太陽能led交通警示板的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

太陽能LED交通警示板的設(shè)計(jì)摘要本文設(shè)計(jì)的交通警示板設(shè)置在高速公路上，通過該系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，能夠及時(shí)顯示和更新路面信息，從而保證過往車輛的行駛安全。該設(shè)計(jì)是將太陽能作為能源，給蓄電池進(jìn)行充電和放電，并在供電電路中加上充放電保護(hù)裝置，利用太陽能蓄電池作為電路電源，控制LED點(diǎn)陣顯示屏工作。關(guān)鍵字太陽能單片機(jī)74HLS154蓄電池LED點(diǎn)陣顯示屏1、引言隨著科技的發(fā)展，世界能源危機(jī)的加劇，世界各國都在尋求新能源、可再生能源和新的節(jié)能技術(shù)來解決能源危機(jī)問題，這些方法能夠降低能源的消耗，提高對(duì)能源的利用效率，而太陽能便是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源。近年來隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的重視和對(duì)用電安全的關(guān)注以及技術(shù)的進(jìn)步，太陽能光電產(chǎn)品在人們的日常生活中也越來越受歡迎，例如太陽能熱水器。由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展點(diǎn)陣式顯示屏是現(xiàn)代社會(huì)信息顯示的重要媒介，例如在廣告的宣傳、國防的調(diào)度、交通等很多領(lǐng)域里都受到廣泛的應(yīng)用。由于LED顯示屏能夠顯示信息量大，外形比較美觀，操作靈活，使用方便，因此適用于汽車站、火車站等公共場(chǎng)所。本文的設(shè)計(jì)采用了太陽能蓄電池來供電，包含充電和放電，顯示技術(shù)，系統(tǒng)軟件技術(shù)，存儲(chǔ)等技術(shù)，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)信息傳播的要求越來越高，可知LED點(diǎn)陣顯示屏能夠以它的顯示信息量大，耗電量小，壽命長，重量輕，穩(wěn)定性高，容易操作、安裝與維護(hù)等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)利用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)控制進(jìn)行顯示所要顯示的文字或字符，供電部分又利用了既環(huán)保又節(jié)能的太陽能光伏板和蓄電池進(jìn)行供電。2、原理及系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方框圖如圖1所示，主要是由單片機(jī)AT89C51芯片、太陽能光伏板、充電保護(hù)電路、蓄電池、放電保護(hù)電路、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、LED點(diǎn)陣顯示屏6部分組成。圖1LED交通警示板系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖21控制部分AT89C51單片機(jī)具有體積小、成本低和低電壓供電等優(yōu)點(diǎn)，適合本篇論文設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)的供電采用的是節(jié)能、環(huán)保，安全的太陽能供電。22顯示部分顯示的圖形或文字采用4個(gè)1616點(diǎn)陣LED顯示屏來顯示，顯示方式采用動(dòng)態(tài)顯示。3、系統(tǒng)硬件及軟件電路的設(shè)計(jì)31充放電模塊該充放電模塊是利用太陽能來對(duì)蓄電池充電，設(shè)計(jì)了充電電路如下圖所示，其中用LM324運(yùn)放這個(gè)模塊來產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，使得LED指示燈連續(xù)地閃爍，再令三極管不間斷導(dǎo)通，通過電感來對(duì)蓄電池不停地充電，使之達(dá)到一定的電壓，通過變阻器RP，對(duì)電壓進(jìn)行取樣，在通過LM324運(yùn)放比較器，控制LM324產(chǎn)生脈沖，來控制太陽能對(duì)蓄電池充電的過充情況，其中電路中的電阻R13和二極管組成AT89C51單片機(jī)太陽能光伏板蓄電池充電保護(hù)電路放電保護(hù)電路列驅(qū)動(dòng)器行驅(qū)動(dòng)器LED點(diǎn)陣顯示屏的反饋電路和過放反饋電路的作用是一樣的。因此在本設(shè)計(jì)中將蓄電池加上了充電和放電保護(hù)裝置，用來防止對(duì)蓄電池的過充電和過放電情況。原理圖如圖2所示圖2充放電電路的原理圖32充電保護(hù)電路該電路是用555時(shí)基集成電路，來設(shè)計(jì)的一個(gè)既簡(jiǎn)單又實(shí)用的全自動(dòng)充電電路。只要將電路中的2腳電壓調(diào)為52V，假如蓄電池電壓小于52V的時(shí)候，充電器就開始對(duì)蓄電池進(jìn)行電充電，此時(shí)3腳的輸出電壓將會(huì)大于6V；在將555時(shí)基集成電路的6腳電壓調(diào)為66V，假如蓄電池的電壓大于66V的時(shí)候，此時(shí)3腳輸出電壓為0V，充電器就停止對(duì)蓄電池進(jìn)行電充電。圖中的D1是型號(hào)為IN4007的二極管，在電路中可以作為開關(guān)的功能來用，對(duì)電路起到充電保護(hù)作用。如果蓄電池的電壓小于52V的時(shí)候，二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài)，然后充電器開始對(duì)蓄電池電充電123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE29FEB2012SHEETOFFILECDOCUMENTSANDSETTINGSAABA7C3B11DDBDRAWNY321411ALM324R151KR251KR351KR410KR52KR647KR710KR81KR947KR101KR11100KR12100KR13100KR1425KR152KR16100KR17100KC122UFC2470UF25VC322UF5VD1K1A966K29013K39013D3D4D5D6DIODED8D9D2D7300UHVCC001UFRP321411ALM324；如果蓄電池電壓大于66V時(shí)，二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，充電器還能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行過充電保護(hù)功能。充電電路如圖3所示圖3充電保護(hù)電路33放電保護(hù)電路為了防止蓄電池在給其他電路供電的過程中會(huì)造成過放電的現(xiàn)象，在蓄電池加一個(gè)放電保護(hù)電路，由圖可知，當(dāng)蓄電池與電路的兩端相接時(shí)，只要選定電阻R1、R2、R4和穩(wěn)壓二極管D1的值便可以把蓄電池的電壓設(shè)定在某個(gè)固定值X。當(dāng)電壓降到這個(gè)值的時(shí)，電路開始進(jìn)行放電保護(hù)，而繼電器在電路中能夠起到過放電的功能。運(yùn)算放大器3140是比較器，將輸入電壓2腳和基準(zhǔn)電壓3腳進(jìn)行比較，如果V2V3，則VIX，6腳輸出低電平，繼電器保持原狀，LED1不亮；如果V2V3,則VIX，6腳輸出高電平，繼電器常開開關(guān)閉合，常閉開關(guān)打開，LED1點(diǎn)亮，提示蓄電池電壓低于設(shè)定值，電路正在進(jìn)行過放電保護(hù)。電路圖如圖4所示123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE28FEB2012SHEETOFFILECDOCUMENTSANDSETTINGSAAPR334D1DDBDRAWNBYR11KR243KR31KR41KR510KP1P2D12CW123GNDGNDVIV01234568NE555圖4放電保護(hù)電路34單片機(jī)工作條件單片機(jī)能夠正常工作必須具備的三個(gè)基本條件，正確的電源、時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)。電路圖如圖5所示圖5AT89C51單片機(jī)工作條件接線圖123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE28FEB2012SHEETOFFILECDOCUMENTSANDSETTINGSAAPR33451DDBDRAWNBY236741853140R1500KR247KR310KR4560KR53KD12CW130Q1NPNLED1GNDGNDVI12345678J123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE29FEB2012SHEETOFFILECDOCUMENTSANDSETTINGSAADDBDRAWNBYP101P112P123P134P145P156P167P178RESET9RXD10P30/TXD11P31/INT012P32/INT113P33/T014P34/T115P36/WR16P37/RD17X218X119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30EA/VP31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40AT89C5112MHZC130PFC230PFC310UFR11470R1210KS5V3574LS154/595芯片35174LS154芯片功能簡(jiǎn)介74LS154是4線16線的譯碼器，如果選通端E1、E2是低電平，就可以將地址端的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸端，以低電平譯出。如果將G1和G2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對(duì)輸出尋址。如圖6所示35274LS154引腳功能簡(jiǎn)介（1）A、B、C、D譯碼地址輸入端低電平有效（2）G1、G2選通端低電平有效（3）015輸出端低電平有效35374LS595引腳功能簡(jiǎn)介（1）O0O7/Q7芯片的輸出（2）SER串行數(shù)據(jù)輸入端（3）SRCLK移位寄存器的移位時(shí)鐘秒沖，上升沿觸發(fā)（4）RCLK輸出鎖存器的打入信號(hào)，上升沿有效（5）SRCLR移位寄存器清零輸入端（6）E三態(tài)門開發(fā)信號(hào)圖674LHC154/595管腳123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE29FEB2012SHEETOFFILECDOCUMENTSANDSETTINGSAADDBDRAWNBY011223344556677889910101111131214131514161517A23G219G118D20C21B2274LS154O015O11O22O33O44O55O66O77Q79SRCLR10SRCLK11RCLK12E13SER1474LS595361616LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理每一個(gè)字是由16行16列的點(diǎn)陣來組成顯示。國家標(biāo)準(zhǔn)的漢字庫中每一個(gè)字都是由256點(diǎn)陣來表示。我們可以將每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。就以“高”字來說明，如圖7所示。圖71616LED漢字顯示用8位的AT89C51單片機(jī)控制，由于單片機(jī)的總線為8位，因此需要將一個(gè)字拆分為2個(gè)部分。而一般把它拆分為上部和下部，上部由816點(diǎn)陣組成，下部也由816點(diǎn)陣組成。在本例中單片機(jī)首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00P07口。方向?yàn)镻00到P07,顯示漢字“高”時(shí),P02點(diǎn)亮,由上往下排列,為P00滅，P01滅,P02滅,P03滅,P04滅,P05亮,P06滅,P07滅。即二進(jìn)制00000100，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為04H。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描，即從P27向P20方向掃描，從上圖可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，16進(jìn)制則為00H。然后單片機(jī)轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為P01點(diǎn)亮，為00000100，即16進(jìn)制04H這一列完成后繼續(xù)進(jìn)行下半部分的掃描，P20點(diǎn)亮，為二進(jìn)制00000010，即16進(jìn)制02H依照這個(gè)方法，繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描，一共掃描32個(gè)8位，可以得出漢字“高”的掃描代碼為0XA0,0X00,0X60,0XFF,0X20,0X82,0X30,0X84,0X2E,0XBC,0X2E,0XB4,0XAA,0XA4,0X6B,0XE4,0X2A,0XA4,0X2B,0XE4,0X2E,0XBC,0X24,0X92,0X28,0X89,0X30,0XFE,0X20,0X02,0X40,0X01,通過這個(gè)原理，不管顯示任何文字或圖像，都可以采用這個(gè)方法來分析出它的掃描代碼然后顯示在屏幕上?？墒乾F(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件了，已經(jīng)幫我們解決了畫表格算代碼了。37顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖圖8顯示屏電路框圖38顯示驅(qū)動(dòng)程序顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定。16行掃描格式的顯示屏刷新率（幀頻）的計(jì)算公式如下刷新率（幀頻）1/16T0溢出率1/16（FOSC/1265536T0）其次，顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前點(diǎn)亮的行號(hào)，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除切換行顯示數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示器，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)輸入輸出鎖存器并所存后，在輸出新的行號(hào)，重新打開顯示，顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖9所示單片機(jī)控制器列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器行驅(qū)動(dòng)1616LED點(diǎn)陣1616LED點(diǎn)陣1616LED點(diǎn)陣1616LED點(diǎn)陣圖9顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖4、單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路本系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)和74LS154芯片組成，采用12MHZ或更高頻率的晶振，來獲取較高的刷新頻率，使得顯示字符或文字更加穩(wěn)定，單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)器相連，用來送顯示數(shù)據(jù)。P1口低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出行選信號(hào)；P15P17口則用來發(fā)送控制信號(hào)。P0和P2空閑，在必要時(shí)，可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM和RAM。下圖是4個(gè)1616點(diǎn)陣顯示屏的硬件原理圖，如圖10所示進(jìn)入中斷讀取行號(hào)并增1定時(shí)器賦初值送新行顯示數(shù)據(jù)切換顯示數(shù)據(jù)消隱送新行號(hào)，打開顯示退出中斷123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE10APR2012SHEETOFFILED9SE娟娟娟娟娟DBDRAWNBY1616LEDO11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U174LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U274LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U374LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U474LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U574LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U674LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U774LS595O11O015O22O33O44O55O66O77Q79SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13U874LS5951616LED1616LED1616LEDP101P112P123P134P145P156P167P178IN113IN012TO14T115EA/VP31X119X218REXET9RD17WR16P0732P063P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2021P212P2223P2324P2425P2526P2627P2728RXD10TXD1ALE/P30PSEN290112233445566778899101011131214131514161517A23B2C21D20G118G219KYE0KYE1KYE2KYE3850VC850VC圖10LED點(diǎn)陣顯示屏硬件原理圖5、整機(jī)流程圖及程序51流程圖編譯、裝載、連續(xù)運(yùn)行程序，點(diǎn)陣顯示模塊應(yīng)循環(huán)顯示圖11整機(jī)流程圖52程序中斷入口程序ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIORG000BHLJMPINTT0ORG0013HRETIORG001BHRETIORG0023HRETIORG002BHRETI開始單片機(jī)運(yùn)行計(jì)算機(jī)編程顯示屏顯示結(jié)束主程序STARTMOV20H,00H；00為1幀掃描結(jié)束標(biāo)志MOVA,0FFH；端口初始化MOVP1，AMOVP2，AMOVP3，AMOVP0，ACLRP16；串行寄存器輸入/輸出控制位MOVTMOD,01H；T0作16位定時(shí)器行掃描使用MOVTH0，0FCH；1MS初值（12MHZ）MOVTL0，18HMOVSCON,OOH；串口0方式傳送顯示字節(jié)MOVIE,82H；T0中斷允許，總中斷允許MOVSP,70HLCALLDIS1；顯示準(zhǔn)備，黑屏，15SMAINMOVDPTR,TABLCALLMOVDISP；逐排顯示，每次4字MOVDPTR,TABLCALLMOVDISP1；滾動(dòng)顯示，每排四字AJMPMAIN4字逐排顯示子程序MOVDISPMOVR1，6；顯示6排字，每排4字R1為排數(shù)DISLOOPMOVR3，100；每排顯示時(shí)間為16MS10016SDISMOVMOVR2，00H；第0行開始SETBTR0；開掃描（每次一幀）WAITMOVJBC00H,DISMOV；標(biāo)志為1，掃描一幀結(jié)束AJMPWAITMOVDISMOVDJNZR3，DISMOV；一幀重復(fù)顯示MOVA,128；顯示字指針移一排（每排4字）ADDA,DPLMOVDPL,AMOVA,0ADDCA,DPHMOVDPH,ADECR1；R1為0，顯示完MOVA,R1JZMOVOUTAJMPDISLOOPMOVOUTR