公交车管理系统电子站牌设计

公交车管理系统电子站牌设计内容摘要：

单片机采用精简指令使其执行效率大为提高。 PIC 系DATA CLK STR 列 8 位 CMOS 单片机具有独特的 RISC 结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（ Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于 8位的数据位数，这与传统的采用 CISC 结构的 8 位单片机相比，可以达到 2:1 的代码压缩，速度提高 4 倍。 PIC 有优越开发环境。 PIC 在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系 统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。 其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至 220V 交流电源，可直接与继电器控制电路相连，无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。 PIC 以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。 目前， PIC 采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性 [5]。 AVR 系列单片机：是一种新型的单片机。 运行速度快，一个时钟周期执行一条指令。 硬件应用哈佛 (Harvard)结构，具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预 先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。 AVR 单片机是多累加器型，数据处理速度快。 超功能精简指令，具有 32 个通用工作寄存器，相当于有 32 条立交桥，可以快速通行。 相当多的单片机只有一个累加器，就像一条独木桥，所有事都要通过累加器，速度慢。 AVR 单片机系列中有 128B～4KB 的 SRAM 静态随机数据存储器，可灵活使用指令运算、存放数据，中断响应速度快。 AVR 像 8051 一样，有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。 高级 C 语言编程效率高。 从高级语言 C 代码完成同一任务实例来比较， 8 MHz AVR 单 片机的速度相当于 24 MHz 的 80C51 单片机， AVR 比 80C51 快 28 倍。 AVR 是低功耗单片机，具有休眠省电功能 (Power Down)及闲置 (Idle)低功耗功能。 一般耗电在 1～ mA；对于典型功耗情况， WDT 关闭时为 100 nA，更适用于电池供电的应用设备。 有的器件最低 V 即可工作。 可多次烧写的 Flash，且具有多重密码保护锁死 (Lock)功能。 I/O 口功能强、驱动能力大，具有输入 /输出、三态高阻输入，也可设定内部拉高电阻作输入端的功能，以便于应用到各种所需的场合 (多功能 I/O 口 )。 51 系列单片机： 51 系列是指是兼容 Intel 公司 51 指令集的单片机系列的统名称。 这种单片机所包括的硬件资源有： （ 1）一个 8 位的微处理器； （ 2）片内数据存储器 RAM，用以存放可以读 /写的数据，如运算的中间结果、最终结果以欲显示的数据等； （ 3）片内程序存储器 ROM/EPROM，用以存放程序、一些原始数据和表格； （ 4）四个 8 位并行 I/O 接口 P0～ P3，每个口可以用作输入，也可以用作输出； （ 5）两个（或三个）定时器 /计数器，每个定时器 /计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式， 并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制； （ 6）五（或六个）个中断源的中断控制系统； （ 7）一个全双工 UART 接口（通用异步接收发送器）的串行 I/O，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信； （ 8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容须要外接。 可以看出 MCS51 系列单片机也是一款功能强大的单片机。 STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰 / 高速 / 低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机， 12 时钟 / 机器周期和6 时钟 /机器周期可任意选择 ，最新的 D 版本内部集成 MAX810 专用复位电路。 特点如下： （ 1） .增强 6 时钟 /机器周期， 12 时钟 /机器周期 8051CPU； （ 2）工作电压： ~（ 5V 单片机） /~（ 3V 单片机）； （ 3）工作频率范围： 0~40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz 实际工作频率可达 48MHz； （ 4）用户应用程序空间 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字节； （ 5）片上集成 1280 字节 /512 字节 RAM； （ 6）通用 I /O 口（ 32/36 个）复位后为： P0/P1/P2/P3 是 准双向口 /弱上拉（普通 8 051 传统 I /O 口）， P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I /O 口用时，需加上拉电阻； （ 7） ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器 /仿真，可通过串口（ ）直接下载用户程序， 8K 程序 3 秒即可完成一片； （ 8） EEPROM 功能； （ 9）看门狗； （ 10）内部集成 MAX810 专用复位电路（ D 版本才有），外部晶体 20M 以下时，可省外部复位电路； （ 11）共 3 个 16 位定时器 /计数器，其中定时器 0 还可以当成 2 个 8 位 定时器使用； （ 12）外部中断 4 路 ,下降沿中断或低电平触发中断， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒； （ 13）通用异步串行口（ UART），还可用定时器软件实现多个 UART； （ 14）工作温度范围： 0~75℃ /－ 40~+85℃； （ 15）封装： PDIP40， PLCC44， PQFP44。 从以上几种型号单片机的比较中可以看出， PIC 单片机、 AVR 单片机虽然在很多方面都有其特点，如 在 运行速度 上 ，内部资源的配置等。 但因其价格高，开发工具不及使用 51 系列单片机齐全，再考虑本系统对 CPU 的 要求并不是很高，综合考虑还是选用已经普及的 51 内核的单片机。 存储 电路 存储电路芯片介绍 CY62256 是一种 32K 的高集成度的 RAM，采用单 一 +5V 电源供电，双列直插式 28 引脚 SOIC 封装，它存储容量大、集成度高、成本低，具有灵活的读写性和较好的数据非易失性 等特点， 其芯片 的 引脚排列如图 4 所示。 图 4CY62256 芯片引脚排列 功能引脚： A0~A15 16 位的地址输入端口； I/O0~I/O7 8 位输入和输出端口； CE 地址 锁存使能端，用来控制锁存器； WE、 OE 读写选通信号端，（低电平有效） VCC、 GND 电源引脚 74HC373 三态输出的八路 D 透明锁存器，双列直插式 SOJ20 封装，用于暂存数据信息的作用，其芯片引脚排列如图 5 所示。 功能引脚： LE 锁存器使能输入端； OE 三态允许控制端（低电平有效）； D0～ D7 数据输入端； O0~O7 输出端； VCC、 GND 电源引脚。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 M a y 20 0 9 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ A d m i n i s t ra t o r\桌面 \总图 . D D BD ra w n B y:A 1 41A924A 1 22A73A 1 123A64OE22A55A 1 021A46A37CE20A28D719A010D517D011D416D112D213GND14D315A19A825A 1 326WE27V C C28D618C Y 6 22 5 6 图 5 74HC373 芯片引脚排列 存储电路 在控制系统中，采用 SoC 型 STC 系列 宏晶单片机 STC89C516RD+同时扩展RAM 用于存放与显示屏对应的要显示的 128B 数据以及从 GSM 模块读取的信息。 为了增大存放数据的容量，本设计采用了 CY62256（ 32KB）进行数据的存储。 它有 15 条地址总线，其中低 8 位地址由 P0 口经 74HC373 锁存器后提供，而且也作为 8 位数据 I/O，高 8 位地址由 P2 口提供。 存储电路原理图如图 6 所示。 图 6 存储电路原理图 从电路图中可以看出单片机与输出锁存 器和存储器之间的接口很简单，采用了总线的传输方式，这种输出锁存器可以应用于任何需要额外数字输出的环境中。 CY62256 的地址输出被用来驱动 74HC373 锁存器使能输入端 LE（ Latch Enable）。 只要处理器访问那些分配给这种设备的存储区域，那么地址解码器将1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 M a y 20 0 9 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \桌面 \总图 . D D BD r a w n B y:D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U67 4H C 3 7 3A 1 41A924A 1 22A73A 1 123A64OE22A55A 1 021A46A37CE20A28D719A010D517D011D416D112D213D315A19A825A 1 326WE27D618U 1 0C Y 6 22 5 6A8A 1 4A 1 3A 1 2A 1 0A 1 1A9A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7D0D1D2D3D4D5D6D7/ W R/ R DGNDA L EGNDD 0 7D 0 7A 8 1 4A 0 7A 0 7OE1D02D13D24D35D46D57D68D79LE11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q0197 4 H C 5 7 3 会触发锁存器以获取数据总线上的信息。 因此，处理器会把一个字节的信息写入到锁存器地址区域中的任意地址上，接着这一字节的信息便会被输出到 LED 组。 采用动态扫描方式，用 74HC373 三态输出的八 D 透明锁存器进行 16 行的逐行扫描，利用人眼的视觉暂留效果，在 显示屏上可以减少发热量，而且可以节省I/O 资源。 实时时钟 电路 在本系统中需要显示当前的日期、时间提示，因此我们使用一个时钟芯片，用来提供年、月、日、星期、小时、分钟等信息 内容。 我们选用 DALLAS(达拉斯 )公司生产的时钟芯片 DS1302，外形图如图 7 所示。 图 7 DS1302 外形及管脚分布 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟 /日历和 31 字节静态 RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。 实时时钟 /日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰 年的天数可自动调整时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式。 DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（ 1） RES（复位），（ 2） I/O（数据线），（ 3） SCLK（串行时钟）。 时钟 /RAM 的读 /写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信。 DS1302 工作时功耗很低 保持数据和时钟信息时功率小于 1mW。 双电源管脚用于主电源和备份电源供应，如图 8 所示。 图 8 实时时钟电路 从图中可以看出 X X2 连接 的晶体振荡器，用来产生 DS1302的片外。