单片机控制机动车辆方向自动显示仪

路璐　王军　宋晨雨

摘 要：单片机控制车辆所使用的自动装置，是利用地磁针在的地球磁场中产生方向性的变化所带来的指示，利用红外光敏元件将方向信号进行采集并转换为数字信号，将其传达给单片机来进行编程控制及信号处理。在此过程当中，利用点阵LED管上东西南北的四个代表字母，随时反映出机动车在行驶过程中的方向，利用其LED的显示屏显示方向，不论在日间还是夜间的行车过程中，方向的指向都是非常明显的。这样就大大提高了安全性，为机动车的准确安全驾驶提供了一定的保障。

关键词：光电转换；单片机控制；点矩；LED管；车辆方向自动显示仪

0 前言

随着我国社会经济的不断发展与拓宽，我国的公路交通与机动车的物流服务得到了有利的发展。随着机动车逐年增多，公路交通的行车安全也越发受到人们的重视，尤其是物流行业的行车多数在夜间，机动车里有日夜行车自动显示驾驶方向的仪器，能够辅助驾驶员在不明路况时安全准确驾驶，而不会因为方向问题分散注意力，确保驾驶员的安全。因此，机动车的车辆方向自动显示仪应运而生，在机动车上安装单片机控制的机动车方向显示仪是日后长途日夜行车的必要配置。

1 单片机的控制系统组成及其原理

1.1 方向信号采集部分

方向信号的采集，主要是由光电信号的转换系统以及方向信号的采集部分组成，二者协调运作后得到的结果再度进行转换，通过LED屏幕进行显示。因此，方向信号的采集主要是以一个相对恒定的信号作为参考，考虑到电路成本以及大小的缘故，参考信号主要有指南针以及非接触型的光电转换方式来进行生产。此外，根据信号采集需要长期稳定的原则，需要采用方向信号采集以及转换系统来维持仪器的正常运作。[1]

1.2 光电信号转换部分

光电信号的转换系统，主要是由地磁针装置以及红外线发射装置、红外线接收转换装置所组成。它是利用地磁针在地球磁场中能够自主显示南极北极的原理，在地磁针的磁针处安装红外发射器、接收头以及对管，并且令其形成九十度，利用遮板将透光度控制在九十度。这样由于整个机器是安装在汽车上，当机动车的方向有所变化，遮板也会跟随着机动车变化，那么每一次的方向变化都会引起红外管内的透光变化，从而将方向信号转化为电信号来进行下一步传输。由于底座的方向与车头一致，并且指南针的方向是恒定的，指南针会随着车辆的方向变化从而发生指针的变化。所以，让四对红外线对管轮流不被遮蔽，使方向随着车方向的改变而只有一对红外线对管可以导通，实现四个对管四种信号表达方式，让四种方式分别作为东南西北来进行信号记录。在实施的应用过程中，在程序设定时可以根据信号的不同而适当地进行认为更换。例如，长时间需要指定西方，那么就可以将信号位置固定在西方，规定的原则可以根据此类情况依次转换，从而达到实用的目的。[2]

由于光电信号在转换系统里所产生的信号不能够直接应用于LED显示，因此信号不可以直接采集发送，必须将方向信号转化为数字信号才能够显示。这就需要将方向信号采集后，转换系统借助系统数据来进行方向信号的破译并转换为数字信号。电路图可以将四个方向位设置1、2、3、4，分别为光敏二极管。当1被指南针遮蔽时，1对应三极管不导通、2对应三极管电位低、2不导通的情况下，按照电路来看，输出就为高电平，反之1没有被遮住那么1对应的三极管是导通的，那么输出点就为低电平，同理2、3、4也会出现高低电平的情况发生。因此，把东西南北一次接到单片机的P1.0P1.1P1.2 P1.3的针脚上，这样只要把位置保持好，让四个传感只有一个不遮光，并且高电平为1，低电平为0这样表示，让单片机得到信号。例如，P1口就可以得到数据11110111、11111011、11111101、11111110这几组数字信号，单片机可以通过不断的辨别传输而来的信号来检测数据口的数据，既可以马上得之机动车的行驶方向并调用转换系统将得到的数据转换为显示，映射到LED屏幕上。

1.3 LED屏幕组成部分

LED屏主要是由64只发光二极管组成的显示字符模块，此类型的模块主要专用LED的显示。市面上普遍使用的型号主要为TOM-2088be，此类型的点阵模块有16个针脚，模块的正面主要有点阵布局，按照标号将布局排列规整进行设置，整个显示连接成行列控制，八个行线分别与P0的8条开关线相连接，其余8条线则与P2口的八条线进行连接并且经过总线驱动器，这样能够实现良好的控制。例如，将P2送入一个控制#01h，P2.7为低电位而2.0与2.6呈高电位，那么此时低电位通过总线驱动器会使发光二极管负极与地连接，这样就为1-8发光二极管的导通提供了条件，点阵就会得到显示。通过此方法，发光二极管的不断组合排列就能够衍生出图像，显示由总线及单片机处理的方向位置。[3]

2 单片机在显示仪工作的控制指令

2.1 数据的调入与查表指令

在使用过程中，RAM程序越简短那么其响应速度便越快捷，利用查表指令的方法可以将字模数压缩至简短的位数，另程序从存储器中直接调用指令集，可以使字膜数据在程序的空间中集中存放以便于调用。因此也可得知，全部的字模数据为32个字节，假设利用普通的传输方式，则每传输一个字节则需要三个字节来进行代码才能够传输完成。例如，将方向E传输至目的地，则必须将字模数据#7EH送入RAM中的67h中，指令则为MOV67H，这样传送完所有字节则需要96个字节进行程序编写，其占用的空间量过大。而利用查表进行传输，则只需要调入代码，所有的32个字节编写后只需要56个字节就可以完成，比使用传统方式减少了40个字节，简单快捷。

2.2 扫描及累加循环复位指令

扫描程序主要能够使单片机在P0端口输出数据时，不断地改变P2端口的高低电位，从而让单片机能够在P2端口依次不停地输出高低电平，完成整个字符的显示。所以，利用累加器循环复位的指令来实现这个方法是最为简单且快捷易用的方式。根据扫描显示的过程不难发现，采用累加器来完成高电位的移动是非常方便的。例如，RRA指令能够使A中间的内容循环往复，指令代码为03H，向A中装入立即生效数#80H，经过8次以上操作，则P2.0及P2.7都会依次呈现高电位，完成扫描任务并且传输显示，结果高效益用。[4]

3 结语

单片机的机动车辆方向自动显示系统是通过单片机将信号进行收集采纳，经过转换系统将实时方向进行表明，保证系统运行无误，该设备的应用仍需要注意抗干扰以及保护，以保证其长期运行，大力发展方向自动显示系统对公路交通的安全以及运输业的发展有着重要的作用。

参考文献：

[1] 詹新生，张江伟.基于单片机的16×64LED点阵显示屏的设计[J].电子元器件应用，2013（08）.

[2] 简献忠，虞箐，熊晓君，赵虎，居滋培.基于80C51和KEIL C51的LED点阵显示系统[J] .仪器仪表学报，2015（S1）.

[3] 郭建刚，洪钦.单片机在数字电视监控中的应用[J].有线电视技术，2014（17）.

[4] 刘明，朱其刚，李世光.基于CAN总线驱动器PCA82C250的多主结构分布式工业测控系统的应用研究[J].电气自动化，2016（02）.