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公路无线通信的LED显示系统设计.rar

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    公路 无线通信 LED 显示 系统 设计
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    本科 毕业论文(设计)论文(设计)题目:公路无线通信的 LED 显示系统设计学 院: 科技学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 071 班 学 号: 072004110514 学生姓名: 张 玲 指导老师: 马光喜副教授 2011 年 5 月 11 日贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I 页目录公路无线通信的 LED 显示系统设计 ............................................1摘要 ......................................................................1关键字 ....................................................................1SYSTEM OF WIRELESS COMMUNICATING TRAFFIC..................................2ABSTRACT..................................................................2KEYWORDS..................................................................2第一章 绪论 ..............................................................31.1 背景分析 ...........................................................31.2 课题研究目的和意义 .................................................3第二章 无线通信 LED 显示系统分析 ...........................................52.1 LED 概述 ...........................................................52.1.1 LED 晶 片 ......................................................52.1.2 LED 的特点 .....................................................62.1.3 LED 光源的特点 ..................................................62.1.4 LED 显示屏介绍及应用现状 ........................................72.1.5 LED 显示屏发展的三个阶段 ........................................82.1.6 LED 显示屏的驱动方式介绍 ........................................92.2 无线通信技术介绍 ...................................................102.2.1 无 线 通 信 技 术 .................................................102.2.2 各种通信方式的优点 ............................................112.3 基本芯片介绍 .......................................................112.3.1 CPU 介绍 ........................................................112.3.2 ET13X210 和 ET13X221 集成模块介绍 ...............................172.3.3 74LS273 芯片介绍 ................................................182.3.4 LMM-1088BE 芯片 .................................................192.4 LED 显示系统结构 ..................................................19贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II 页2.4.1 控制系统硬件设计 ...............................................202.4.2 无线 MC391 模块的功能 ..........................................212.4.3 控制器设计 .....................................................222.4.4 AT91RM9200 模块软件设计 ........................................232.4.5 CPLDATF1508AS 模块设计 .........................................24第三章 系统硬件电路设计 ..................................................253.1 系统硬件电路设计 ...................................................253.1.1 硬件电路设计框图 ..............................................253.1.2 系统工作原理介绍 ..............................................253.1.3 电路原理和器件选择 .............................................253.1.4 单片机各个口的分配和连接 ......................................263.1.5 系统硬件参数的选择 .............................................263.2 系统模块电路介绍 ...................................................273.2.1 单片机的基本电路 ...............................................273.2.2 复位电路 .......................................................273.2.3 振荡电路 .......................................................283.2.4 无线通信模块外接电路 ..........................................283.2.5 LED 显示设计 ...................................................303.2.6 电源电路 ........................................................31第四章 系统软件设计 ....................................................334.1 系统流程图 .........................................................334.2 基于单片机控制的程序 ..............................................34第五章 电路调试 .........................................................355.1 硬件调试 ...........................................................355.1.1 判断元器件的好坏 ...............................................355.1.2 判断集成电路块的好坏 ...........................................355.1.3 软件调试 ........................................................36第六章 结束语 ............................................................37参考文献 .................................................................38贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III 页附录 A:系统程序 .........................................................39致谢 .....................................................................44贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 1 页公路无线通信的 LED 显示系统设计摘要随着信息技术及智能交通系统的飞速发展,交通作为社会服务的行业及领域,在社会生活中具备有重要的作用。但是经济的飞速,人民生活水平的提高给我们的交通带来种种不便。交通拥堵好像成为了一种习惯,人们应该选择那条路走,应该避开哪条路,才能在道路上畅通无阻呢?这就需要有个告知驾驶员道路现况的平台——道路信息显示设备。其中,LED 显示屏以其高亮度,高可靠性等地点在公路信息发布中得到广泛应用。但是有线 LED 显示技术在信息更改频繁的一些场合受到了限制。所以无线LED 显示成为了一种发展趋势,正在为人们所接受。尤其是在公路上设计的无线 LED 显示系统,不仅可以为驾驶员提供必要的道路信息,还可以减缓驾驶员的疲劳,美化驾驶环境等。本论文将以单片机作为控制中心,以交通信息为背景,从低成本、高品质、易推广的角度出发,以无线通信技术及 LED 显示技术为基础,设计成道路信息无线提示系统,应用广泛。论文设计的以 MC39I+AT91RM9200+CPLDATF1508AS+双口 SDRAMIDT7005 的LED 显示器系统,系统电路有发射机电路(包括串口电平转换电路,发射模块电路和发射机电源电路) ,接收机电路(包括接收模块电路,模块电源电路和隔离放大电路) ,单片机系统电路几显示电路等几大模块组成。具有系统性能稳定、可靠性高、结构灵活、调试方便、经济实用等特点,在实际使用中取得了良好的效果,具有一定的推广意义。关键字:无线通信;单片机;LED 显示器贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页SYSTEM OF WIRELESS COMMUNICATING TRAFFICAbstractAs information technology and the rapid development of intelligent transport systems, transport industry and as the field of social services, in social life have an important role. However, the rapid economic and people's living standards improve the traffic to our inconvenience. Traffic congestion has become a habit like that people should choose that path, which path should be avoided in order to smooth the road to it? This requires this driver has a platform for the status of the road - the road information display device. Which, LED display with its high brightness, high reliability, information dissemination and other locations in the road has been widely used. But the cable LED display technology in the information changes frequently limited by a number of occasions. The wireless LED display has become a trend, is accepted by the people. Especially in the highway design of wireless LED display system, not only for the driver to provide the necessary road information, you can also slow down the driver's fatigue, beautify the driving environment. This paper will be single chip as the control center, traffic information as background, from low-cost, high quality, easy to promote the perspective of wireless communication technology and LED display technology, designed to prompt the wireless road information system, widely used. Papers designed to MC39I + AT91RM9200 + CPLDATF1508AS + dual-port SDRAMIDT7005 the LED display system, the system circuit transmitter circuit (including the serial level converter circuit, transmitter module circuit and transmitter power supply circuit), receiver circuit (including the receiving module circuit module power circuit and isolation amplifier circuit), SCM system circuit of several display circuit, and other major modules. With system performance and stability, high reliability, flexible structure, debugging convenient, economical and practical features, in actual use to obtain good results, the promotion of a certain significance. Keywords: Wireless communication; SCM; LED display贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3 页第一章 绪论1.1 背景分析信息发展的时代,凡是都要讲究信息的高效率获取。但是飞速发展的社会,往往伴随着日剧增加的车辆的出现给道路交通带来了严重的不便。道路拥堵好像成为人们生活节奏的一个断点。如何才能改善这样的状况,近年来有很多研究开始投向了道路信息提示。它可以向将要驶入该路口的驾驶员提供该道路的现况,是畅通还是拥堵,是否有紧急情况,车流量等多种信息,这可以让驾驶员根据自己的实际,提前做出判断分析,选择最佳的道路前行。这种设计不仅改善了道路的拥堵现象,提高了道路流通量,还让出行了人们有个美好的路途,最快到达自己的目的地。其中,LED 显示屏以其高亮度,高可靠性等地点在公路信息发布中得到广泛应用。LED 以其发光效率高,动态显示效果好,故障率低,能耗少,使用寿命长,显示内容多样,显示方式分丰富,组态灵活,视觉效果好以及对室内外适应性强优点,已经广泛应用在短小新闻报道,气象信息显示以及公路,银行,体育,宾馆和大型商场等公共场所的信息提示和通知。现在,无线通信以让人们喜爱,在公路上设计一款无线通信的 LED 显示系统,可随时发布各种交通提示信息,给驾驶人员做出驾驶的各种提示,保证交通畅通,有着十分重要的意义。LED 显示技术已经很熟悉,但由于其显示和更新信息往往采用和微机连线通信,故其应用范围受到了限制。系统采用无线的信息传送方式,在室外和信息更新频繁的场合有其显著优点。系统电路由发射机电路(包括串口电平转换电路,发射模块电路和发射机电源电路) ,接收机电路(包括接收模块电路,模块电源电路和隔离放大电路) ,单片机系统电路和显示电路等几大模块组成。1.2 课题研究目的和意义随着社会的发展,城市交通的 LED 显示屏得到了广泛应用,大多数使用的是有信通信 LED 显示屏,少数是无线通信,在远离城市的其他地区根本不适用有信通信,因贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4 页此,选择了公路无线通信的 LED 显示系统设计。LED 之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是:亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED 的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。LED 的技术已经很成熟了,所以基于 LED 的道路无线通信系统一定可以得到广泛应用。该系统可以显示行路指标、气温、时间及路况等各种交通信息,让驾驶员及时了解各种交通信息。不仅改善了道路的拥堵现象,提高了道路流通量,给出行的人们有个美好的路途,最快到达自己的目的地。这样的设计不仅具备很强的实用性,而且具有较强的可行性。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 5 页第二章 无线通信 LED 显示系统分析2.1 LED 概述LED( Light Emitting Diode[1]) , 发 光 二 极 管 , 是 一 种 固 态 的 半 导 体 器 件 ,它 可 以 直 接 把 电 转 化 为 光 。 LED 的 心 脏 是 一 个 半 导 体 的 晶 片 , 晶 片 的 一 端 附 在 一 个支 架 上 , 一 端 是 负 极 , 另 一 端 连 接 电 源 的 正 极 , 使 整 个 晶 片 被 环 氧 树 脂 封 装 起 来 。半 导 体 晶 片 由 三 部 分 组 成 , 一 部 分 是 P 型 半 导 体 , 在 它 里 面 空 穴 占 主 导 地 位 , 另 一端 是 N 型 半 导 体 , 在 这 边 主 要 是 电 子 , 中 间 通 常 是 1 至 5 个 周 期 的 量 子 阱 。 当 电流 通 过 导 线 作 用 于 这 个 晶 片 的 时 候 , 电 子 和 空 穴 就 会 被 推 向 量 子 阱 , 在 量 子 阱 内 电子 跟 空 穴 复 合 , 然 后 就 会 以 光 子 的 形 式 发 出 能 量 , 这 就 是 LED 发 光 的 原 理 。 而 光的 波 长 也 就 是 光 的 颜 色 , 是 由 形 成 P-N 结 的 材 料 决 定 的 。 2.1.1 LED 晶 片LED 晶 片 的 作 用 :LED 晶 片 为 LED 的 主 要 原 材 料 , LED 主 要 依 靠 晶 片 来 发 光 。LED 晶 片 的 组 成 : 主 要 有 砷 (AS)铝 (AL)镓 (Ga)铟 (IN)磷 (P)氮 (N)锶 (S i)这 几种 元 素 中 的 若 干 种 组 成 。LED 晶 片 的 分 类1、 按 发 光 亮 度 分 :A、 一 般 亮 度 : R﹑ H﹑ G﹑ Y﹑ E 等B、 高 亮 度 : VG﹑ VY﹑ SR 等C、 超 高 亮 度 : UG﹑ UY﹑ UR﹑ UYS﹑ URF﹑ UE 等D、 不 可 见 光 (红 外 线 ): R﹑ SIR﹑ VIR﹑ HIRE、 红 外 线 接 收 管 : PTF、 光 电 管 : PD2、 按 组 成 元 素 分 :A、 二 元 晶 片 (磷 ﹑ 镓 ): H﹑ G 等贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 6 页B、 三 元 晶 片 ( 磷 ﹑ 镓 ﹑ 砷 ) : SR﹑ HR﹑ UR 等C、 四 元 晶 片 (磷 ﹑ 铝 ﹑ 镓 ﹑ 铟 ):SRF﹑ HRF﹑ URF﹑ VY﹑ HY﹑ UY﹑ UYS﹑ UE﹑ HE、 UGLED 显 示 屏 分 为 图 文 显 示 屏 和 视 频 显 示 屏 , 均 由 LED 矩 阵 块 组 成 。 图 文 显 示 屏可 与 计 算 机 同 步 显 示 汉 字 、 英 文 文 本 和 图 形 ; 视 频 显 示 屏 采 用 微 型 计 算 机 进 行 控 制 ,图 文 、 图 像 并 茂 , 以 实 时 、 同 步 、 清 晰 的 信 息 传 播 方 式 播 放 各 种 信 息 , 还 可 显 示 二维 、 三 维 动 画 、 录 像 、 电 视 、 VCD 节 目 以 及 现 场 实 况 。 LED 显 示 屏 显 示 画 面 色 彩 鲜艳 , 立 体 感 强 , 静 如 油 画 , 动 如 电 影 , 广 泛 应 用 于 车 站 、 码 头 、 机 场 、 商 场 、 医 院 、宾 馆 、 银 行 、 证 券 市 场 、 建 筑 市 场 、 拍 卖 行 、 工 业 企 业 管 理 和 其 它 公 共 场 所 。2.1.2 LED 的特点LED 的 内 在 特 征 决 定 了 它 是 最 理 想 的 光 源 去 代 替 传 统 的 光 源 , 它 有 着 广 泛 的 用途 。1、 体 积 小 : LED 基 本 上 是 一 块 很 小 的 晶 片 被 封 装 在 环 氧 树 脂 里 面 , 所 以 它 非常 的 小 , 非 常 的 轻 。2、 耗 电 量 低 : LED 耗 电 非 常 低 , 一 般 来 说 LED 的 工 作 电 压 是 2-3.6V。 工 作 电流 是 0.02-0.03A。 这 就 是 说 : 它 消 耗 的 电 不 超 过 0.1W。3、 使 用 寿 命 长 : 在 恰 当 的 电 流 和 电 压 下 , LED 的 使 用 寿 命 可 达 10 万 小 时 。4、 高 亮 度 、 低 热 量 : 比 HID 或 白 炽 灯 更 少 的 热 辐 射 。5、 环 保 : LED 是 由 无 毒 的 材 料 作 成 , 不 像 荧 光 灯 含 水 银 会 造 成 污 染 , 同 时LED 也 可 以 回 收 再 利 用 。 红 光 LED 含 有 大 量 的 As( 砷 ) , 剧 毒 。6、 坚 固 耐 用 : LED 是 被 完 全 的 封 装 在 环 氧 树 脂 里 面 , 它 比 灯 泡 和 荧 光 灯 管 都 坚固 。 灯 体 内 也 没 有 松 动 的 部 分 , 这 些 特 点 使 得 LED 可 以 说 是 不 易 损 坏 的 。 7、 可 控 性 强 : 可 以 实 现 各 种 颜 色 的 变 化 。2.1.3 LED 光源的特点1、 电 压 : led 使 用 低 压 电 源 , 供 电 电 压 在 6-24v 之 间 , 根 据 产 品 不 同 而 异 ,所 以 它 是 一 个 比 使 用 高 压 电 源 更 安 全 的 电 源 , 特 别 适 用 于 公 共 场 所 。2、 效 能 : 消 耗 能 量 较 同 光 效 的 白 炽 灯 减 少 80% 。
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