單片機控制機動車輛方向自動顯示儀

路璐　王軍　宋晨雨

摘 要：單片機控制車輛所使用的自動裝置，是利用地磁針在的地球磁場中產生方向性的變化所帶來的指示，利用紅外光敏元件將方向信號進行采集并轉換為數字信號，將其傳達給單片機來進行編程控制及信號處理。在此過程當中，利用點陣LED管上東西南北的四個代表字母，隨時反映出機動車在行駛過程中的方向，利用其LED的顯示屏顯示方向，不論在日間還是夜間的行車過程中，方向的指向都是非常明顯的。這樣就大大提高了安全性，為機動車的準確安全駕駛提供了一定的保障。

關鍵詞：光電轉換；單片機控制；點矩；LED管；車輛方向自動顯示儀

0 前言

隨著我國社會經濟的不斷發展與拓寬，我國的公路交通與機動車的物流服務得到了有利的發展。隨著機動車逐年增多，公路交通的行車安全也越發受到人們的重視，尤其是物流行業的行車多數在夜間，機動車里有日夜行車自動顯示駕駛方向的儀器，能夠輔助駕駛員在不明路況時安全準確駕駛，而不會因為方向問題分散注意力，確保駕駛員的安全。因此，機動車的車輛方向自動顯示儀應運而生，在機動車上安裝單片機控制的機動車方向顯示儀是日后長途日夜行車的必要配置。

1 單片機的控制系統組成及其原理

1.1 方向信號采集部分

方向信號的采集，主要是由光電信號的轉換系統以及方向信號的采集部分組成，二者協調運作后得到的結果再度進行轉換，通過LED屏幕進行顯示。因此，方向信號的采集主要是以一個相對恒定的信號作為參考，考慮到電路成本以及大小的緣故，參考信號主要有指南針以及非接觸型的光電轉換方式來進行生產。此外，根據信號采集需要長期穩定的原則，需要采用方向信號采集以及轉換系統來維持儀器的正常運作。[1]

1.2 光電信號轉換部分

光電信號的轉換系統，主要是由地磁針裝置以及紅外線發射裝置、紅外線接收轉換裝置所組成。它是利用地磁針在地球磁場中能夠自主顯示南極北極的原理，在地磁針的磁針處安裝紅外發射器、接收頭以及對管，并且令其形成九十度，利用遮板將透光度控制在九十度。這樣由于整個機器是安裝在汽車上，當機動車的方向有所變化，遮板也會跟隨著機動車變化，那么每一次的方向變化都會引起紅外管內的透光變化，從而將方向信號轉化為電信號來進行下一步傳輸。由于底座的方向與車頭一致，并且指南針的方向是恒定的，指南針會隨著車輛的方向變化從而發生指針的變化。所以，讓四對紅外線對管輪流不被遮蔽，使方向隨著車方向的改變而只有一對紅外線對管可以導通，實現四個對管四種信號表達方式，讓四種方式分別作為東南西北來進行信號記錄。在實施的應用過程中，在程序設定時可以根據信號的不同而適當地進行認為更換。例如，長時間需要指定西方，那么就可以將信號位置固定在西方，規定的原則可以根據此類情況依次轉換，從而達到實用的目的。[2]

由于光電信號在轉換系統里所產生的信號不能夠直接應用于LED顯示，因此信號不可以直接采集發送，必須將方向信號轉化為數字信號才能夠顯示。這就需要將方向信號采集后，轉換系統借助系統數據來進行方向信號的破譯并轉換為數字信號。電路圖可以將四個方向位設置1、2、3、4，分別為光敏二極管。當1被指南針遮蔽時，1對應三極管不導通、2對應三極管電位低、2不導通的情況下，按照電路來看，輸出就為高電平，反之1沒有被遮住那么1對應的三極管是導通的，那么輸出點就為低電平，同理2、3、4也會出現高低電平的情況發生。因此，把東西南北一次接到單片機的P1.0P1.1P1.2 P1.3的針腳上，這樣只要把位置保持好，讓四個傳感只有一個不遮光，并且高電平為1，低電平為0這樣表示，讓單片機得到信號。例如，P1口就可以得到數據11110111、11111011、11111101、11111110這幾組數字信號，單片機可以通過不斷的辨別傳輸而來的信號來檢測數據口的數據，既可以馬上得之機動車的行駛方向并調用轉換系統將得到的數據轉換為顯示，映射到LED屏幕上。

1.3 LED屏幕組成部分

LED屏主要是由64只發光二極管組成的顯示字符模塊，此類型的模塊主要專用LED的顯示。市面上普遍使用的型號主要為TOM-2088be，此類型的點陣模塊有16個針腳，模塊的正面主要有點陣布局，按照標號將布局排列規整進行設置，整個顯示連接成行列控制，八個行線分別與P0的8條開關線相連接，其余8條線則與P2口的八條線進行連接并且經過總線驅動器，這樣能夠實現良好的控制。例如，將P2送入一個控制#01h，P2.7為低電位而2.0與2.6呈高電位，那么此時低電位通過總線驅動器會使發光二極管負極與地連接，這樣就為1-8發光二極管的導通提供了條件，點陣就會得到顯示。通過此方法，發光二極管的不斷組合排列就能夠衍生出圖像，顯示由總線及單片機處理的方向位置。[3]

2 單片機在顯示儀工作的控制指令

2.1 數據的調入與查表指令

在使用過程中，RAM程序越簡短那么其響應速度便越快捷，利用查表指令的方法可以將字模數壓縮至簡短的位數，另程序從存儲器中直接調用指令集，可以使字膜數據在程序的空間中集中存放以便于調用。因此也可得知，全部的字模數據為32個字節，假設利用普通的傳輸方式，則每傳輸一個字節則需要三個字節來進行代碼才能夠傳輸完成。例如，將方向E傳輸至目的地，則必須將字模數據#7EH送入RAM中的67h中，指令則為MOV67H，這樣傳送完所有字節則需要96個字節進行程序編寫，其占用的空間量過大。而利用查表進行傳輸，則只需要調入代碼，所有的32個字節編寫后只需要56個字節就可以完成，比使用傳統方式減少了40個字節，簡單快捷。

2.2 掃描及累加循環復位指令

掃描程序主要能夠使單片機在P0端口輸出數據時，不斷地改變P2端口的高低電位，從而讓單片機能夠在P2端口依次不停地輸出高低電平，完成整個字符的顯示。所以，利用累加器循環復位的指令來實現這個方法是最為簡單且快捷易用的方式。根據掃描顯示的過程不難發現，采用累加器來完成高電位的移動是非常方便的。例如，RRA指令能夠使A中間的內容循環往復，指令代碼為03H，向A中裝入立即生效數#80H，經過8次以上操作，則P2.0及P2.7都會依次呈現高電位，完成掃描任務并且傳輸顯示，結果高效益用。[4]

3 結語

單片機的機動車輛方向自動顯示系統是通過單片機將信號進行收集采納，經過轉換系統將實時方向進行表明，保證系統運行無誤，該設備的應用仍需要注意抗干擾以及保護，以保證其長期運行，大力發展方向自動顯示系統對公路交通的安全以及運輸業的發展有著重要的作用。

參考文獻：

[1] 詹新生，張江偉.基于單片機的16×64LED點陣顯示屏的設計[J].電子元器件應用，2013（08）.

[2] 簡獻忠，虞箐，熊曉君，趙虎，居滋培.基于80C51和KEIL C51的LED點陣顯示系統[J] .儀器儀表學報，2015（S1）.

[3] 郭建剛，洪欽.單片機在數字電視監控中的應用[J].有線電視技術，2014（17）.

[4] 劉明，朱其剛，李世光.基于CAN總線驅動器PCA82C250的多主結構分布式工業測控系統的應用研究[J].電氣自動化，2016（02）.