基于ATMega16的公交空位显示系统

课程设计报告基于ATMega16的公交空位显示系统根据如今公交车乘车秩序的混乱状况，我们设计了该公交车空位显示系统，使乘客更加清楚的看到车内剩余座位数以及空余座位的位置，有效的改善了公交车的秩序问题。课程设计报告基于ATMega16的公交空位显示系统制作人：赵宇、江秋怡、黄迪 摘要：根据如今公交车乘车秩序的混乱状况，我们设计了该公交车空位显示系统，使乘客更加清楚的看到车内剩余座位数以及空余座位的位置，有效的改善了公交车的秩序问题。一 设计背景：1、设计创意：由于城市的不断扩建，越来越多的人们选择了公交车这种交通工具，而当公交车驶入站台时，在站台上等待的人们若能了解到车上还剩多少空余座位，便可及时地决定出自己是否乘坐该辆车，从而避免了不必要的拥挤，并能保证公交车的乘坐环境。2.设计方法：我们设计的这个显示系统通过ATMage16单片机接收到来自安装在座位上的按钮是否被按下的信号，从而控制显示屏上代表空余座位灯的亮灭以及显示空余座位数的数码管。二 硬件设计思想及连接图：1.设计思想：我们在公交车的每个座位上都安装一个按键（压力传感器），当有乘客坐下时，按钮便被按下，而被按下的按钮便会将信号传输给ATMage16单片机，之前我们已经将编好的程序输入到了单片机里面，当单片机接收到来自按钮的信号时，它就向七段数码管和LED灯发出控制信号，七段数码管的数字减一，按钮对应的LED灯熄灭。若有乘客需要下车，他起身离开座位时，按钮会自动抬起，即处在未被按下的状态，同理，单片机接收到此按钮未被按下的信号时，会向七段数码管和LED灯发出控制信号，七段数码管的数字加一，按钮所对应的LED指示灯点亮。初始时刻，所有按钮均未被按下，七段数码管显示的数字为公交车上的总座位数。2.所用硬件：在这个系统中，我们会用到一下几个主要器件：按键，LED指示灯，七段数码管，12864液晶屏以及ATmega16单片机。首先介绍四脚按键开关，按键式开关构造，其特征在于具备：固定触点；形成与该固定触点可接触的可动触点；具有刚性和弹性的圆顶状的第1翻转弹簧；传递使该第1翻转弹簧翻转的按压力；并由较前述第1翻转弹簧柔软的材料制成且具有弹性的第2反转弹簧；在前述第1翻转弹簧和前述第2翻转弹簧之间，设定使这些第1翻转弹簧和第2翻转弹簧几乎同时翻转的间隙尺寸。在我们的设计中，当按键开关被按下时会相应的控制LED灯的亮灭和七段数码管的显示。然后是LED指示灯，LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。在我们的设计中，LED指示灯用来显示公交车上的空位，当灯亮时表示该座位是空位，而灯灭是表示该座位已有人了。七段数码管，我们用七段数码管来显示公交车上的空座数，例如公交车上有三十个座位，当没有乘客时数码管会显示数字30，空座减少一个相应的数字会减少1。ATMega16单片机是整个系统的核心部分，是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。AVRMega16的外部有电源、系统晶振、芯片复位引脚和I/O引脚；内部的主要构成部分是：AVR CPU部分；程序存储器Flash；数据存储器RAM和EEPROM；各种功能的外围接口、I/O口，以及与它们相关的数据、控制、状态存储器等。最后根据系统的设计和系统的功能要求就可以编写程序了。12864液晶屏基本特性：（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示分辨率:12864点 （3）、内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选) （4）、内置 128个168点阵字符 （5）、2MHZ时钟频率 （6）、显示方式： STN、半透、正显 （7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、视角方向：6点 （9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10 （10）、通讯方式：串行、并口可选 （11）、内置DC-DC转换电路，无需外加负压 （12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60引脚以及功能：管脚号管脚名称电平管脚功能描述1GND0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源负端在使用中，我们使用串口连接方式，将RS端通过500电阻连接到Vcc上使之上拉，及显示数据，RST通过导线连接到Vcc，取消其复位功能。使能端E接PB7，读写选择端R/W接PB5实现数据的传输。A和Vcc接高电平，K、GND接地。3.硬件连接图及实物图：硬件连接图1：硬件连接图2：实物图1：实物图2：扩展板背部连线：三硬件连接及操作：1.按键部分：8个按键并联到8个LED两端，按下按键，将LED短路，此时PA口接收到一个高电平，并由PD口将此信号传输到7段数码管中，数码管初始值为8，当按下一个按键后显示数字减一。2.LCD部分：使能端E和读写选择端R/W分别连接到PB7和PB5上，通过程序向LCD内传输信息，使LCD实现显示功能。再将一个按键通过限流电阻连接到PC0上，控制LCD屏幕的切换，即按下按键，屏幕内容改变。四软件设计思想及流程图：1. 软件设计思想：按键部分：首先理解运用单片机I/O口对于按键的扫描，当按键被按下的时候，I/O口接收到一个高电平，通过读取PIN值来识别按键是否被按下或者被松开。然后通过输出实现对7端数码管的控制。 按键部分程序：#include #include avrconfig.h#include const unsigned char show=0x77,0x41,0x3B,0x6B,0x4D,0x6E,0x7E,0x43,0x7F,0x6F;/数码管共阴接PD口uchar i=0,count=0,j=0;void main()DDRD=0xff;DDRC=0x00;DDRA=0x00;PORTA=0x00;PORTC=0x01; while(1) count=PINA; i=(count&0x01)0)+(count&0x02)1)+(count&0x04)2)+(count&0x08)3)+(count&0x10)4)+(count&0x20)5)+(count&0x40)6)+(count&0x80)7); PORTD=showi;choose(); LCD部分：LCD通过一个按键来实现屏幕之间的切换，所以同样需要一个按键扫描，判断PC0接口是否接收到一个信号。至于LCD方面，需要对其进行清屏，初始化，还要对其屏幕上所对应的各个地址编号进行查找。此外，还需对其他的一些延时程序和库函数程序进行编写。2.软件流程图： 按键部分： 开始初始化按键是否按下 未被按下 被按下LED熄灭，数码管数字减一 按键是否被松开 未松开 按键被松开LED点亮，数码管数字加一LCD部分：开始初始化显示信息1按键是否按下 按键未按下 按键按下切换屏幕显示信息2 按键按下按键是否按下 按键未按下五系统测试过程及测试数据： 1.测试仪器： AVRstudio、仿真器、万用表、开发板。2. 测试过程：（1） 首先测试硬件的连接，将开发板与扩展板进行连接，接通电源，8个LED全部点亮，按下按键，对应的LED熄灭，说明硬件连接没有问题。（2） 然后进行软件的调试，将编写好的程序创建工程，并利用AVRstudio通过仿真器连接开发板进行仿真。（3） 首先进行按键数码管的仿真，开始时我们发现数码管不能正确的显示数字，经检查发现由于PORT口连接顺序与程序中所定义的输出顺序不一致。处理方法为用AVRstudio中的PORT口对数字进行校正，并在程序中进行改写。（4） 然后对LCD进行调试，开始时将LCD与单片机连接后接通电源，LCD不显示或者显示乱码，经过研究与咨询，明白是因为RS端与RST没有拉高，将该两个端口拉高即解决问题。（5） 最后将LCD与按键数码管都与开发板连接，测试数码管可以正确统计剩余按键的数目，LCD可显示设定的信息，且可通过按键进行切屏，说明硬件和软件之间都没有问题，至此，测试结束。实验基本完成。六相应的指标参数：1LED：发光二极管的压降一般为1.52.0 V，其工作电流一般取1020 mA为宜。故在连接时要接限流电阻，而由于其压降比较稳定，所以不能将按键和LED向串联。2.12864LCD：低电源电压（+3.05.5V）；显示分辨率为12864；内置汉字库，提供8192个1616点阵汉字；2MHz时钟频率；工作温度: 0 - +5