基于mcs―51单片机的小型地铁报站系统设计与实现

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1、基于MCS―51单片机的小型地铁报站系统设计与实现　　摘要：通过MCS-51单片机模拟实现一个小型地铁报站系统的运行过程，其中用于搭建硬件电路的是常见的电子元器件，用于编程的软件也是常用的单片机汇编语言，简单明了，对于单片机的教学和学习有一定的辅助及促进作用。　　关键词：MCS-51单片机地铁报站系统仿真软件　　地铁行业日新月异，人们对它的关注也越来越多，笔者在平时和学生聊天的过程中发现，大家对其先进的报站系统颇有兴趣，刚好笔者在从事单片机这门课的教学，如何用我们常用的MCS-51单片机模拟实现一个小型的地铁报站系统呢？笔者从硬件和软

2、件两个方面来谈谈报站系统的设计与实现，希望对正在学习或者希望学习单片机的电子爱好者有一定的帮助。　　一、基本思想　　乘坐过广州地铁的人都知道，地铁报站指示镶嵌在每一节车厢的大门上方位置，通过小灯的颜色、闪烁、声音及必要的标识指引行驶的方向和目的地。本系统通过LED灯模拟指示牌上的小灯，通过两块MCS-51单片机控制小灯的亮、灭及闪烁，驱动蜂鸣器发出“嘀、嘀”的响声模拟地铁车厢门关闭前的提醒音，并驱动点阵流动显示各站点信息，具体工作过程如下。　　步骤一：按下进站按钮启动地铁，站点1（首发站）的指示灯亮，显示屏显示首发站信息（本系统模拟广

3、州地铁一号线，显示“始发站：广州东站”），与此同时数码管显示60秒关门倒计时，倒计时最后10秒驱动蜂鸣器发出“嘀、嘀”的关门警报声。　　步骤二：在60秒首发站倒计时后，站点2指示灯闪烁（此时地铁已关门向站点2驶去，下一站点的指示灯闪烁），显示屏显示下一站信息（如“下一站：体育西”）；按下进站按钮（表示地铁到达站点2），闪烁的小灯变成常亮，显示屏信息更新为第二站信息（如“体育西站到了”），与此同时数码管显示30秒关门倒计时，倒计时最后10秒驱动蜂鸣器发出“嘀、嘀”的关门警报声。　　步骤三：在30秒倒计时后，站点3指示灯闪烁，显示屏显示下

4、一站信息（如“下一站：杨箕”）；按下进站按钮，闪烁的小灯变成常亮，显示屏信息更新为第三站信息（如“杨箕站到了”），与此同时数码管显示30秒关门倒计时，倒计时最后10秒驱动蜂鸣器发出“嘀、嘀”的关门警报声。　　重复步骤三，站点指示小灯将被依次点亮表示已经经过的站点，直到最后一站。这里小灯“亮”表示已经经过或者正在停靠的站点，小灯“灭”表示还未到达的站点。如遇站点是中转站，倒计时60秒，即首发站和中转站倒计时60秒，其余站点倒计时30秒。　　到达终点站后，所有站点小灯亮，显示屏显示终点站信息（如“终点站：西朗站到了”），当再一次按下进站按

5、钮时，表示列车折返，反方向行驶。此时，原来的终点站变成了起点站，原来的起点站变成了终点站，相应站点的指示灯亮，显示屏显示始发站信息（如“始发站：西朗站”），倒计时60秒关门。重复之前正向行驶的步骤，直到到达终点站（原来的首发站）。具体流程图如图1所示。　　图1系统工作流程图（模拟广州地铁一号线部分站点）　　二、硬件设计　　结合设计思想，通过单片机仿真软件“Proteus7Professional”绘制硬件电路图如图2所示。　　图2硬件电路图　　本系统采用两片80C51单片机，一片控制小灯和数码管，另一片控制点阵显示屏的显示，由于篇幅所

6、限，图2所给的只是仿真图，单片机的时钟、复位、供电等部分电路未画出（具体可参考电路实现的元件清单）。　　此外，图2所示的界面是启动之后按下进站按钮，地铁处于首发站的倒计时状态，其中第一盏小灯亮，数码管倒计时60秒，显示屏滚动显示“始发站：广州东站”。在接下来的动作中，操作者只需要在每次倒计时完后按下“进站按钮”模拟地铁到站，小灯、数码管、显示屏即可随着到站的不同变换显示信息。　　为了更好地说明电路，下面对电路总图进行分解说明。　　第一部分是80C51控制小灯、数码管、蜂鸣器等器件。注意仿真图和实物图的区别，在实际接线时要根据实物的管脚

7、进行连接。本系统采用共阳极数码管，其中80C51的P0.0～P0.7脚分别接数码管一的a～dp脚，80C51的P2.0～P2.7分别接数码管二的a～dp脚。　　第二部分为80C51控制点阵显示屏。其中为了实现第一、二两部分的同步操作，使两块单片机P3.5口和P3.6口相互连接，通过第一块单片机的端口控制第二块单片机，实现两部分功能的同步。显示屏是循环滚动显示地铁报站信息，选用四个共阳极8×8LED点阵，当按下第一部分的进站按钮时，通过P3.5和P3.6控制显示屏显示信息的变化。　　三、软件设计　　本程序使用汇编语言编制，单片机仿真软件

8、“Proteus7Professional”实现仿真调试，通过仿真之后再分别烧录到两块80C51单片机芯片中，实现对小灯、蜂鸣器、显示屏等的控制，具体源代码可以分为两部分。　　第一部分为80C51控制小灯、数码管、蜂鸣器