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摘要：数字化信息显示器是一个将存储在计算机中的信息可以在一个硬件设备上显示的装置。数字化信息显示器通过自带的GPS定位器，获取持有此物者的地理位置信息，利用51单片机的串行通信接口来实现串口通信，将此地理位置信息传递给远程控制设备，远程控制设备则可以返回控制信息，在接通电源的情况下使得数字化信息显示器上的led亮起不同的颜色。

关键词：51单片机；串口通信；GPS定位器

1.装置硬件设计概述

系统由远程控制设备模块、系统硬件模块两个模块组成。

系统硬件模块主要由GPS定位器模块、51单片机模块、以及led灯、控制开关和其他组装部件模块组成。

控制信息由远程控制设备生成，通过系统硬件模块中的GPS定位器判断位置信息并且通过51单片机串行通信接口返回位置信息给远程控制设备，远程控制设备中的数据库模块存储了许多地理位置信息，并且将这些数据进行了分组，远程控制设备接受传递的地理位置信息后，通过串行通信接口传递分组信息给51单片机来控制系统硬件该点亮什么颜色的led灯。持有数字化信息显示器者，只需按下led灯开关键即可。模块设计示意图如下：

1.1GPS信号接受方案选择

共有两种方案。方案一：了解GPS芯片的原理，完成GPS接受芯片设计，接着以芯片相关设计参数为基础，安装天线和外围电路等。显然这种方案缺点有很多，第一就是了解GPS芯片耗费时间精力多，第二外围电路的焊接复杂，容易出现虚焊、引脚脱落等问题，第三，GPS芯片售价高，会增加整个装置制作成本。方案二：直接购买GPS集成模块，其性能稳定，无需人为去焊接其外围电路，使用方便。价值价格便宜，可以为数字化信息显示器的制作降低成本。综上所述，选择方案二更为理想。

1.2单片机模块的选择

51单片机是一个8位单片机，轻巧、容易上手。与STM32单片机相比，学习起来轻松快速，同时可以降低设计程序的时间成本，并且它拥有丰富的指令控制系统和许多的逻辑位操作功能。51单片机从硬件到软件都拥有一系列功能齐全的处理器。可以实现传送、清零、置位、测试、位的逻辑运算等一系列操作，十分符合本装置的设计需求。最重要的是它具有乘法和除法指令，相较于其他8位单片机编写程序时更加方便。系统硬件实现通信距离长，而51单片机传输线少，进而减少传输成本。

1.3按键选择

市场上使用形式最多的键盘形式主要有两种，分别为独立键盘以及矩阵键盘。独立键盘在硬件电路上比矩阵键盘简单，并且在程序编写上也比矩阵键盘简单。虽然矩阵键盘更加节省端口资源，但是系统硬件设计所需按键数量少，且为方便到电路连接以及简化程序编写，使用独立键盘是最佳的选择。

2. 软件设计概述

软件设计部分主要分为三个部分，分别是串口通信设计模块、静态数据库模块、程序编写模块三部分。

利用编写一个串口通信程序，这个通信软件可以传递GPS获取的地理位置信息以及远程控制设备发送的控制信息。利用MySQL软件设计一个静态的数据库，存储地理位置信息，以及区域划分信息。使用语言编写一个校验函数，用来连接静态数据库与串口通信软件。设计思路如图2：

其中程序编写模块即编写一个校验函数，首先需要读取静态数据库中的文件；接着将静态数据库文件中的数据进行分组，然后将接受的GPS地理位置信息进行字符串匹配，判断此地理位置为哪个风险级别的地区；最后生成一个反馈参数，来控制数字化信息显示中led灯亮起的颜色。设计思路如下图：

3. 结语

数字化信息显示器，灵活的结合了逻辑电路技术、程序设计技术和数据库技术。该装置作为一个载体来显示计算机中数字化信息，制作成本低，使用起来也很方便。

数字化信息显示器可用于多种场景，例如我们可以将一个旅游景点划分为危险，安全，存在安全隐患，三个区域，可以面向不熟悉的旅客或者还没有安全意识的小孩使用，用来防止旅客进入不熟悉的旅游景点进入危险或者存在危险隐患的地带，用来给还没有安全意识的小孩子一个警报，让他们不进入到危险地带，保证安全。此装置还可以运用到施工地带，将施工地带划分为危险，存在危险隐患和安全三个不同的危险系数的地带，用来提醒施工人员是否可以正常施工或者根据不同危险系数采取不同的预防危险措施。另外，在疫情如此肆虐的时代，人们出入各种场所都需要提供场所码，而数字化显示器则可以通过LED灯的颜色变化来体现健康码的颜色状况，相较于频繁地拿出手机扫一扫而言，此装置只需持有者按下电源键即可，使用起来更加的便捷，同时也能有效解决老人和小孩因不会使用手机而无法及时出示健康码的一大难题。综上所述，数字化信息显示器拥有可观的市场价值和社会意义。

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基金项目：

本文系2022年湖南省大学生创新创业训练计划项目，项目名称：健康码虚拟承载器，项目编号：S202212651016。

作者简介：

钟鑫（2002-），女，汉族，湖南常德人，本科在读，研究方向：计算机科学与技术。

黄雪晴（1991-），女，汉族，湖南长沙人，硕士，讲师，研究方向：大学生创新创业教育。