及其研究意义11.1.1 选题背景概述11.1.2 项目的研究意义21.2 国内外研究现状21.2.1 国外发展状况21.2.2 国内外发展状况31.3 论文研究内容及组织结构4第二章 公共交通报站系统总体方案设计52.1 系统的整体组织结构52.2 报站系统的关键性器件选择62.2.1 GPS模块的选择62.2.2 显示及驱动电路选型102.2.3 语音模块的选型112.2.3.1 型号对比112.2.3.2 所选型号简述11第三章 公共交通报站系统的硬件设计133.1 单片机最小系统的设计133.1.1 AT89C52芯片介绍及引脚功能介绍133.1.1.1 芯片介绍及性能参数介绍133.1.1.2 各引脚功能及第二功能介绍143.1.2 晶振电路设计163.1.3 复位电路的设计173.1.4 单片机最小系统设计图193.2 语音硬件电路的设计203.2.1 各引脚简介203.3 键盘硬件电路的设计223.4 LED显示硬件电路设计243.4.1 LED显示原理及驱动方法243.4.2点阵式LED的工作原理243.4.2.1点阵式LED显示屏的驱动方法263.4.3硬件的工作原理313.5 EEPROM电路设计353.5.1 内存扩展电路363.5.1.1管脚功能描述363.5.1.2存储器的组织以及运行分析383.6太阳能电池板及电源模块39第四章 报站系统的软件设计414.1 串口通信软件的设计414.1.1 串行通信414.1.2内存读写程序的设计424.2 LED显示屏系统的软件设计46结 论48参考文献49致 谢51- I -第一章 绪论1.1 选题的背景及其研究意义1.1.1 选题背景概述随着文化的进步，科技的发展，越来越多的技术日新月异，而智能化交通无疑是各个国家十分重视的一个层面。对于人口具有绝对优势的我国来说，更是一个首要的棘手问题。因为，交通是各个行业飞速发展的一个重要核心纽带，它关系到各个发展领域的稳步上升或急速下降。所以，我国在交通层面花费了大量的资金以及人力物力，志求交通的顺利畅通稳步发展。而毫无疑问，公交车作为目前国内客运量最大的交通工具，它的安全性以及舒适度关系到大多数人的切身利益。现如今，社会环境污染问题却日益严重，每年的6月5日为世界环境日， 4月22日为世界地球日，由此可见人类对环境污染的问题随时间的流逝越来越重视。而在城市中，来自各种机车的尾气污染成了污染环境的罪魁祸首，因此，很多国家发出倡议，通过乘坐公共汽车出行以减少污染的机会，有的国家甚至专门规定某一天为禁止机动车日，以此来督促人们，告知人们环境污染的严重性。由此可观，未来的公共汽车将成为现代城市生活中的权威主宰者，而且无人售票的公共汽车成为大势所趋的发展态势方向。近几年，我国城市交通的现状已经受到了社会各界、政府、公众的重点关注，在吸纳了多个国家的城市交通状况的基础上，相关的专家、学术人士与交通层面的工程师们找到了一例针对我国城市交通状况的高效方式，那就是开发非农村公共交通作为首要的发展对象，以公共交通为支点的方式来削弱城市交通的总需求量，从而达到交通需要增长与公路交通基本设备开发的均衡体质的目的。此外，公交车司机禁止拒载成为了公交公司的新行规定，由于乘客在上下班的高峰期普遍乘车愿望高，公交车超载的情况成为家常便饭，再加上规范上下车的意识不够完善，所以促成意外的几率直线上升，空前的危险。公交公司在公交车行驶的过程中，很难对公交车进行实时的监控及管理，这就意味着公交车超速行驶的情况难免会时有发生，从而乘客们的安全问题极为严重的受到了威胁。乘客在公交上识站艰难，因乘客太多，在行车途中容易看不到站地名称或者对下车站点不熟悉而错过站点，不了解时间及车内温度情况，甚至会因为为了得知实时时间而掏出手机致使露财被盗，乘车舒适度大幅度降低的种种情况的时有发生。1.1.2 项目的研究意义近年来，在公交优先战略确定的基础上，公交将缓解城市交通拥堵压力的作用显现的愈加淋漓尽致，同这样的需求相比较，在我国大城市中，公共交通的体现还差之甚远，其主要的表现为：支持社会服务信息的贡献少，仅仅是以经验为主的非主动、滞后的非针对性服务，仍然以人工为主导作业方式。上述症结显而易见不利于公交对乘客眼球的吸引，与此同时也是致使公交公司采用低效率企业管理、过时老旧的调度方式、落伍的公交运营组织模式的重要原因。为此，如何尽快、高效率提升公交系统的服务质量，是现代公交行业棘手的首要问题。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外发展状况目前，八大无线产业之一的GPS为代表的卫星导航应用产业，已成为目前国际公认的主导产业。伴随应用需求的递增、技术的前进，GPS以自动化、高效率、全天候、高精度等突出明显特点及其独具匠心的授时校频、精密勘测、定位导航等多方层面的强悍功能效果，已在各个应用领域中占有一定地位，促成GPS毋庸置疑地坐稳在互联网和蜂窝移动通信后的全球IT经济新增长点的第三把交椅。在公交车市场中，具有GPS定位功能的公车潜力虽不可小觑，但就现阶段来说，几项障碍仍是当务之急：首先，无论公交车采用的是外接GPS模块或内建GPS芯片充当处理办法，将不可避讳地抬高公交车成本，同时也阻碍了买家承包的想法；目前具有供给无线通信技术与统筹GPS芯片的公司寥寥可数，且大型公交车制造公司是否有想法采用现有的处理办法，或是另外自行研发仍是遥不可及。在近20年的发展历程中，GPS产品已慢慢转型为电子消费产品，且能够应用的领域已扩展到居家生活中的定位信息、通信、PDA等。然而，从现阶段发展可观，由于 GPS模块的市场应用服务、价格以及单芯片化技术等未达成成熟的标准，因此，从客观地看待这个市场发展角度上，例如在技术角度的GPS的 IC设计是否能真正做到公交车或PDA真实需要的最小体积、成本是否能下降和内建的GPS新公交车系统能否受到消费者的更多关注等一系列问题，仍需要缜密地深入评估、调查、解决。1.2.2 国内外发展状况目前，我国国内的GPS市场主要承载两个重点发展趋向态势。(1) 车载导航将成为主要纽带的服务系统、管理与移动目标监控。在GPS应用层面，车辆应用所占的比重愈大。最早的GPS车辆应用一般分成车辆导航和车辆跟踪两大主体。但当摩托罗拉公司发表的跟随一体机与车辆导航车辆的信息系统后，它就主宰了此层面的主体方向。GPS车辆定位监控系统主体上有中心进行监控和自行导航应用的两种方式。车辆监控系统是将无线通信技术、地理信息系统技术和GPS技术集于一体的综合车辆管理体系。大多数行业用户的车、船队监控，均应用中心监控方式，其中，系统由安装在移动车辆上的子站、位于监控中心的主站和监控中心等3方面构成。系统工作原理可阐述为：安装在车辆上的GPS接收机将收到的卫星信息计算出车辆的当前位置作为依据，GPS接收机输出的信号被通信控制器提取需要的位置、速度和时间信息，结合车辆本身信息等信息转化为数据包，然后通过无线信道向控制中心发送。子站发送数据到控制中心的主站，主站并从中提取出定位信息，依据各车辆的组号和车号等，在监控中心的电子地图上表现出来。同时，出自控制中心的系统管理员能够查询各车辆的运行状态，依据车流量做出合理调度车辆的安排。(2) 面向个体消费者的GPS终端产品。针对于芯片的减小体积与耗电量、降低生产成本、缩小化技术等利好因素，使GPS产品走下神坛、走进老百姓的日常生活起居当中。目前针对个体消费者的产品主要有：非固定监控终端、消费电子产品以及车载自动导航系统。通过集成了地理信息系统数字地图和GPS芯片的移动通信手机、GPS相机GPS手持机、甚至GPS 手表等，另外还有基于掌上微型电脑和笔记本等移动装备的外接(GPS接收机)式与插卡(CF卡式GPS接收机)式等集成产品。近几年，我国在公交车事业上投入了不少的精力，力求完善公交事业。但公交车的管理、维护及服务等方面始终存在着一些不容易修改的漏洞。司机不仅要集中精力，安全驾驶，还需要一直负责人工手动报站和开门，致使其本身注意力被分散，而造成行车意外指数升高。司机师傅驾驶时还要对道路的情况进行实时观察，对车内乘客人数不能做到实时监控。由于我国发展智能运输层面的初始级别较差，因此理论方面的探究虽仍在进行，但相关技术却得不到拓展。促使在百姓生活中得不到运用，达不到开阔的服务社会的目的。为此，开发一个自行报站的系统，是提升公交服务质量成为为民用科技研究项目的当务之急。近几年，GPS定位车载智能系统已经在国际上有所实现，国内的几个大城市也都有所运用，将公交系统的全面监控、调度实现的十分全面。除此之外，研究公交车的自动报站系统项目也达到了全自动报站，无线联络的水准。但一般其资金投入甚高。针对我国现有的公交系统状态，还有很大的应用空间的发展在半自动化报站系统的研究层面，其产品适应用于一些中、小城市。近几年，应用全球定位系统（GPS）进行公交车报站系统的设计成为一个炙手可热的课题。GPS 卫星定位语音报站系统不仅具备定位精度极高， 自行预报、播报等特色， 还能拥有给驾驶员限速行驶提示的作用，并且能有效的提升公交服务质量和安全系数，是优点不计其数的一个新型系统。1.3 论文研究内容及组织结构本文的组织结构如下：第一章阐述了本次选题的研究背景与意义以及此项研究在国内的发展状况。第二章介绍了公共交通报站系统总体方案的设计及关键性器件的选择。第三章具体讲述系统硬件部分的模块设计，以及实现的功能介绍，并给出了各模块的主要接口电路图，为公共交通报站系统的实现提供了硬件支持。第四章具体讲述软件部分设计。第五章对软件系统仿真与调试分析第二章 公共交通报站系统总体方案设计2.1 系统的整体组织结构图 2.1报站系统的整体结构图首先，需要将站点的名称信息、提示语和广告语存入公交自动报站系统的外扩展存储器当中，公交自动报站系统上电工作之后，先检查是自动报站工作方式还是手动按键报站工作方式。当系统工作在自动报站方式时，公交自动报站系统接收GPS的信息，其中包括时间、地理位置、速度和方向等信息，GPS通信遵循NMEA0183协议，公交自动报站系统按照协议提取有用信息，根据公交车的实时运行信息，进行上行、下行判断，并准确播报报站信息、广告及提示语，在LED点阵显示，并通过音频输出电路播放出来。如果是按键报站方式，则由司机直接控制键盘控制显示和语音播报信息。全套系统的供电电池由蓄电池和太阳能储能电池共同供电，白天由蓄电池供电，太阳能储能电池蓄电，夜间由太阳能储能电池供电。2.2 报站系统的关键性器件选择2.2.1 GPS模块的选择A芯片模块选择经过网上调研及大量查阅工作，最后筛选出以下3家公司的芯片产品：1、U-Blox 瑞士U-Blox的GPS模块市场占有率是全球第一，GPS领域技术最好，芯片的设计、研发、生产都是自己做的。性能和质量方面,U-Blox的自主性比价好。图 2.2 LEA-5芯片2、Fastrax芬兰Fastrax模块采用美国Sirf，uNav，日本Sony三家的芯片，是Sirf公司的战略合作伙伴。图 2.3 IT3芯片3、天工国内的比较好GPS模块的是天工测控，他采用Atheros和mtk的芯片。图 2.4 SKG17-A1芯片针对以上厂家典型产品比较如下：表2.1 各产品芯片重要数据参数比较各品牌名称u-bloxFastrax天工测控典型产品LEA 5SIT03-SSKG17-A1芯片组u-bloxuNav（被Atheros收购）Atheros代理商飞扬科技铭之光电子天工测控价格样片：180元批量：110元150元70元批量更便宜启动时间冷、温启动29S热启动1S 冷、温启动34S、33S热启动1S冷、温启动36S、33S热启动=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。图 3.3 复位电路与单片机接口电路3.1.4 单片机最小系统设计图图 3.4 单片机最小系统设计图3.2 语音硬件电路的设计图 3.5 ISD4004语音芯片接口图3.2.1 各引脚简介电源:(VCCA,VCCD) 为了达到使噪声降到最小的目的，芯片的数字与模拟电路需要采用非相同电源，被分流到不同的引脚上的外包装，最好的模拟和数字电源终端对齐接近供电端，去耦电容应该尽可能接近设备。地线:(VSSA,VSSD) 芯片里边数字和模拟电路应用非同的地线。同相模拟输入(ANA IN+):录音信号的非反相非输出端。允许使用于单端或差分输入放大器驱动，讯息由输入耦合电容发送，最显著的底端切断3K电阻输入阻抗，单端输入信号芯片波段的频率。当进行差分驱动的时候，最大幅度为峰值为16MV的讯号，与ISD3300型号相似处居多。反相模拟输入(ANA IN-):差分进行驱动的时候，为录音讯号的非正相非输出端。讯号通过耦合电容进行非输出，最显著的峰值为16MV。音频输出(AUD OUT): 为我们供给音量频率非输入，并且可以驾驭5K负载。片选(SS): 这是低的终端，即在两条指令之间的ISD4004芯片发送命令到非低电平。串行输入(MOSI): 这种串行输入结束时，主要控制器应该是在前半周期处输入串行时钟数据上升到一边的边缘。串行输出(MISO): ISD的串行非输入的地方。当ISD没有被选中的时候，这个地方应该显现高阻态的状态。串行时钟(SCLK): 从主控制器ISD的时钟端输入，为了和MOSI与MISO的数据讯息进行同步传输。锁存则从SCLK的上升沿至ISD，ISD移出则从下降沿开始。中断(/INT): 这个地方为漏极的非闭路非输入端。EOM或者OVF在被ISD以各种不同的操作进行中检测到的时候，这一端口则必须下降并且维持当时的状态。然而，中断的状态清除于接下来的SPI周期始发之前。RINT的命令可用来读取中断的状态。降落到存储器末尾的指导ISD的录、放操作即OVF标识。所谓的EOM标识一定是在放音过程中测试其非外部的状态，这个时候的状态是置1的。行地址时钟(RAC): 这个为漏极的非闭路非输入端。ISD存储器的过程完成了一行的时候，就代表着进行了一个RAC循环（存储器总共2400行在ISD4004型号里）。这个信号的非高电平是25MS，但维系的却是175MS的非低电平。在非慢入形式下，RAC的低电平为31.25s，高电平为218.75s。外部时钟(XCLK): 在这一端口里边有非上拉原件。在出厂之前已经做出校验的芯片里边的采样时钟，上下误差值在1%里。频次变更在+2.25%之间的商业层面的芯片是在全部温度和电压领域里的。而与之相对的频次变更在6/+4%里的工业层面的芯片在全部温度和电压领域里的，这个时候提议运用平稳电压电源。如果需求更加高的准度，则可以再这个端口输入非内部时钟。由于非外部的提防平滑和混淆的滤波器已经设置完毕，所以上边描述的建议的时钟频次不应该变更。由于非外部率先进行了分频操作，所以非输出的时钟的占空比就是没有用处的。这一端口在没有外接时钟的时候，必然与地连接。图 3.6 ISD4004语音芯片工作接口电路自动静噪(AMCAP): 为了能增强无讯号时候的噪声时的生命力，当录音讯号的电平值下调到非外部设置的某一值域时，非手动的屏蔽噪音功能促使讯号减弱。很多时候，这个端口对大地连接1MF的电容，组成其里边讯号电平最高值校验电路的局部。测试出的最高值电平与其里边设置的值域做出相比，定夺了它的非手动去除噪音功能的旋转处。当处于较大的讯号时候，非手动的去除噪音电路不会减弱，去除音量减弱6DB。1MF的电容同样也会波及到非手动去除噪音的电路对讯号跨度的反应速率。这一端口接VCCA就会杜绝其非手动去除噪音。3.3 键盘硬件电路的设计键盘是一种按键的概括,它是最常见的单片机输入装置。键盘，顾名思义，通常囊括有数字键（0-9）、字母键（A-Z）或者其他功能按键。操作者可以通过键盘向单片机输入数据、地址、指令以及其他的控制命令，从而达到人机对话的目的。用户可将控制的指令发送给系统，同时对系统的实时状态进行设置，从而系统就能按用户的要求进行工作。表3.2 按键分类对照表键盘实质上是一组按键开关的集合，控制CPU通过按键来识别特定的用户命令，从而转入相应的程序来执行用户命令。键盘的软硬件的设计涉及下面几个方面的问题：对于此设计来说我们要准确的显示我们所要对应的信息，每按下一次按键要显示所要显示的信息。这按键是主要用来报站的而设计的。这样比键盘操作方便，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对应键的功能键盘的大体设置为：第一个键为报站控制键S1用来控制站台“+”例如：第一站为工业大学，按下S1时显示第二站：玉湖街，其余的站台工作原理也一样。S2用来控制站台的“-”，第二站为玉湖街，在按下S2时这样就显示玉湖街。电路如图3.3-1按键电路：图 3.7 键盘模块接口电路3.4 LED显示硬件电路设计3.4.1 LED显示原理及驱动方法LED发光器件常用的有两类：数码管和点阵。数码管可以显示数字和部分字母符号；LED点阵可以显示数字、字母、汉字、图像等。LED组成的LED显示屏的使用场合如下：LED数码显示屏：作为拥有7段码数码管的显示器件，常常更适合于应用做一些创作、制作方面的物品，例如利率屏幕、时钟屏幕等等，归属于显示数字的电子领域里的显示屏范畴。LED点阵图文显示屏：作为点阵式显示模块的，具备特别多的整齐布局排放的放光的二极管，多适合于排放一些图像讯息和文字等相关数据。LED视频显示屏：显示器件由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。这里选择点阵式LED工作方式。3.4.2点阵式LED的工作原理7段LED数码管显示器只能显示0-9和一些简单的字符，不能显示任意字符和汉字，限制了它的应用范围。点阵式LED克服了这个缺点，可以显示大小写字母、数字和其他字符，还可以显示汉字和图像。LED点阵显示屏应用极为广泛，有单色大屏幕、单色条幅屏、双基色大屏幕、双基色条幅屏、彩色大屏幕、彩色条幅屏等。在此以单色88点阵式LED大屏幕介绍点阵式LDE显示原理。3.4.2图为88点阵式LED电路图，图3.4.2-1所示为88点阵式LED的外观图，图3.4.2-2所示为其内部等效电路图。从图中可以看出模块内部共有64个LED组成，每8个LED的正极接在一起并将连接线引出，称为模块的行线；每8个LED的负极接在一起并将连接线引出，称为模块的列线。只要行线和列线顺向偏压，对应交叉点的LED就可以亮。如第一行加高压电平，第A列加低电平，则左上角的LED发亮。应用时在行线或者列线加限流电阻。图 3.8 88点阵式LED外观图 3.9 88点阵式LED内部等效电路 3.4.2.1点阵式LED显示屏的驱动方法点阵式LED显示屏显示介绍点阵式LED显示屏一般都采用动态扫描式显示，常用的有点扫描、行扫描和列扫描3种方式。利用人眼存在视觉暂留的原理，人们会看到LED显示屏都会点亮。点扫描方式指每次仅控制一个LED显示器的状态，这样完成一次模块扫描需要进行64次。因此，这种方式需要的扫描频率较高，一般要大于1021Hz。采用行扫描方式时，需要加驱动电路来提高电路。将8条行线循环接入高电平，在一定时间内仅有一行有效，其他的都无效。当所在行线有效时，从列线输出该行的显示信息。这样，经过8次行扫描后，模块将完成内容的显示。这种方式的扫描频率一般要求大于128Hz。列扫描与行扫描的原理相同。点阵式LED显示屏扩展方法常用的点阵LED屏有88点和57点两种，其中88点应用比较广泛。但要显示汉字，使用单个的88点LED显示屏显示像素不能满足要求。要显示汉字一般最少需要1616点LED显示屏。这样就需要把4个88点LED显示屏组成1616点LED显示屏，方法如3.4.2.1-1图。在图3.4.2.1-1所示中，利用4个88点LED芯片U1、U2、U3、U4组装1616点LED。布局如图3.4.2.1-2所示，放在左上方的U1和右上方的U2处于相同的行，加网络标号为H1-H8，U1和U3处于相同的列 ，加网络标号为L1-L8，其他方法类似。组装后1616点LED如图3.4.2.1-2所示。图 3.10 连线图图 3.11 88点LED显示屏组成1616点LED显示屏电路图点阵式LED显示屏显示驱动方法点阵LED显示屏显示具有共阴极驱动和共阳极驱动，下面以共阴驱动方式、逐列扫描方法介绍点阵LED显示屏的方法。以816点显示数字“5”为例介绍。可以在点阵字模提取软件中提取字模，字模如下。0x00,0x00,0xF8,0x19,0x08,0x21,0x88,0x20,0x88,0x20,0x08,0x11,0x08,0x0E,0x00,0x00,/*”5”*/在图3.4.2.1-3中可以看到第一列为全灭，则左起第一列选有效为低电平时，对应行输出为全0，即16位0。在字模软件中提取的字模的第一、第二字节为0x00,、0x00。在第二列自上而下为：0001 1111 1001 1000，按低位在前的逆序取码十六进制输出为0Xf8、0x19，其他类似。图 3.12 点阵LED显示屏显示数字“5”图1. 点阵式LED显示屏驱动电路1616点LED显示屏的阴极接3-8译码器的输出端，需要6个控制信号，则在电路中使用2片74S138译码产生16个信号。74S138对应端口有效时输出为低电平，正好符合阴极的电平要求。点阵LED显示屏的阳极端16个，如果选用并口输出控制信号，则需要的端口就多。一般需用带锁存功能的传入并出的移位寄存器，可以选用74HC595芯片。74HC595是带锁存功能的传入并出的移位寄存器，为三态输出，引脚功能如下表所示：表3.3 74HC595的引脚功能表下面介绍本文所用系统的设计思路：1.硬件设计思路需要1行6列的1616点LED显示屏，在前边提到的由常用的88连接成一个1616点的LED显示屏，也可以用同样的方法设计6个1616点的LED显示屏，这样就是1696的点阵了。16行的驱动使用原3-8译码器译码，96列的驱动可以用6片74HC595串入并出驱动LED显示屏。2.软件设计思路如果在屏幕中静态显示，需要在原一位1616点的LED显示屏的基础上设计。输出行选码即3-8译码器的输出方案不变，在输出显示码74HC595的输出需要送出6组字码。向左滚动显示方法，在取列码时第一次正常取码，延时稳定显示后，第一列取原第2列的字模码，第2列取原第3列的字模码，第96列取第97列的字 模码；再在第1列第3列的字模码，第2列取原第4列的字模码，第96列取第98列的字模码。其余的方法类似，显示内容一列一列向左滚动，直到显示完成。向右滚动显示方法，首先在第1列取最后1列的字模码显示稳定；再在第2列显示最后1列的字模码，在第1列显示最后第2列的字模码其余的方法类似，显示内容一列一列向右滚动，直到显示完成。翻页显示方法，是一种简单的一页接一页静态显示方法。一页显示6个字延时稳定显示，再显示第2组6个字直到显示完成。3.4.3硬件的工作原理设计一个1696点的LED点阵显示屏，则需要把6个1616点的LED显示屏横向排列，因为LED可以旋转，也可以根据实际需要排列。电路图如图 3.4.3-1所示。在本例中把LED的阴极端作为行线则为16行,和1个1616点的LED显示屏的行数相等,6块1616点的LED显示屏按同样的方法旋转,在对应的行线相连,即所有的A1对应相连标号为L1,所有的A2对应相连标号为L2，其余方法相同。列对应引出依次为第1-96列，标号依次为H1-H16、H20-H36、H40-H56、H60-H76、H80-H96、H100-H116。LED显示屏的列驱动电路如图3.4.3-2所示。1696点的LED显示屏驱动电路中，96列的字模码输出的驱动，由74HC595带锁存的串入并出的芯片组成，第1片的74HC595的时钟端SFHCLK与单片机的P3.0端RXD相连，数据端SDI与单片机的P3.1端TXD相连，锁存端LCHCLK与单片机的P3.2端INTO相连。图 3.13 1696点LED显示屏电路图图3.14 1696点LED显示屏的列驱动电路图74HC595具有串行输出端，则在进行并行端口扩展时，可以运用串行输出端与下一级74HC595的串行数据输入端相连，实现数据串行传输到下一级芯片。串行移位所需要的时钟使用同步时钟，接与单片机的RXD端。数据在串行传输完成后，需要锁存驱动LED显示屏，则数据锁存信号是同时产生的，共用锁存信号端与单片机的INT0端。在电路中，每个74HC595可以驱动8列LED点阵，输出对应的字模码。显示屏中共96列，则需要12片74HC595芯片，标号为U4-U15。74HC595芯片数量增加了，但与单片机的连接端口没有增加，节省了端口。数据进行串行输入并行输出时，数据首先传送给U5，后随着数据的移位输入，在U5的数据传送给U6，新数据传送给U5。这样如传输12字节的数据，先传输的数据在U15中，最后传输的数据在U5中。74HC595的并行输出端对应与LED的列驱动端相连，然后把6个1616点的LED显示屏按标号横向排好即可。一定后注意排列顺序。行驱动方法和驱动1片1616显示屏点LED一样，因为行数依然为16行，使用两片74S138作译码电路。电路中使用5个数据端与单片机的P1口相连。之所以不把LED显示屏旋转后，使用74S138作为列驱动的原因是在增加74S138芯片时，需要增加单片机的使用端口，而增加74HC595不会增加单片机的使用端口，所以使用74HC595。图3.15 1696点LED显示屏的行驱动电路及主电路图3.5 EEPROM电路设计由于一般的公交车报站的数量都比较大，一般每站显示的汉字都有二三十个，那么总共的汉字就有几百个汉字。这样系统的数据存储器的存储空间就要求好几K。所以必须扩展一片E2PROM来存储汉字。这片E2PROM必须满足汉字存储容量要求。我们选择AT24C64芯片作为本系统的外部扩展E2PROM芯片，它的地址空间满足本次设计的要求。使用I2C总线扩展以达到简化电路，提高系统可靠性的目的。3.5.1 内存扩展电路AT24C64是一个64K位的支持I2C数据总线传送协议的串行E2PROM。可用电擦除、可编程、自定义写周期（可编程、擦除100万次）的串行E2PROM。一般采用的两种写入方式。一种是字节写入方式、另一种是页写入方式，具有32字节的数据的页面写能力。其管脚排列和功能描述如图3.5.1-1 AT24C64管脚排列和功能描述：表 3.4 AT24C64功能描述图 3.16 和管脚排列3.5.1.1管脚功能描述1）SCL：串行时钟此管脚属于输入管脚系列，多用于工业生产零件中全部数据信息发出与接纳的时钟中。2）SDL：串行数据地址这是一个两向传递输出端，用于所有地址和讯息的发出和接纳。针对普通的讯息传递输送，当且仅当SCL为低电平的时候SDA才准许变更。当SCL为高电平之间变更的时候，留给指示START和STOP条件。3） A0(CE0)、A1(CE1)、A2（CE2），器件地址输入端此类非输出端常用在大部分元件级联时设计元件位置，当这些管脚挂置的时候官方承认的值为0. A0、A1、A2不需片选，可任意接，本设计A0接VCC,A1和A2接地。4）WP:写保护如果WP管脚接到VCC,所有内容被写保护（处于只读状态）。当WP管脚连接到VSS或者悬空，允许器件进行正常的读写功能。通过控制WP管脚，就可以进行正常的显示数据的存储，并在系统使用中可以将WP管脚接到VCC从而达到保护内存中的数据的作用。由于AT24C64的容量为8KB,已经满足本设计的容量要求，所以本系统只需满足扩展一片AT24C64芯片。AT24C64的WP管脚是写保护，设计中接到VSS管脚（以此满足设计中此模块的工作任务）。允许进行正常的读写操作。由于只扩展一片AT24C64、A0、A1、A2不需片选，可任意接，本设计A0接VCC,A1和A2接地。6脚SCL时钟接I2C总线时钟线（P0.0）；5脚SDL数据线接I2C总线数据线（P0.1）。如图3.5.1.1-1 AT89C52与AT24C64的接口电路：图 3.17 AT89C52与AT24C64的接口电路发送AT24C64的地址。从地址的高4位D7D4固定为1010，接下来的D3D1为器件的片选地址。本次设计A0接高电平，A1、A2接低电平，所以D3D1为001.器件的D0位是读写功能控制位，“1”表示对AT24C64进行读操作，“0”表示对AT24C64进行写操作。因此本设计中AT24C64的地址位是1010001X。3.5.1.2存储器的组织以及运行分析 存储器的的组织：AT24C64内部分为32页，每页256个字节，故需要13位地址对其内部字节进行寻址。运行方式：对于时钟和数据传输，串行数据IO端SDA一般需要设置外部上拉电阻以达到使其处于高电平。加到SDA的数据只有在串行时钟SCL对于低电平的时钟周期内可以改变。当串行时钟SCL处于高电平时，SDA的数据变化用于指示起始或停止状态。起始状态：当SCl为高电平时，SDA由高电平变到低电平则处于起始状态，起始状态应该处于其他任何命令之前。停止状态：当SCl为高电平时，SDA由低平变到高电平则处于低功耗的备用方式（Standby Mode）。应答信号：应答信号是由接收数据的器件发出的。当EEPROM接收完成一个写入数据之后，会在SDA上发一个“0”应答信号ACK信号。ACK信号在第九个时钟周期出现。a)读写操作过程AT24C64在进入起始状态之后，需要一个8位的器件地址字去启动存储器进行读写操作。其器件地址为10 10 A2 A1 A0 RW.器件地址的最高4位1010为器件标志;A2、A1、A0为硬件布线地址，AT24C6不用硬件布线地址，故这三位就用于内部页面寻址。AT24C6的字节地址为：真正地址=( A2 A1 A0)*28+字地址；RW为读写选择位，当其为1时，执行读操作，为0时执行写操作。1)字节写这种写方式只执行一个字节的写入，在起始状态中，首先写入8位的起始地址，则芯片会产生一个“0”信号ACK；随后，接着写入8位数据，在接到数据后，芯片又产生一个“0”信号ACK作为应答，到此为止，完成了一个字节的写过程，故此在SDA产生一个停止状态，这是外部写过程。在这个过程中控制芯片的单片机应在芯片的SCL、SDA断入恰当的信号。当然在一个字节的写过程结束时，单片机应以停止状态结束写过程，这时，芯片进入内部定时的写周期，以便把接受的数据写入到存储单元中。在芯片的内部写周期中，其所有输入被屏蔽，同时不响应外部直到写周期完成。这是内部写过程，这个过程大约需要10ms时间，内部写过程处于停止状态余下一次起始状态之间。 2）现行地址读：在上一次读/写操作完成之后，芯片内部字地址计数器会加一，产生现行地址，只要没有执行读、写操作，这个现行地址就会在