基于Proteus的公交車液晶顯示報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

摘 要： 在嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)Proteus 的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了公交車液晶顯示報(bào)站系統(tǒng)。硬件電路包括控制器件AT89C51、顯示模塊LCD 128 ×64 和4 個(gè)操作按鍵。通過漢字取模軟件生成漢字點(diǎn)陣，采用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了康定城第2 路公交車單線方向的報(bào)站仿真。

1 引 言

公交車對(duì)提升城市形象、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。但在我國(guó)偏遠(yuǎn)的西部和經(jīng)濟(jì)還不太發(fā)達(dá)的一些地方，公交車的發(fā)展還明顯跟不上人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求，如2009 年3 月，康定縣才成為四川藏區(qū)第一個(gè)開通公交服務(wù)的城市。對(duì)于我國(guó)二級(jí)以下的城市，目前公交車報(bào)站的情況大多還存在以下問題： ①?zèng)]有自動(dòng)報(bào)站，實(shí)行人工報(bào)站;②有自動(dòng)報(bào)站，卻停留在單一的語(yǔ)言報(bào)站上;③LED站臺(tái)數(shù)字編號(hào)(比如002) 顯示;④LED 漢字顯示屏，但屏幕顯示內(nèi)容單一。這些在乘客對(duì)路線不熟悉或在乘車擁擠的情況下，勢(shì)必會(huì)給乘客帶來不便。本文設(shè)計(jì)了公交車報(bào)站系統(tǒng)液晶顯示漢字的控制電路，并在Proteus 仿真平臺(tái)上完成了模擬。

2 Proteus 介紹

Protus ISIS 是英國(guó)Labcenter 公司開發(fā)的電路分析實(shí)物仿真軟件。該軟件可以提供嵌入式系統(tǒng)(單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、ARM 應(yīng)用系統(tǒng)) 軟硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)，支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真并集SPICE 分析于一身，把用戶編寫的應(yīng)用程序下載到微處理器(MCU) 中，結(jié)合外界連線及模擬、數(shù)字電路對(duì)微處理器進(jìn)行系統(tǒng)邏輯功能的控制。該軟件除了大量的元件庫(kù)外，還有常用的虛擬儀器;在編譯調(diào)試方面，還支持Keil 和MPLAB 等第三方集成開發(fā)工具。

3 報(bào)站系統(tǒng)液晶顯示的硬件仿真電路設(shè)計(jì)

液晶顯示器(Liquid Crystal Display ,LCD)具有體積小便于攜帶、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地運(yùn)用在了儀器儀表和控制系統(tǒng)中。在公交報(bào)站系統(tǒng)中，采用LCD 進(jìn)行站名漢字顯示，具有直觀性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。

表1 AMPIR 128 ×64 管腳說明

本文液晶模塊選用Proteus 中的AMPIRE128 ×64 .其管腳說明見表1 ,顯示模式見表2。

根據(jù)表1 完成硬件電路的連接，根據(jù)表2 完成軟件部分液晶驅(qū)動(dòng)程序。

表2 AMPIR 128 ×64 的顯示方式控制

報(bào)站系統(tǒng)液晶顯示的電路連接圖如圖1 所示。控制電路選用單片機(jī)AT89C51 , 本電路

接高電平，沒有擴(kuò)展ROM.將液晶的數(shù)據(jù)輸入端DB0~DB7 與單片機(jī)的P0 口相連，將P2. 0 ,P2. 1 , P2. 2 分別與液晶的E , RW , RS 端連接，P2. 4 和P2. 3 分別和CS1 和CS2 端連接，用來控制液晶左右屏的顯示。為了便于司機(jī)操作，采用4 個(gè)獨(dú)立式按鍵對(duì)顯示進(jìn)行控制，分別與單片機(jī)的P1. 0~ P1. 3 相連，分別代表4 種功能： 起點(diǎn)站、上一站、下一站和終點(diǎn)站。

圖1 公交車報(bào)站系統(tǒng)液晶顯示仿真電路

4 報(bào)站系統(tǒng)液晶顯示的軟件設(shè)計(jì)

液晶顯示模塊中按字節(jié)為單位劃分，單個(gè)屏幕中，共分為8 個(gè)頁(yè)，每頁(yè)為8 行，而每一行為64個(gè)位(即64 列) .同計(jì)算機(jī)一樣，單片機(jī)控制液晶點(diǎn)陣顯示中的數(shù)據(jù)也是以0和1代碼來表示的。一般地, 0代表不顯示數(shù)據(jù), 1代表有顯示數(shù)據(jù)，根據(jù)編碼的不同，最終會(huì)顯示出不同的字符。顯示器上的顯示點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)控制芯片中的顯示緩存RAM 是一一對(duì)應(yīng)的，即字模當(dāng)中的一個(gè)位代表LCD 顯示中的一個(gè)像素點(diǎn)，取點(diǎn)方式為從左到右，自上到下的順序。這里采用16 ×16 的點(diǎn)陣輸出顯示每個(gè)漢字，那么就需要屏幕上的256 個(gè)點(diǎn)組成的方塊來顯示。一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)8 個(gè)點(diǎn)，所以一個(gè)漢字需要32 個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)顯示。漢字字模點(diǎn)陣數(shù)據(jù)批量生成工具就是運(yùn)用這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)漢字編碼的軟件。

本文采用PCtoLCD2002 漢字提取軟件，打開窗口，如圖2 所示，設(shè)置好字體、字號(hào)等格式參數(shù)，在漢字輸入?yún)^(qū)，輸入漢字或其他字符，即得到需要的代碼。將本設(shè)計(jì)所涉及的漢字用軟件取模批量生成16 ×16 點(diǎn)陣代碼，放入ROM 區(qū)的TA2BL E 表格中，通過邏輯控制，最終可將代碼讀出到硬件驅(qū)動(dòng)電路上，顯示出不同的漢字。

圖2 漢字字模點(diǎn)陣數(shù)據(jù)批量生成軟件

本設(shè)計(jì)針對(duì)康定城第2 路公交車，共有7 站，對(duì)單邊線路的報(bào)站進(jìn)行了仿真。軟件流程圖如圖3 所示。

圖3 程序流程圖

系統(tǒng)上電后，對(duì)液晶模塊進(jìn)行初始化，并進(jìn)行清屏。按鍵部分采用掃描法，當(dāng)檢測(cè)到按鍵按下時(shí)，進(jìn)行鍵值判斷，并進(jìn)行相應(yīng)顯示程序的跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)公交報(bào)站的功能。整個(gè)程序的詳細(xì)流程如下：

Step1 :對(duì)LCD 進(jìn)行初始化，即根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)液晶控制器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，顯示開關(guān)、顯示起始行、光標(biāo)位置等設(shè)置，再對(duì)LCD 所有單元寫零清屏后準(zhǔn)備顯示。

Step2 :掃描P1 端口，等待按鍵的按下，進(jìn)行鍵值判斷，不同的按鍵對(duì)應(yīng)不同的分支：

①K1 按鍵：表示是起始站，顯示歡迎詞，在LCD 上固定顯示：歡迎您乘坐康定城第2 路公交車!;②K2、K3 按鍵：分別表示上一站和下一站，可方便進(jìn)行站臺(tái)調(diào)節(jié)，在LCD 上顯示：1 # 站到了! 下一站2 # .其中1 # 和2 # 分別是本站和下一站的站臺(tái)名，如本線路要涉及5 個(gè)站臺(tái)(除去起始站和終點(diǎn)站) .而站到了!和下一站是公交線路中各站都要顯示的，則固定顯示，故按鍵改變的只是模塊的左半屏上半部分和右半屏下半部分內(nèi)容的顯示。