基于Proteus的公交車(chē)液晶顯示報站系統的設計與仿真

摘 要： 在嵌入式系統軟硬件設計仿真平臺Proteus 的基礎上設計了公交車(chē)液晶顯示報站系統。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(guò)漢字取模軟件生成漢字點(diǎn)陣，采用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現了康定城第2 路公交車(chē)單線(xiàn)方向的報站仿真。

1 引 言

公交車(chē)對提升城市形象、促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。但在我國偏遠的西部和經(jīng)濟還不太發(fā)達的一些地方，公交車(chē)的發(fā)展還明顯跟不上人們日益增長(cháng)的物質(zhì)需求，如2009 年3 月，康定縣才成為四川藏區第一個(gè)開(kāi)通公交服務(wù)的城市。對于我國二級以下的城市，目前公交車(chē)報站的情況大多還存在以下問(wèn)題： ①沒(méi)有自動(dòng)報站，實(shí)行人工報站;②有自動(dòng)報站，卻停留在單一的語(yǔ)言報站上;③LED站臺數字編號(比如002) 顯示;④LED 漢字顯示屏，但屏幕顯示內容單一。這些在乘客對路線(xiàn)不熟悉或在乘車(chē)擁擠的情況下，勢必會(huì )給乘客帶來(lái)不便。本文設計了公交車(chē)報站系統液晶顯示漢字的控制電路，并在Proteus 仿真平臺上完成了模擬。

2 Proteus 介紹

Protus ISIS 是英國Labcenter 公司開(kāi)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(單片機應用系統、ARM 應用系統) 軟硬件設計仿真平臺，支持主流單片機系統的仿真并集SPICE 分析于一身，把用戶(hù)編寫(xiě)的應用程序下載到微處理器(MCU) 中，結合外界連線(xiàn)及模擬、數字電路對微處理器進(jìn)行系統邏輯功能的控制。該軟件除了大量的元件庫外，還有常用的虛擬儀器;在編譯調試方面，還支持Keil 和MPLAB 等第三方集成開(kāi)發(fā)工具。

3 報站系統液晶顯示的硬件仿真電路設計

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、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地運用在了儀器儀表和控制系統中。在公交報站系統中，采用LCD 進(jìn)行站名漢字顯示，具有直觀(guān)性，增強了系統的實(shí)用性。

表1 AMPIR 128 ×64 管腳說(shuō)明

本文液晶模塊選用Proteus 中的AMPIRE128 ×64 .其管腳說(shuō)明見(jiàn)表1 ,顯示模式見(jiàn)表2。

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

表2 AMPIR 128 ×64 的顯示方式控制

報站系統液晶顯示的電路連接圖如圖1 所示?？刂齐娐愤x用單片機AT89C51 , 本電路

接高電平，沒(méi)有擴展ROM.將液晶的數據輸入端DB0~DB7 與單片機的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(lái)控制液晶左右屏的顯示。為了便于司機操作，采用4 個(gè)獨立式按鍵對顯示進(jìn)行控制，分別與單片機的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(chē)報站系統液晶顯示仿真電路

4 報站系統液晶顯示的軟件設計

液晶顯示模塊中按字節為單位劃分，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) .同計算機一樣，單片機控制液晶點(diǎn)陣顯示中的數據也是以0和1代碼來(lái)表示的。一般地, 0代表不顯示數據, 1代表有顯示數據，根據編碼的不同，最終會(huì )顯示出不同的字符。顯示器上的顯示點(diǎn)與驅動(dòng)控制芯片中的顯示緩存RAM 是一一對應的，即字模當中的一個(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(lái)顯示。一個(gè)字節對應8 個(gè)點(diǎn)，所以一個(gè)漢字需要32 個(gè)字節來(lái)存儲顯示。漢字字模點(diǎn)陣數據批量生成工具就是運用這個(gè)原理來(lái)實(shí)現漢字編碼的軟件。

本文采用PCtoLCD2002 漢字提取軟件，打開(kāi)窗口，如圖2 所示，設置好字體、字號等格式參數，在漢字輸入區，輸入漢字或其他字符，即得到需要的代碼。將本設計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 區的TA2BL E 表格中，通過(guò)邏輯控制，最終可將代碼讀出到硬件驅動(dòng)電路上，顯示出不同的漢字。

圖2 漢字字模點(diǎn)陣數據批量生成軟件

本設計針對康定城第2 路公交車(chē)，共有7 站，對單邊線(xiàn)路的報站進(jìn)行了仿真。軟件流程圖如圖3 所示。

圖3 程序流程圖

系統上電后，對液晶模塊進(jìn)行初始化，并進(jìn)行清屏。按鍵部分采用掃描法，當檢測到按鍵按下時(shí)，進(jìn)行鍵值判斷，并進(jìn)行相應顯示程序的跳轉，實(shí)現公交報站的功能。整個(gè)程序的詳細流程如下：

Step1 :對LCD 進(jìn)行初始化，即根據系統的需要對液晶控制器的各項參數進(jìn)行設置，顯示開(kāi)關(guān)、顯示起始行、光標位置等設置，再對LCD 所有單元寫(xiě)零清屏后準備顯示。

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

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(chē)!;②K2、K3 按鍵：分別表示上一站和下一站，可方便進(jìn)行站臺調節，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名，如本線(xiàn)路要涉及5 個(gè)站臺(除去起始站和終點(diǎn)站) .而站到了!和下一站是公交線(xiàn)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容的顯示。