基于BP電梯控制系統(tǒng)的液晶顯示漢化的開發(fā)

摘  要：本文是對(duì)德國奔克公司研制的BP電梯控制系統(tǒng)的液晶顯示系統(tǒng)進(jìn)行漢化開發(fā)的介紹,詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的硬件開發(fā)、軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)等方面問題。文中對(duì)英文HD44780液晶顯示模塊、帶中文字庫的中文液晶顯示模塊OCMJ 4X8以及ATMEL公司的最新系列AVR單片機(jī)之一——AT90S8515做了一定的介紹。?
關(guān)鍵詞：漢化   電梯控制系統(tǒng)   液晶顯示

1  引言?

    本文所介紹的開發(fā)依托于德國奔克公司BP電梯控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的顯示器采用HD44780字符型液晶顯示模塊，顯示界面語言采用英語。為了方便在中國的各類電梯用戶，因而開發(fā)了這個(gè)漢化系統(tǒng)，用OCMJ4X8中文液晶顯示模塊替代HD44780字符型液晶顯示模塊，并將界面語言改為中文。
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2  OCMJ4X8中文液晶顯示模塊?

    該模塊的最大特點(diǎn)是它自帶常用的一級(jí)漢字中文字庫，用戶只要向液晶模塊輸入漢字的區(qū)位碼就能在液晶屏上顯示漢字；而且它和計(jì)算機(jī)的接口時(shí)序也非常的簡潔，節(jié)省了計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間。因此，OCMJ 4X8中文液晶顯示模塊是進(jìn)行中文顯示的最佳選擇。?

    OCMJ 4X8的接口協(xié)議為ASK/ANSWER握手方式。ASK=1表示OCMJ忙于內(nèi)部處理，不能接受用戶命令；ASK=0后表示OCMJ空閑等待接收用戶命令。??

3  AVR單片機(jī)——AT90S8515?

    在開發(fā)中我們采用了ATMEL公司的90系列增強(qiáng)RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī)AT90S8515。AVR系列單片機(jī)與MCS51系列單片機(jī)相比，由于它的寄存器文件由32個(gè)通用工作寄存器組成，從而消除了在MCS51系列單片機(jī)中單一累加器A傳輸數(shù)據(jù)的瓶頸現(xiàn)象，從而避免了基于累加器的結(jié)構(gòu)而需要大量程序代碼。AVR單片機(jī)采用了Havard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時(shí)候，就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個(gè)周期執(zhí)行指令，每MHz可實(shí)現(xiàn)1MPIS的處理能力。在其它的CISC以及類似的RISC結(jié)構(gòu)中，外部振蕩器的時(shí)鐘被分頻降低到傳統(tǒng)的內(nèi)部執(zhí)行周期，這種分頻最大達(dá)12倍。AVR單片機(jī)是用一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的，因此它是在8位單片機(jī)中的一種真正的RISC單片機(jī)。??

4  HD44780液晶顯示模塊?

    HD44780液晶顯示模塊屬于字符型液晶顯示模塊，專用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的字符型液晶顯示模塊。它的每一行有20個(gè)顯示位，總共有四行，每個(gè)字符為5X7點(diǎn)陣。該模塊的接口時(shí)序?yàn)镸6800時(shí)序，其特點(diǎn)是讀寫操作時(shí)序是由使能信號(hào)E完成的，E信號(hào)是正脈沖信號(hào)，不操作時(shí)為低電平狀態(tài)，操作時(shí)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖。HD44780接口的主要引腳如下：?

    DB7～DB4 三態(tài) 8位數(shù)據(jù)總線的高4位或4位數(shù)據(jù)總線。?

    DB3～DB0 三態(tài) 8位數(shù)據(jù)總線的低4位。?

    RS 輸入 寄存器選擇信號(hào)。?

    R/W 輸入 讀/寫選擇信號(hào)。?

    E 輸入 使能信號(hào)。?

    HD44780接口部信號(hào)端的邏輯功能組合表如下所示：?

　

　

    表中“1”代表高電平；“0”代表低電平；“downedge”代表下降沿。?

    表格中的BF為液晶模塊和計(jì)算機(jī)的握手信號(hào)，當(dāng)BF=1時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì)液晶模塊不能進(jìn)行任何操作，此時(shí)液晶模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作；只有當(dāng)BF=0時(shí)，計(jì)算機(jī)才可以向液晶模塊進(jìn)行讀寫操作。標(biāo)中的AC為液晶模塊的地址指針計(jì)數(shù)器，它能夠反映出顯示屏上當(dāng)前的光標(biāo)位置，其實(shí)光標(biāo)的當(dāng)前位置就是液晶模塊內(nèi)部的DDRAM地址。HD44780液晶顯示模塊共有8條指令。?

5  硬件設(shè)計(jì)?

    硬件框圖右圖所示：

　

　

    開發(fā)的最終目的是要將HD44780從BP系統(tǒng)上取消，而只利用它們之間的接口。由于BP電梯控制系統(tǒng)內(nèi)嵌的軟件僅支持英文液晶顯示器HD44780的指令系統(tǒng)。因此，必須開發(fā)一塊硬件接口板，截獲BP控制系統(tǒng)發(fā)送來的英文信息，并使該接口板支持中文液晶顯示模塊OCMJ4X8的指令系統(tǒng)。該接口板服務(wù)與硬件框圖中的“信號(hào)采集處理系統(tǒng)”的部分。在系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，我們對(duì)控制系統(tǒng)的內(nèi)嵌軟件是未知的。因此，接口板不僅扮演了HD44780的角色，還肩負(fù)著信號(hào)采集處理的重任，對(duì)采集到的信息經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成中文信息，隨后用OCMJ的指令系統(tǒng)將其輸出到中文液晶顯示模塊，所以整個(gè)系統(tǒng)就包括BP控制系統(tǒng)的信息源、信息采集和處理系統(tǒng)、中文菜單存儲(chǔ)系統(tǒng)、中文顯示系統(tǒng)四個(gè)部分。具體的電路如圖二所示。圖中74LS273芯片用來鎖存BP發(fā)送過來的信息；74LS373用來反饋忙信息，當(dāng)BP處于讀狀態(tài)時(shí)，由E信號(hào)和W/R信號(hào)聯(lián)合控制選通74LS373，給BP控制系統(tǒng)反饋忙標(biāo)志信號(hào)；單片機(jī)AT90S8515是信息采集和處理中心；EPROM 27512存儲(chǔ)有大量的中文菜單信息；數(shù)據(jù)串行輸入74LS164，并從其并行口將數(shù)據(jù)送往OCMJ4X8中文液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，移位脈沖由軟件產(chǎn)生。

6  軟件設(shè)計(jì)?

    程序框圖如圖3所示：?

 

　

    編制程序的難點(diǎn)在于兩個(gè)方面。難點(diǎn)之一是采用什么方式觸發(fā)單片機(jī)采集BP向HD44780寫入的數(shù)據(jù)。當(dāng)在BP系統(tǒng)的控制面板上進(jìn)行按鍵操作時(shí)，BP就會(huì)與HD44780進(jìn)行信息交換。采用查詢方式時(shí)，是對(duì)BP控制系統(tǒng)發(fā)送過來的使能信號(hào)E進(jìn)行查詢，當(dāng)E信號(hào)為高電平時(shí)，說明BP對(duì)HD44780進(jìn)行讀寫操作，于是程序進(jìn)入讀寫操作的判別。如果是讀操作，則程序必須反饋給BP忙標(biāo)志BF值；如果是寫操作，則必須采集接口數(shù)據(jù)總線上的值（讀操作或?qū)懖僮饔蒞/R信號(hào)線區(qū)別）。這時(shí)必須給CPU設(shè)定查詢時(shí)間，根據(jù)實(shí)際按鍵操作特點(diǎn)，CPU總的查詢時(shí)間設(shè)定為約100ms。這樣CPU每隔約100ms查詢一次，若沒有采集到使能信號(hào)E為高電平，則置出錯(cuò)標(biāo)志，CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行其它的任務(wù)。但程序的實(shí)際運(yùn)行狀況看，系統(tǒng)不能完整的采集到所有BP發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。故查詢方式不能被采用。另外一種觸發(fā)方式就是中斷，利用使能信號(hào)E的高電平觸發(fā)中斷INT1。實(shí)際應(yīng)用表明中斷方式能完全采集到數(shù)據(jù)，實(shí)際上也正是利用了中斷的靈活性。在編制中斷子程序時(shí)，主要考慮了中斷子程序最多能完成的任務(wù)量，否則會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的完整性。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，中斷子程序最多只能完成對(duì)AVR單片機(jī)I/O口的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)保存的工作。難點(diǎn)之二是表格的編制。由于電梯的菜單多達(dá)上千句，為了能得到最短的查表時(shí)間，以達(dá)到數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、顯示的緊密配合，否則會(huì)導(dǎo)致OCMJ中文顯示跟不上BP上按鍵操作要求更改屏幕顯示信息的要求，所以精心構(gòu)造查表程序。由于篇幅限制，具體程序略。??

7  抗干擾設(shè)計(jì)?

    采用了軟件和硬件兩方面的抗干擾措施。由于AVR單片機(jī)本身就具有看門狗電路，所以在軟件編制時(shí)，在軟件中加入看門狗復(fù)位。一但程序由于干擾進(jìn)入混亂狀態(tài)，就可以利用看門狗進(jìn)行程序復(fù)位；另外一個(gè)就是利用軟件濾波；再一個(gè)就是保護(hù)中斷現(xiàn)場。硬件抗干擾措施主要是在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)考慮抗干擾。地線設(shè)計(jì)時(shí)將地線加粗、將地線構(gòu)成閉環(huán)路；對(duì)易受干擾地信號(hào)線與信號(hào)源之間加入地線屏蔽；對(duì)印刷板入口處地電源線和地線之間并接退耦電容；集成芯片上加去耦電容，電容值可取0.01μf。??

8  結(jié)論?

    帶來本系統(tǒng)給操作、調(diào)試、維護(hù)人員提供了方便易讀的中文電梯控制系統(tǒng)菜單，使他們可以正確而快速地進(jìn)行電梯參數(shù)設(shè)置和故障分析，提高調(diào)試的安全性、可靠性；縮短了調(diào)試時(shí)間，提高了工作效率。??

參考文獻(xiàn)?

［1］王幸之，王雷，等編著.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)［M］.北京航空航天大學(xué)出版社 2000年2月第一版?
［2］宋建國主編.AVR單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.1998年10月第一版北京航空航天大學(xué)出版社?
［3］李維提，郭強(qiáng)編著.液晶顯示應(yīng)用技術(shù)［M］.2000年3月第一版電子工業(yè)出版社
［4］肇慶市奧可拉液晶顯示器有限公司［S］.OCMJ系列中文液晶顯示模塊說明書