［摘要］本装置是基于单片机控制的一种正确率高、低成本的能够与计算机实现通信的电子动态显示器。首先在计算机上通过编程实现模拟信号的发出，该信号用来模拟列车相关的状态信息。然后通过通信接口与单片机进行通信，单片机接收来自计算机的模拟信号，经过处理，将模拟信号转换成LED显示屏可以接受的信号，LED显示屏接受单片机的控制信号并显示需要的信息，以此达到所需信息的有效控制。
［关键词］模拟信号； RS232串口通信； 单片机； A/D转换； 列车信息； LED显示屏； 列车信息的有效控制
［作者简介］师永刚，上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海松江，201620 ；李天宝，上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海松江，201620 ；丁泽仑，上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海松江，201620；杨林，上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海松江，201620
［中图分类号］ U293.25 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）01-0040-0003
近年来城市轨道交通行业发展迅猛，乘客对列车舒适性有了更高的要求。目前城市轨道交通运营车辆提供给旅客的站点信息主要采用广播、简单的LED显示灯和静态站点线路图三种形式。这三种形式不能清楚明了地为乘客提供站点信息，而且出错率高，效率低下，存在资源浪费，提供信息单一等缺点。而基于单片机的车内动态站点信息显示器是一种低功耗、信息容量大、低成本的新型装置。这种新型装置提高了列车信息实时发布的能力，减少了车内其他装置使用率，避免乘客对列车运营信息的误判，使整个运营更加灵活有效，增添乘客的舒适度，而且还能节省运营成本，提高经济效益，减少工作人员的劳动强度等。
一、概述
（一）轨道交通车内电子动态站点显示器概述
城市轨道交通车内电子动态站点显示器是对现有指示装置进行一种改进与创新。轨道交通车内电子动态站点显示器的创新点：（1）实现一种图形丰富、色彩分明、直观易懂的地铁列车运行站点信息的电子显示屏。（2）本项目中将模拟预留与列车通信的接口和功能，基于单片机平台实现一种较为通用的电子显示屏控制方案。
本装置控制采用以单片机为控制中心，计算机为辅助单元，计算机发送模拟的列车运营信息到信号接收器，由单片机进行信号处理，从而实现LED显示屏的顺利显示。
（二）轨道交通车内电子动态站点显示器的实现意义
由于地铁站与站之间的距离长短不一，运行的时间自然也有一定程度的差别，可能会让乘客无法精确计划自己的日程计划以及生活安排，这也给很多每天按时上班的乘客带来一定困扰。外来人员乘坐地铁，需要及时了解情况，因此，需要研究一种能让旅客一目了然的指示乘车信息的显示器，可方便乘客出行，更加有利于乘车秩序的优化。该项目不仅可以为乘客提供简单而有效的乘车信息，也增添了车内空间的利用率，同时美化了车厢，给乘客以舒适感。同时也减少了地铁的维修成本，使运营更加高效。
二、系统设计
（一）硬件设计结构与原理
硬件部分由电源、USB转232、LED显示和MCU控制4部分组成。
硬件部分通过不断接收PC发来的数据，来控制LED灯的显示。
结构方面：
通常完成串口通信，有两种方法，其一是用MAX232芯片，以9针串口输出；另外一种是用PL2303芯片，用USB口输出
这里笔者使用pl2303作为串口转232的主要芯片。这部分是硬件部分的主要部分，其中笔者未使用较为常用的MAX232作为电平转换芯片，其主要原因是9针串口接口现在只有在少部分台式机上才有，而几乎所有的笔记本电脑都没有配置9针串口接口，如果使用MAX232，虽然电路简单了，成本降低了，但是使得设备的兼容性不强。反观PL2303芯片，虽然只是在MAX232上多加了不到5元的成本，却可以不仅完成串口通信，而且可以兼容各种具有USB接口的台式机和笔记本，使设备兼容性变强。故笔者在设计这部分时，经过再三决策，最后选择了如上做法。
为了显示系统的正常工作，笔者在设备中设置了上电Led提示。
本项目使用的是红绿双色LED，LED选用高亮共阳，其中绿色接P0口，红色接P2口，MCU通过对P0、P2的控制来控制LED的亮色。
本部分使用共阳极LED主要是考虑到MCU的P0口对于高电平输出功率较小，可能无法满足8个LED同时点亮的功率，所以设计成MCU低电平有效。为使得动态效果更为明显，笔者使用双色LED等，使得未通过的车站为绿灯，已通过的车站显示红灯，让乘客理解更为方便。
（二）软件部分工作原理介绍
软件部分是本项目第二个主要部分，这部分主要用来显示视频，通过接受列车控制系统传来的列车运行时间和到达时间来发送相应数据，并控制硬件部分的工作。软件主要分为两个部分：
第一部分：视频部分
此部分播放一段在电脑上模拟的视频，在实际应用中可能以电视信号代替。
第二部分：此部分为软件部分中的重点部分，主要是实现列车模拟运营（具体实现如下图）。
从“松江大学城”至“七宝”站，列车到达时间为计时01:00(分钟)（设计者模拟，后同），数字以秒滚动显示（后同），计时开始时，计算机向串口（com3）发送字符"0"，即ASCⅡ码值"48"（十进制）；20秒后发送字符"1"；再20秒后发送字符"2"，计时结束时发送字符"3"，并在屏幕中显示，下一站：徐家汇；依次循环直到列车到达终点站：杨高中路，结束演示。
列车状态动态显示，其中小红点会随着列车的行进不断行进。使得动态效果更为明显。
其中为了演示方便，加入了下面5个控制按钮（图4）：
（三）软件方面相关技术体现
软件部分笔者使用VB来完成程序设计，选用VB的主要原因是在工业控制中，VB对于串口通信兼容性较好，同时，使用控制控件较为方便。VB也大量地在工业控制的上位机中使用作为主要的编程语言，所以，最后笔者使用Vb语言来进行编程。
主要程序包括：
1. 打开视频文件；2.打开图片；3. 时钟初始化静止 （程序略）；4. 串口初始化；5. 判断串口是否连接；6. 定义计时器1初始化程序。
控件部分：
1.继续播放控件
Private Sub Command1_Click()；
Timer1.Enabled = False；
MediaPlayer1.Rate = 1 "播放视频；
MediaPlayer1.play；
End Sub
2.暂停播放控件
Private Sub Command2_Click()；
MediaPlayer1.Stop "停止播放；
End Sub
3.运行控件（程序略）；
4.停止控件（程序略）；
5.退出控件；
Private Sub Command5_Click()；
End
本项目软件部分，主要利用了7个定时器，来控制各阶段的计时及数据的输出，完成了上位机控制的功能。
三、通信部分结构与工作原理介绍
串口通信尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线；（2）发送；（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。
四、结语
本文设计的显示器可实现多种信息方式的显示，在单片机控制的方式下，显示内容的多少根据需要进行增减，秩序进行编程即可实现。系统字符显示稳定、清晰，具有一定的通用性，系统稍做扩展可广泛应用户内户外广告牌显示。
［参考文献］
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