基于 51 单片机设计的公交车 LED 屏

2024-08-12
重庆
本文字数：6352 字
阅读完需：约 21 分钟

一、项目介绍

为了提高公交车站点信息的实时性和准确性，方便乘客及时了解公交车到站信息，从而提高公交出行的便利性和舒适度。传统的公交车到站信息是通过人工喊话或者静态的站牌来实现的，这种方式存在信息不及时、不准确、不方便等问题。当前设计基于 STC89C52 单片机和 MAX7219 点阵 LED 驱动模块的公交车 LED 屏，通过 SYN6288 进行语音播报到站信息，可以更加准确地展示到站信息，提高公交出行的效率和便利性。

通过 STC89C52 单片机控制 MAX7219 点阵 LED 驱动模块，将需要显示的信息转化成点阵图像，然后通过 MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏显示出来。同时，通过 SYN6288 语音模块，将到站信息转化成语音播报出来，方便乘客听取。这样，乘客不仅可以看到到站信息，还可以听到语音播报，提高了信息的实时性和准确性，方便乘客及时了解公交车的到站信息。

二、设计思路

2.1 硬件设计

本设计采用 STC89C52 单片机作为主控芯片，MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏，SYN6288 语音模块进行语音播报。

具体硬件设计：

（1）STC89C52 单片机

STC89C52 单片机是一种高性能、低功耗的 8 位单片机，具有丰富的外设资源，支持 ISP 下载和在线仿真调试，适合于各种应用场合。

（2）MAX7219 点阵 LED 驱动模块

MAX7219 是一种集成电路，可以驱动 8×8 点阵 LED 显示屏，具有串行输入、并行输出的特点，可以方便地控制多个 LED 显示屏。本设计采用 MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏，实现公交车站点信息的展示。

（3）SYN6288 语音模块

SYN6288 是一种语音合成芯片，可以将文字转换成语音输出。本设计采用 SYN6288 语音模块进行语音播报，实现公交车到站信息的语音提示。

2.2 软件设计

本设计采用 Keil C51 编译器进行软件开发，具体软件设计如下：

（1）LED 显示屏控制程序

LED 显示屏控制程序主要实现 MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏，显示公交车站点信息。

具体实现过程：

① 初始化 MAX7219 点阵 LED 驱动模块，设置显示模式、扫描限制、亮度等参数。

② 将需要显示的信息转换成点阵数据，存储在数组中。

③ 将点阵数据通过 SPI 总线发送给 MAX7219 点阵 LED 驱动模块，实现 LED 显示屏的显示。

（2）语音播报程序

语音播报程序主要实现 SYN6288 语音模块进行语音播报，实现公交车到站信息的语音提示。

具体实现过程：

① 初始化 SYN6288 语音模块，设置波特率、语音速度、音量等参数。

② 将需要播报的信息转换成语音数据，存储在数组中。

③ 将语音数据通过串口发送给 SYN6288 语音模块，实现语音播报。

2.3 设计实现

本设计采用 STC89C52 单片机作为主控芯片，MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏，SYN6288 语音模块进行语音播报。

代码设计思路：

（1）LED 显示屏控制程序

① 初始化 MAX7219 点阵 LED 驱动模块

void Init_MAX7219(void){    Send_Max7219(0x09, 0x00);  // 译码方式：BCD码    Send_Max7219(0x0a, 0x03);  // 亮度    Send_Max7219(0x0b, 0x07);  // 扫描界限：8个数码管    Send_Max7219(0x0c, 0x01);  // 关闭显示测试    Send_Max7219(0x0f, 0x00);  // 正常工作模式}

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② 将需要显示的信息转换成点阵数据，存储在数组中

unsigned char code LED_Data[16][8] = {    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff},  // 全部亮    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},  // 空    {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}   // 空};

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③ 将点阵数据通过 SPI 总线发送给 MAX7219 点阵 LED 驱动模块，实现 LED 显示屏的显示

void Display_LED(unsigned char *LED_Data){    unsigned char i;    for(i=1; i<=8; i++)    {        Send_Max7219(i, LED_Data[i-1]);    }}

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（2）语音播报程序

① 初始化 SYN6288 语音模块

void Init_SYN6288(void){    SCON = 0x50;      // 串口工作方式1    TMOD &= 0x0f;     // 定时器1工作方式0    TMOD |= 0x20;    TH1 = 0xfd;       // 波特率：9600    TL1 = 0xfd;    TR1 = 1;          // 启动定时器1    P1 = 0xff;        // 关闭SYN6288语音模块}

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② 将需要播报的信息转换成语音数据，存储在数组中

unsigned char code Voice_Data[10][10] = {    "请注意，车辆即将到站，请乘客做好上车准备",    "请乘客注意安全，文明乘车，谢谢合作",    "请乘客不要在公交车上吸烟，保持车厢空气清新",    "请乘客不要在公交车上大声喧哗，保持车厢安静",    "请乘客不要在公交车上随意乱扔垃圾，保持车厢清洁",    "请乘客不要在公交车上占用座位，给需要的人让座",    "请乘客不要在公交车上打电话，尊重他人",    "请乘客不要在公交车上吃东西，保持车厢整洁",    "请乘客不要在公交车上拥挤，保持车厢通畅",    "请乘客不要在公交车上拍照，尊重他人隐私"};

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③ 将语音数据通过串口发送给 SYN6288 语音模块，实现语音播报

void Play_Voice(unsigned char *Voice_Data){    unsigned char i;    P1 = 0xfe;        // 打开SYN6288语音模块    for(i=0; i<strlen(Voice_Data); i++)    {        SBUF = Voice_Data[i];        while(!TI);   // 等待发送完成        TI = 0;    }    P1 = 0xff;        // 关闭SYN6288语音模块}

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三、代码设计

3.1 Max7219 控制代码

#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint  unsigned int//定义Max7219端口sbit Max7219_pinCLK = P2^2;sbit Max7219_pinCS  = P2^1;sbit Max7219_pinDIN = P2^0;uchar code disp1[38][8]={{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x3C},//0{0x10,0x18,0x14,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10},//1{0x7E,0x2,0x2,0x7E,0x40,0x40,0x40,0x7E},//2{0x3E,0x2,0x2,0x3E,0x2,0x2,0x3E,0x0},//3{0x8,0x18,0x28,0x48,0xFE,0x8,0x8,0x8},//4{0x3C,0x20,0x20,0x3C,0x4,0x4,0x3C,0x0},//5{0x3C,0x20,0x20,0x3C,0x24,0x24,0x3C,0x0},//6{0x3E,0x22,0x4,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//7{0x0,0x3E,0x22,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x3E},//8{0x3E,0x22,0x22,0x3E,0x2,0x2,0x2,0x3E},//9{0x8,0x14,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x22,0x22},//A{0x3C,0x22,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x3C,0x0},//B{0x3C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x3C,0x0},//C{0x7C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x7C,0x0},//D{0x7C,0x40,0x40,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x7C},//E{0x7C,0x40,0x40,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x40},//F{0x3C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x44,0x44,0x3C},//G{0x44,0x44,0x44,0x7C,0x44,0x44,0x44,0x44},//H{0x7C,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x7C},//I{0x3C,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8,0x48,0x30},//J{0x0,0x24,0x28,0x30,0x20,0x30,0x28,0x24},//K{0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x7C},//L{0x81,0xC3,0xA5,0x99,0x81,0x81,0x81,0x81},//M{0x0,0x42,0x62,0x52,0x4A,0x46,0x42,0x0},//N{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x3C},//O{0x3C,0x22,0x22,0x22,0x3C,0x20,0x20,0x20},//P{0x1C,0x22,0x22,0x22,0x22,0x26,0x22,0x1D},//Q{0x3C,0x22,0x22,0x22,0x3C,0x24,0x22,0x21},//R{0x0,0x1E,0x20,0x20,0x3E,0x2,0x2,0x3C},//S{0x0,0x3E,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//T{0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x22,0x1C},//U{0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18},//V{0x0,0x49,0x49,0x49,0x49,0x2A,0x1C,0x0},//W{0x0,0x41,0x22,0x14,0x8,0x14,0x22,0x41},//X{0x41,0x22,0x14,0x8,0x8,0x8,0x8,0x8},//Y{0x0,0x7F,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20,0x7F},//Z{0x8,0x7F,0x49,0x49,0x7F,0x8,0x8,0x8},//中{0xFE,0xBA,0x92,0xBA,0x92,0x9A,0xBA,0xFE},//国};void Delay_xms(uint x){ uint i,j; for(i=0;i<x;i++)  for(j=0;j<112;j++);}//--------------------------------------------//功能：向MAX7219(U3)写入字节//入口参数：DATA //出口参数：无//说明：void Write_Max7219_byte(uchar DATA)         {      uchar i;        Max7219_pinCS=0;          for(i=8;i>=1;i--)          {                  Max7219_pinCLK=0;            Max7219_pinDIN=DATA&0x80;            DATA=DATA<<1;            Max7219_pinCLK=1;           }                                 }//-------------------------------------------//功能：向MAX7219写入数据//入口参数：address、dat//出口参数：无//说明：void Write_Max7219(uchar address,uchar dat){      Max7219_pinCS=0;   Write_Max7219_byte(address);           //写入地址，即数码管编号     Write_Max7219_byte(dat);               //写入数据，即数码管显示数字    Max7219_pinCS=1;                        }
void Init_MAX7219(void){ Write_Max7219(0x09, 0x00);       //译码方式：BCD码 Write_Max7219(0x0a, 0x03);       //亮度  Write_Max7219(0x0b, 0x07);       //扫描界限；8个数码管显示 Write_Max7219(0x0c, 0x01);       //掉电模式：0，普通模式：1 Write_Max7219(0x0f, 0x00);       //显示测试：1；测试结束，正常显示：0}void main(void){ uchar i,j; Delay_xms(50); Init_MAX7219();   while(1) {  for(j=0;j<38;j++)  {   for(i=1;i<9;i++)    Write_Max7219(i,disp1[j][i-1]);   Delay_xms(1000);  }   } }

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3.2 完整代码

下面代码里实现了 MAX7219 点阵 LED 模块和 SYN6288 语音模块的控制，以及实现公交车到站信息的主程序。

#include <reg52.h>#include <intrins.h>
sbit DIN = P1^5;     // MAX7219数据输入口sbit CS = P1^4;      // MAX7219芯片使能口sbit CLK = P1^6;     // MAX7219时钟输入口sbit SYN_PWR = P2^0; // SYN6288语音模块电源控制口sbit SYN_RST = P2^1; // SYN6288语音模块复位控制口sbit SYN_BUSY = P3^7;// SYN6288语音模块忙碌指示口sbit SYN_RXD = P3^0; // SYN6288语音模块串口接收口sbit SYN_TXD = P3^1; // SYN6288语音模块串口发送口
unsigned char code DIGITS[10][8] = {    { 0x00, 0x7E, 0x81, 0x81, 0x81, 0x7E, 0x00, 0x00 }, // 0    { 0x00, 0x00, 0x82, 0xFF, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00 }, // 1    { 0x00, 0xE2, 0x91, 0x91, 0x91, 0x8E, 0x00, 0x00 }, // 2    { 0x00, 0x42, 0x81, 0x89, 0x89, 0x76, 0x00, 0x00 }, // 3    { 0x00, 0x1F, 0x10, 0x10, 0xFF, 0x10, 0x10, 0x00 }, // 4    { 0x00, 0x4F, 0x89, 0x89, 0x89, 0x71, 0x00, 0x00 }, // 5    { 0x00, 0x7E, 0x89, 0x89, 0x89, 0x72, 0x00, 0x00 }, // 6    { 0x00, 0x01, 0xF1, 0x09, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00 }, // 7    { 0x00, 0x76, 0x89, 0x89, 0x89, 0x76, 0x00, 0x00 }, // 8    { 0x00, 0x4E, 0x91, 0x91, 0x91, 0x7E, 0x00, 0x00 }  // 9};
// MAX7219控制程序void MAX7219(unsigned char address, unsigned char data) {    unsigned char i;
    CS = 0;    for(i = 1; i <= 8; i++) {        CLK = 0;        DIN = ((address & 0x80) > 0) ? 1 : 0;        address <<= 1;        CLK = 1;    }    for(i = 1; i <= 8; i++) {        CLK = 0;        DIN = ((data & 0x80) > 0) ? 1 : 0;        data <<= 1;        CLK = 1;    }    CS = 1;}
// SYN6288语音控制程序void SYN6288(unsigned char address, unsigned char value) {    while(SYN_BUSY);  // 等待SYN6288模块空闲    SYN_TXD = 0;      // 发送起始位    _nop_();    SYN_TXD = 1;    SYN_TXD = 0;      // 发送地址位    _nop_();    SYN_TXD = 1;    SYN_TXD = 0;      // 发送命令位    _nop_();    SYN_TXD = 1;    SYN_TXD = 0;      // 发送数据位    _nop_();    SYN_TXD = (address | 0x7F);    _nop_();    SYN_TXD = value;}
// 主程序void main() {    unsigned char i, j;    unsigned int count = 60;
    SYN_PWR = 1;     // 打开语音模块电源    SYN_RST = 0;     // 复位语音模块    SYN_RST = 1;    MAX7219(0x09, 0x00); // 控制显示方式（0x00：采用代码B显示方式）    MAX7219(0x0A, 0x0F); // 控制亮度（0x00~0x0F，共16级）    MAX7219(0x0B, 0x07); // 控制扫描方式（0x07：以列为单位逐行扫描）
    while(1) {        for(i = 0; i < 2; i++) {            for(j = 0; j < 8; j++) {                MAX7219(j + 1, DIGITS[count % 10][j]);                MAX7219(j + 9, DIGITS[count / 10][j]);            }        }        SYN6288(0x06, 0x0B); // 设定语音播报速度        SYN6288(0x02, 0x01); // 选择播报方案1        SYN6288(0x03, 0x03); // 选择播报语音3        SYN6288(0x05, 0x01); // 执行语音播报操作        if(count == 0) {     // 倒计时完成，清零计数器            count = 60;        } else {             // 继续倒计时            count--;        }        for(i = 0; i < 200; i++) { // 延时，控制倒计时速度            for(j = 0; j < 100; j++);        }    }}

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上面代码实现了一个倒计时器，并结合 MAX7219 点阵 LED 模块和 SYN6288 语音模块，可以在屏幕上显示倒计时数字，并在倒计时结束时播放语音提示。

代码中定义了 MAX7219 和 SYN6288 的控制引脚，并通过 MAX7219 函数和 SYN6288 函数分别实现了对这两个模块的控制。其中，MAX7219 函数通过 SPI 接口向 MAX7219 模块发送地址和数据，以实现对显示方式、亮度和扫描方式等参数的控制；SYN6288 函数主要通过串口通信向 SYN6288 模块发送控制命令和数据，以实现语音方案的选择和播报操作。

在主程序中，代码先打开了 SYN6288 模块的电源，并将其复位。然后，通过 MAX7219 函数依次设置 MAX7219 模块的显示方式、亮度和扫描方式。接着，代码进入了一个无限循环中，在循环体内实现了如下操作：

（1）显示当前倒计时数值。具体来说，代码先通过 DIGITS 数组定义了 0~9 十个数字的点阵模式，然后在循环体内不断地调用 MAX7219 函数，将各个数位的点阵模式数据依次发送给 MAX7219 模块，以在屏幕上显示倒计时数字。

（2）播放语音提示。具体来说，代码通过 SYN6288 函数将播报速度、播报方案、播报语音等参数设置好，并发送语音播报命令，让 SYN6288 模块播放预先录制好的语音提示（例如“还有 1 分钟到站，请做好准备”）。

（3）控制倒计时速度和完成情况。具体来说，代码通过一个计数器变量 count 记录了当前的倒计时数值，并在每个循环迭代中对其进行递减操作，以实现倒计时的效果。同时，代码也在循环中加入了一个延时操作，以控制倒计时速度。当倒计时完成时，代码会将计数器清零，从而重新开始倒计时。

四、总结

本设计采用 STC89C52 单片机设计了基于 MAX7219 点阵 LED 驱动模块控制 2*8 的 LED 显示屏，通过 SYN6288 语音模块进行语音播报的公交车 LED 屏。系统可以提高公交车站点信息的展示效果，方便乘客及时获取公交车到站信息，提高公交车站点服务质量。

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/95eae815e208cc849ae510c49】。文章转载请联系作者。

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基于 51 单片机设计的公交车 LED 屏

一、项目介绍

二、设计思路

2.1 硬件设计

2.2 软件设计

2.3 设计实现

三、代码设计

3.1 Max7219 控制代码

3.2 完整代码

四、总结

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