專利名稱：基于avr的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，LED電子顯示屏被廣泛的應(yīng)用在高速公路的信息提示牌中，作為新一代的信息顯示工具LED電子顯示屏以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)顯示出了極大的魅力。但是實(shí)際應(yīng)用中存在著以下問(wèn)題:①LED電子顯示屏耗電量大且消耗和燃燒化石能源帶來(lái)大氣污染；②高速公路上車流量相對(duì)較小，LED電子顯示屏現(xiàn)行的全天候工作模式不符合當(dāng)下的節(jié)能要求；③高速公路里程長(zhǎng)，長(zhǎng)距離的布設(shè)供電電纜，增加了工程的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提出一種基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，能夠有效解決LED電子顯示屏在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的上述技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，包括第一功能區(qū)與第二功能區(qū)；第一功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第一主控器、太陽(yáng)能主供電模塊、LED顯示模塊、IXD調(diào)整模塊和時(shí)鐘模塊；第二功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第二主控器、太陽(yáng)能副供電模塊和用于檢測(cè)是否有車輛經(jīng)過(guò)信息的超聲波傳感器；第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間采用無(wú)線方式進(jìn)行通信。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間距離為180米 220米。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述無(wú)線通信方式，由設(shè)置在第一功能區(qū)的無(wú)線接收模塊和設(shè)置在第二功能區(qū)的無(wú)線發(fā)送模塊組成。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述第一主控器，采用ATMegal28系列AVR單片機(jī)，無(wú)線接收模塊的輸出端子連接到ATMegal28的一個(gè)外部中斷引腳上。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述IXD調(diào)整模塊，連接到所述ATMegal28的I/O接口上。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述第二主控器，采用ATMEGA8系列單片機(jī)。上述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)中，所述太陽(yáng)能主供電模塊和太陽(yáng)能副供電模塊結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、DC/DC降壓電路、脈沖充電電路、鋰電池保護(hù)電路、鋰電池和同步整流升壓電路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型述及的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，配合太陽(yáng)能電池板和超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路電子顯示屏的智能化控制，符合高速公路智能化管理系統(tǒng)中節(jié)能降耗、低碳環(huán)保要求；同時(shí)，所述的智能電子屏顯示系統(tǒng)性能穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性高、節(jié)能、環(huán)保、具有良好的應(yīng)用前景。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1中太陽(yáng)能主供電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中第一功能區(qū)的控制流圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中第二功能區(qū)的控制流圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:結(jié)合圖1、圖2所示，基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，包括第一功能區(qū)I與第二功能區(qū)2 ;第一功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第一主控器、太陽(yáng)能主供電模塊、LED顯示模塊、LCD調(diào)整模塊和時(shí)鐘模塊；第二功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第二主控器、太陽(yáng)能副供電模塊和用于檢測(cè)是否有車輛經(jīng)過(guò)信息的超聲波傳感器；第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間采用無(wú)線方式進(jìn)行通信。無(wú)線通信方式，由設(shè)置在第一功能區(qū)的無(wú)線接收模塊和設(shè)置在第二功能區(qū)的無(wú)線發(fā)送模塊組成。第一主控器負(fù)責(zé)采集無(wú)線接收、IXD調(diào)整模塊和時(shí)鐘模塊的信息，經(jīng)處理后對(duì)LED顯示模塊做出相應(yīng)的調(diào)整，超聲波傳感器檢測(cè)距離LED電子屏200處車輛的情況并向第一主控器發(fā)送相應(yīng)的信息，太陽(yáng)能主供電模塊和太陽(yáng)能副供電模塊儲(chǔ)存太陽(yáng)能并作為整套顯示系統(tǒng)的能源，LED顯示模塊顯示時(shí)間和提示信息，LCD調(diào)整模塊通過(guò)按鍵對(duì)顯示系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，時(shí)鐘模塊提供當(dāng)前時(shí)間。本實(shí)用新型述及的顯示系統(tǒng)的工作原理是:在距離LED電子顯示屏200米處架設(shè)超聲波傳感器，當(dāng)沒(méi)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，超聲波每次發(fā)射和返回的時(shí)間保持不變，超聲波傳感器不會(huì)向第一主控器發(fā)送信號(hào)，此時(shí)的LED電子顯示屏處于關(guān)閉狀態(tài)，IXD屏上顯示無(wú)車輛并顯示當(dāng)前時(shí)間；當(dāng)200米區(qū)域處有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，超聲波發(fā)射和返回的時(shí)間變短，此時(shí)超聲波傳感器先向第二主控器傳遞信號(hào)，由第二主控器做出命令，通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊向第一主控器發(fā)送信號(hào)，當(dāng)?shù)谝恢骺仄鹘邮盏酱诵盘?hào)時(shí)，首先在LED顯示屏上顯示時(shí)間然后刷屏顯示提示信息，并在IXD屏上顯示有車經(jīng)過(guò)和LED屏已點(diǎn)亮的時(shí)間。作為整套系統(tǒng)的能源由太陽(yáng)能主供電模塊和太陽(yáng)能副供電模塊提供，當(dāng)外界光線較強(qiáng)時(shí)，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能一部分作為系統(tǒng)的能源，一部分儲(chǔ)存在鋰電池中；當(dāng)外界光線較弱時(shí)，則系統(tǒng)能源全部由鋰電池提供。第一主控器，采用Atmel公司的高檔8位AVR單片機(jī)ATMegal28，該單片機(jī)有64個(gè)引腳，具有128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，4K字節(jié)的SRAM和4K字節(jié)的EEPR0M，53個(gè)通用I/O 口線，支持中斷、定時(shí)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，支持ISP下載、JTAG調(diào)試，其功能強(qiáng)大足以滿足本設(shè)計(jì)的要求。無(wú)線接收模塊的輸出端子連接到ATMegal28的一個(gè)外部中斷引腳上，利用ATMEGA128的中斷功能接收超聲波檢測(cè)模塊發(fā)來(lái)的車輛檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)觸發(fā)中斷，在LED上顯示出時(shí)間和提示信息，同時(shí)利用ATMEGA128的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度，根據(jù)周圍環(huán)境的亮度對(duì)LED電子顯示屏亮度做出實(shí)時(shí)的調(diào)整，利用ATMEGA128的I/O 口接收IXD調(diào)整模塊的按鍵調(diào)整信息，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；此外，ATMEGA128還用于采集時(shí)鐘模塊的計(jì)時(shí)信息，以對(duì)LCD屏上的信息做出及時(shí)的更新。無(wú)線接收模塊，采用的是國(guó)產(chǎn)的CCllOO無(wú)線數(shù)傳模塊，采用以CCllOO射頻芯片為節(jié)點(diǎn)的無(wú)線模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。CCllOO無(wú)線接收模塊接收數(shù)據(jù)信息時(shí)，首先讓CCllOO進(jìn)入接收狀態(tài)，如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)我們收到了一組數(shù)據(jù)，GD02上面就可以檢測(cè)到一個(gè)高低電平的脈沖。從而觸發(fā)中斷，讀出CCllOO接收數(shù)據(jù)緩沖的第I個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)就是現(xiàn)在CCllOO接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。如果這個(gè)長(zhǎng)度是想要接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，就可以開(kāi)始讀出CCllOO接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里所有的數(shù)據(jù)了。LED顯示模塊，主要由LED電子顯示屏和CH452組成。ATMEGA128通過(guò)CH452控制LED顯示屏刷屏顯示當(dāng)前時(shí)間和安全提示信息，此外還可由ATmegal28根據(jù)當(dāng)前外界光照強(qiáng)度模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行分級(jí)亮度調(diào)整。CH452是數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制芯片。CH452通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口或者2線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)，并且可以對(duì)單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。本實(shí)用新型采用的就是4線串行接口級(jí)聯(lián)的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)16片8*8LED點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)刷屏顯示。時(shí)鐘模塊，采用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V 5.5V。該模塊主要由DS1302時(shí)鐘芯片和DS32KHZ溫補(bǔ)晶振組成。用于提供系統(tǒng)時(shí)間，以及時(shí)間信息的存儲(chǔ)、調(diào)整。第二主控器，采用ATMEL公司的一款高性能、低功耗8位AVR微處理器ATMEGA8，有28個(gè)引腳，選用它是因?yàn)榇四K功能相對(duì)主控模塊簡(jiǎn)單，而ATMEGA8與ATMEGA128相比功能上并沒(méi)有減少，其內(nèi)部的FLASH和SRAM也足夠此模塊使用，同時(shí)采用ATMEGA8節(jié)約了成本，簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)。超聲波傳感器，對(duì)外有四個(gè)引腳，VCC、GND、Echo回響信號(hào)輸出、Trig觸發(fā)控制信號(hào)輸入。本實(shí)用新型中ATMEGA8 I/O引腳不斷給超聲波Trig輸入IOus的觸發(fā)信號(hào)，則超聲波傳感器自動(dòng)發(fā)射超聲波，當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，超聲波收到回波信號(hào)，則由回響信號(hào)輸出口Echo輸出一高電平，然后在程序中統(tǒng)計(jì)該次超聲波發(fā)射到發(fā)出回響信號(hào)的時(shí)間間隔，并將此時(shí)間保存起來(lái)由ATmega8經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，得出該車在車道中的位置，并顯示在12864液晶上；當(dāng)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，超聲波發(fā)射出去后沒(méi)有回波信號(hào)返回，ATMEGA8對(duì)此不做處理,超聲波傳感器則繼續(xù)向外發(fā)射超聲波。無(wú)線發(fā)送模塊，采用的也是CCllOl數(shù)傳模塊，本實(shí)用新型采用數(shù)傳模塊時(shí)，當(dāng)?shù)缆窙](méi)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，無(wú)線發(fā)送模塊處于暫停工作狀態(tài)；當(dāng)?shù)缆酚熊囕v經(jīng)過(guò)時(shí)，由超聲波傳感器檢測(cè)到并產(chǎn)生回響信號(hào)輸入給主控ATMEGA8，ATMEGA8查詢到該信號(hào)之后，啟動(dòng)無(wú)線發(fā)送模塊向外發(fā)送數(shù)據(jù)信息。CCllOO發(fā)送數(shù)據(jù)，首先從I/O 口寫入要發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，然后寫入想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，最后再寫入發(fā)送使能命令，CCllOO便開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到⑶02產(chǎn)生一個(gè)脈沖后，即發(fā)送成功。如果在一定時(shí)間內(nèi)，⑶02上沒(méi)有任何動(dòng)作,表不發(fā)送失敗。發(fā)送完成之后，將CCllOO發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)清除掉。太陽(yáng)能主供電模塊和太陽(yáng)能副供電模塊結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、DC/DC降壓電路、脈沖充電電路、鋰電池保護(hù)電路、鋰電池和同步整流升壓電路。這兩個(gè)模塊主要是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為整個(gè)智能電子屏顯示系統(tǒng)提供持續(xù)的5V不間斷電源。圖3示出了第一功能區(qū)的控制流圖。上電之后進(jìn)行初始化操作，包括ATMEGA128定時(shí)器和中斷的初始化、LED顯示屏的初始化、IXD顯示屏的初始化以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的初始化。之后主程序開(kāi)始運(yùn)行，首先在LCD屏上顯示出相應(yīng)的系統(tǒng)信息，包括當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間、有無(wú)車輛經(jīng)過(guò)以及LED屏已亮?xí)r間等信息。然后對(duì)周圍環(huán)境的亮度進(jìn)行檢測(cè)，以便對(duì)LED屏的亮度級(jí)別做出相應(yīng)的調(diào)整。接著檢測(cè)IXD調(diào)整模塊是否有調(diào)整動(dòng)作，包括系統(tǒng)功能的調(diào)整和時(shí)間的調(diào)整，若有動(dòng)作則對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的信息顯示在LCD上，之后進(jìn)行車輛標(biāo)志位判斷，否則直接進(jìn)入車輛標(biāo)志位判斷階段。車輛標(biāo)志位是在中斷中完成的，當(dāng)?shù)谝恢骺仄鹘邮盏匠暡▊鞲衅魉蛠?lái)的信息之后便將車輛標(biāo)志位置位，一段時(shí)間過(guò)后將標(biāo)志位清零，在標(biāo)志位為I的時(shí)間段內(nèi)表示區(qū)域內(nèi)有車，即將在LED屏上刷屏顯示時(shí)間和提示信息，之后再次回到IXD屏顯階段，否則直接回到屏顯階段。圖4示出了第二功能區(qū)的控制流圖。上電之后進(jìn)行初始化操作，包括ATMEGA8定時(shí)器和中斷的初始化、超聲波傳感器和無(wú)線發(fā)射工作狀態(tài)的初始化。之后主程序開(kāi)始運(yùn)行，超聲波傳感器不間斷的向外發(fā)射超聲波，當(dāng)接收到返回信號(hào)時(shí)變觸發(fā)中斷，在中斷中統(tǒng)計(jì)此次發(fā)射與接收的時(shí)間，若采樣的時(shí)間變短則表示區(qū)域內(nèi)有車，此時(shí)通過(guò)程序?qū)⑿畔懭霟o(wú)線發(fā)射，經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊將信息發(fā)送至第一主控器，否則繼續(xù)對(duì)區(qū)域內(nèi)的車輛進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)然，以上述說(shuō)明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。
權(quán)利要求1.基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括第一功能區(qū)與第二功能區(qū)；第一功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第一主控器、太陽(yáng)能主供電模塊、LED顯示模塊、IXD調(diào)整模塊和時(shí)鐘模塊；第二功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第二主控器、太陽(yáng)能副供電模塊和用于檢測(cè)是否有車輛經(jīng)過(guò)信息的超聲波傳感器；第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間采用無(wú)線方式進(jìn)行通 目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間距離為180米 220米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線通信方式，由設(shè)置在第一功能區(qū)的無(wú)線接收模塊和設(shè)置在第二功能區(qū)的無(wú)線發(fā)送模塊組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第一主控器，采用ATMegal28系列AVR單片機(jī)，無(wú)線接收模塊的輸出端子連接到ATMegal28的一個(gè)外部中斷引腳上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述IXD調(diào)整模塊，連接到所述ATMegal28的I/O接口上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第二主控器，采用ATMEGA8系列單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能主供電模塊和太陽(yáng)能副供電模塊結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、DC/DC降壓電路、脈沖充電電路 、鋰電池保護(hù)電路、鋰電池和同步整流升壓電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于AVR的太陽(yáng)能高速公路智能電子屏顯示系統(tǒng)。所述智能電子屏顯示系統(tǒng)，包括第一功能區(qū)與第二功能區(qū)；第一功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第一主控器、太陽(yáng)能主供電模塊、LED顯示模塊、LCD調(diào)整模塊和時(shí)鐘模塊；第二功能區(qū)，內(nèi)部設(shè)置有第二主控器、太陽(yáng)能副供電模塊和用于檢測(cè)是否有車輛經(jīng)過(guò)信息的超聲波傳感器；第一功能區(qū)與第二功能區(qū)之間采用無(wú)線方式進(jìn)行通信。本實(shí)用新型，配合太陽(yáng)能電池板和超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路電子顯示屏的智能化控制，符合高速公路智能化管理系統(tǒng)中節(jié)能降耗、低碳環(huán)保要求；同時(shí)，所述的智能電子屏顯示系統(tǒng)性能穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性高、節(jié)能、環(huán)保、具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G09G3/20GK203013210SQ20132004377
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者杜文琦, 張曉暉 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)