基于Proteus的公交车液晶显示报站系统的设计与仿真.doc
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1、摘 要在嵌入式系统软硬件设计仿真平台Proteus的基础上设计了公交车液晶显示报站系统。硬件电路包括控制器件AT89C51、显示模块AMPIRE12864和4个操作按键。通过汉字取模软件生成汉字点阵,实现了天津市第35路公交车单线方向的报站仿真。本系统是以单片机的基本语言C语言来进行软件设计,51的编程语言常用的有二种,一种是汇编语言,一种是C 语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强,复杂一点的程序就更是难读懂,而C 语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当,但可读性和可移植性却远远超过汇编语言,而且C 语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。对于开发周期来说,
2、中大型的软件编写用C 语言的开发周期通常要小于汇编语言很多。综合以上C 语言的优点,我在学习时选择了C 语言指令的执行速度快,节省存储空间。为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运作。关键词:公交车报站系统;Proteus;AT89C51;AMPIRE12864ABSTRACT The LCD Bus Stop Announcement system have been designed based on Proteus software,an embedded system hardware and software simu
3、lation platformThe hardware circuits includes the control device AT89C51,display module AMPIRE 128 64 and 4 operation buttonVia Chinese modulus software togenerate Chinese characters lattice,and using C language,the simulation of No35 bus-stop-reportingin oneway direction was realized in the Tianjin
4、 city This system edits collected materials the language to proceed with single the basic language of a machine the software designs, the instruction carries out the speed quick, save memory. For the sake of easy to expand with the design adoption mold a logic for turning construction, making proced
5、ure designing relation that change, software more shorter and more easier to understand. Make hardware control in software descended to moderate the operation.Key words:busstopreporting system;Proteus;AT89C51;AMPIRE12864前 言公交车对提升城市形象、促进社会经济发展起到积极推动作用。但在我国偏远的西部和经济还不太发达的一些地方,公交车的发展还明显跟不上人们日益增长的物质需求,如2
6、009年3月,康定县才成为四川藏区第一个开通公交服务的城市。对于我国二级以下的城市,目前公交车报站的情况大多还存在以下问题:没有自动报站,实行人工报站;有自动报站,却停留在单一的语言报站上;LED站台数字编号(比如002)显示;LED汉字显示屏,但屏幕显示内容单一。这些在乘客对路线不熟悉或在乘车拥挤的情况下,势必会给乘客带来不便。本文设计了公交车报站系统液晶显示汉字的控制电路,并在Proteus仿真平台上完成了模拟。首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。本系统是以单片机的基本语言C语言来进行软件设计,可读性和可移植性强。正文中首先简单描述系统硬件工作原理,且附以系统硬件设计
7、框图,论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并具体描述了AT89C51和液晶模块AMPIRE12864连接电路的软、硬件调式。阐述了程序的流程和和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合,以硬件为基础,来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。目 录第一章 绪论1 1.1课题背景及研究意义1 1.1.1 课题背景1 1.1.2 研究意义1 1.2报站器的动态发展趋势2 1.3本文主要内容2 第二章 硬件电路设计4 2.1硬件电路设计思路和框图4 2.2芯片AT89C514 2.2.
8、1芯片简介4 2.2.2管脚说明5 2.3液晶模块AWPIRE128646 2.4仿真电路设计10 第三章 系统软件设计12 3.1系统流程图设计12 3.2Proteus ISIS仿真系统基本知识133.2.1系统概述13 3.2.2进入Proteus ISIS143.2.3Proteus工作界面及窗口说明143.2.4Proteus绘图流程举例14 3.3KEIL Cx51软件的使用16 3.3.1创建项目16 3.3.2为项目新建文件173.3.3生成.HEX文件18 3.4汉字字模提取18 3.5程序功能说明20 3.5.1LCD的初始化20 3.5.2写命令20 3.5.3写数据20
9、 3.5.4汉字显示21 3.5.5主程序23 3.6仿真结果23第四章 结论28 参考文献29附录30谢辞42 天津工业大学2011届本科毕业设计(论文) 第一章 绪论1.1课题背景及研究意义1.1.1课题背景从1831英国人沃尔特汉考克为他的国家制造出了世界上第一辆装有发动机的公共汽车起,到今天,公交车已经历经了将近200年的发展过程。从最初的“闷罐头”到如今配套的空调系统;从专人售票到无人售票;从人工报站到半自动语音报站,公交车向着越来越人性化的方向发展。 单片机体积小,重量轻,具有很强的灵活性而且价格便宜,得到越来越广泛的运用,例如工业控制领域、家电产品,智能化仪器仪表,计算机外部设备
10、,特别是机电一体化产品中都有重要的用途。20世纪80年代中期,Intel公司将8051内核使用权以专利互换或出售的形式转给世界许多著名IC制造厂商,这样8051就变成有众多制造厂商支持的,发展出上百个品种的大家族。到目前为止,其它任何一个单片机系列均未发展到如此的规模。正因为51单片的运用是如此广泛,因此学习单片机的运用是非常重要的。学好单片机也是学习其他嵌入式控制器如ARM、DSP的基础,任何嵌入式控制器都离不开单片机种所涵盖的如中央处理器,定时器、中断控制器,IO口控制器, 串行通讯控制器,I2C总线控制器,片内外存储控制器,汇编语言,C语言,操作系统的概念。因此说学好单片机,再去学习其他
11、嵌入式控制器如ARM、DSP是比较简单的。可以说学好单片机是其它进阶微处理器的一个台阶。1.1.2研究意义 随着城市化进程的加快,公交车作为城市建设的基础设施之一,仍然是绝大多数出行者的首选交通方式。传统由乘务人员人工报站,该方式由于效果太差和工作强度太大,在绝大多数城市已经被淘汰。随着科学技术的日益发展和进步,微型计算机已经在很多领域得到广泛应用。LCD与微机技术结合,比传统的LED显示效果更佳。结合公交车报站的使用特点和运营环境,设计一种由单片机控制、LCD显示的公交车报站显示系统。公交车报站显示系统的设计应用单片机,LCD显示,使到站信息及提示信息以显示的方式告知市民,为市民提供人形化、
12、完美的服务。1.2报站器的发展趋势公共汽车行驶在现代文明程度高的市区,它是一道流动的风景线,因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器,电子显示路牌,无人售票装置,前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及。公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位,它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站有三种方式,一种是利用GPS全球卫星定位系统的公交车报站系统,在司机座位后面隔板上,安装了一台15英寸的液晶电视和 GPS信号接收器,安装了这套设备后,公交车在语音报站的同时,通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕,这样如果没听清报站的话,通过显示屏
13、,乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时,调度中心将会给公交车发出相应的信息,以短信的形式传送到显示屏上,同时车载台会发出相应的提示音;驾驶员也可以通过相应的工具进行回复。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用,国内也有此类产品的研制开发,其功能强大,系统稳定,但其投资昂贵,尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式,而它们都离不开司务人员,加大司乘人员的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制,经常出现错报,误报的情况。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适,安全、便捷的乘车环境,对于公交企业来说,不仅是应尽的责任,亦是不断追求的目标。1.3
14、本文主要内容本文系统的阐述了公交车报站器的相关知识,介绍了该课题的硬件电路的设计,说明了单片机89C51和液晶显示模块AMPIRE12864的功能,以及如何使用相关仿真软件Proteus和Keil Cx51进行课题的电路仿真。本文分为四个主要章节,其主要内容分别是:第一章 ,简要介绍了课题研究的相关背景和意义,公交车报站器的发展趋势和本论文的主要内容。第二章 ,主要介绍了课题的硬件电路设计方案,相关芯片AT89C51的使用,液晶显示模块AMPIRE12864的指令说明和硬件电路连接图。第三章 ,主要介绍课题的系统流程图设计,仿真软件Proteus和Keil Cx51的使用,以及课题的软件程序说
15、明和仿真结果。第四章 ,总结课题的相关内容,说明设计的意义和存在的缺陷。第二章 硬件电路设计2.1硬件电路设计思路和框图公交车液晶报站显示主要解决汉字的液晶显示和按键报站1-4。LCD液晶显示模块AMPIRE12864可以显示字母、数字符号、中文字型及自定图形,只要一个最小的微处理系统,将液晶显示模块的I/O设备直接与之连接,就可以进行控制液晶显示器和数据传输,从而达到理想的显示效果。使用P2口给液晶显示器提供控制信号,P0口给液晶显示器传送数据。由于公交车报站系统有起始站、终点站、上一站和下一站的差别,所以4个采用独立式按键分别进行控制,按键电路从P1口输入信号。系统设计框图如图2-1所示。
16、主要采用单片机的最小系统AT89C51、LCD液晶显示模块AMPIRE12864及外围电路组成。图2-1 系统设计框图2.2芯片AT89C512.2.1芯片简介 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功
17、能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.2.2管脚说明 AT89C51的引脚排列如图2-2所示。图2-2 AT89C51引脚排列图 下面对设计中用到的管脚进行简要的介绍: P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流。 RS
18、T:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。2.3液晶模块AWPIRE12864 液晶显示器件(LCD)独具的低压、微功耗特性使他在单片机系统中特得到了广泛的应用,常用的液晶显示模块分为数显液晶模块、点阵字符液晶模块和点阵图形液晶模块,其中图形液晶模块在我国应用较为广泛,因为汉字不能像西文字符那样用字符模块即可显示,要想显示汉字必须用图形模块。选择LCD液晶显示模块AMPIRE12864的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,图形液晶显示显示器如图2-3所示。 图2
19、-3 LCD电路图 其引脚功能如表2-1所示5。 表2-1 AMPIRE12864管脚说明序号管脚名称功 能1CS1左半屏片选端,低电平有效2CS2右半屏片选端,低电平有效3GND地4VCC逻辑电源5V0调节对比度6RS数据/指令控制信号:1为数据输入,0为指令输入7R/W数据/指令读写控制信号:1为读出,0为写入8E允许控制信号,R/W为0时,E信号下降沿锁存DB7DB0916DB0DB7数据总线17RST复位信号,低电平有效18Vout驱动电压 其指令描述如下: (1)显示开/关设置 CODE:R/W RS IDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 LLLLHHHH
20、HH/L 功能:设置屏幕显示开/关。 DB0=H,开显示;DB0=L,关显示。不影响显示RAM(DD RAM)中的内容。 (2)设置显示起始行 CODE:R/W RS IDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHH行地址(063) 功能:执行该命令后,所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的,该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器,起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能,用于显示行扫描同步,当扫描完一行后自动加一。 (3)设置页地址 CODE:R/W RS IDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB
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