基于AVR的太阳能高速公路智能电子显示屏设计

统的各项参数进行调整；④ 此外ATMEGA128还用于采集时钟模块的计时信息，以对LCD屏上的信息作出及时的更新。

2．超声波检测模块

图2 超声波检测模块框图

如图2所示，为该系统的超声波检测模块框图。该部分由ATMEGA8、无线发射、超声波传感器和太阳能供电副模块组成。之所以选用ATMEGA8，是因为在此模块中功能相对主控模块比较简单，而ATMEGA8与ATMEGA128相比功能上并没有减少，同时其内部的FLASH和SRAM也足够此模块使用，同时采用ATMEGA8节约了成本，简化了电路的设计。该部分主要对距离LED电子显示屏200米区域处的车辆进行检测，当有车经过时产生检测信号，该信号经无发射部分传送给主控模块。

设计中各个部分的作用为：① ATMEGA8负控制超声波传感器和无线发射的工作状态；② 无线发射用于向主控模块发送车辆检测信号；③ 超声波传感器向外发射超声波，遇到障碍物时返回；④ 太阳能供电副模块负责为该部分提供能源。

该模块工作原理为：超声波传感器向外发射超声波，当超声波遇到障碍物时返回，在程序中统计该次超声波发射和返回的时间，并将此时间保存起来；当区域内没有车辆经过时，超声波每次发射和返回的时间保持不变，ATMEGA8对此不做处理，超声波传感器继续向外发射超声波，当有车辆经过时，超声波发射和返回的时间变短，此时ATMEGA8将车辆信号送往无线发射部分，经无线发射发送至主控模块。

3．太阳能供电模块

图3 太阳能供电模块框图

如图3所示为该系统中的太阳能供电模块框图。该模块主要是将太阳能转化为电能，为整套系统提供能源。由太阳能电池板、DC/DC降压模块、脉冲充电模块、锂电保护模块、锂电池和同步整流升压模块组成。

设计中各个部分的作用为：① 太阳能电池板负责采集太阳光，将太阳能转化为电压输出；② DC/DC降压模块用于对太阳能电池板的输出电压进行降压；③ 脉冲充电模块用于对设计中的锂电池充电；④ 锂电池保护模块对锂电池进行充电时的保护，延长锂电池的寿命；⑤ 锂电池用于储存电能和为系统提供能源；⑥ 同步整流升压模块对锂电池的电压升压，以供整套系统使用。

该模块工作原理为：太阳能电池板采集太阳光，将光能转化为电压输出，该电压经DC/DC降压模块之后输出稳定的5V电压，之后通过脉冲冲模块对锂电池进行充电。当外界光线很强时，太阳能电池板产生的电流较大，此时该电流一部分用于给锂电池充电，另一部分经过同步整流升压模块之后给整套系统提供能源，而当外界光线较弱时，太阳能电池板产生的电流较小，此时系统能源则主要由锂电池提供。

4．LED显示模块

该模块由LED电子显示屏和CH452组成。ATMEGA128通过CH452控制LED显示屏刷屏显示当前时间和提示信息，此外还可进行分级亮度调整。

5．LCD调整模块

该模块由LCD显示屏和按键组成。该模块主要是通过按键对各项系统参数进行调整，并将调整后的信息及时的在LCD屏上显示。

6．时钟模块

该模块主要由DS1302时钟芯片和DS32KHZ温补晶振组成。该模块主要是用于提供系统时间。

7.资源配置

3.3系统软件架构

在该系统中采用了两种型号的单片机，ATMEGA128作为主控模块的单片机而ATMEGA8作为超声波检测模块的单片机。在主控模块中，软件模块主要包括初始化、LCD屏显信息、周围环境亮度检测、LCD调整模块系统参数设定以及LED刷屏显示五个部分组成；在超声波检测模块中，软件模块主要包括初始化和区域内车辆检测两个模块。

3.4 系统软件流程

1．主控模块程序流程图

图4 主控模块程序流程图

如图4所示为该系统主控模块程序流程图。上电之后进行初始化操作，包括ATMEGA128定时器和中断的初始化、LED显示屏的初始化、LCD显示屏的初始化以及实时时钟芯片DS1302的初始化。之后主程序开始运行，首先在LCD屏上显示出相应的系统信息，包括当前系统时间、有无车辆经过以及LED屏已亮时间等信息。然后对周围环境的亮度进行检测，以便对LED屏的亮度级别做出相应的调整。接着检测LCD调整模块是否有调整动作，包括