基于BP電梯控制系統的液晶顯示漢化的開發

1 引言?

本文所介紹的開發依托于德國奔克公司BP電梯控制系統，該控制系統的顯示器采用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，因而開發了這個漢化系統，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?

該模塊的最大特點是它自帶常用的一級漢字中文字庫，用戶只要向液晶模塊輸入漢字的區位碼就能在液晶屏上顯示漢字；而且它和計算機的接口時序也非常的簡潔，節省了計算機執行指令的時間。因此，OCMJ 4X8中文液晶顯示模塊是進行中文顯示的最佳選擇。?

OCMJ 4X8的接口協議為ASK/ANSWER握手方式。ASK=1表示OCMJ忙于內部處理，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――AT90S8515?

在開發中我們采用了ATMEL公司的90系列增強RISC內載Flash的單片機AT90S8515。AVR系列單片機與MCS51系列單片機相比，由于它的寄存器文件由32個通用工作寄存器組成，從而消除了在MCS51系列單片機中單一累加器A傳輸數據的瓶頸現象，從而避免了基于累加器的結構而需要大量程序代碼。AVR單片機采用了Havard結構，在前一條指令執行的時候，就取出現行的指令，然后以一個周期執行指令，每MHz可實現1MPIS的處理能力。在其它的CISC以及類似的RISC結構中，外部振蕩器的時鐘被分頻降低到傳統的內部執行周期，這種分頻最大達12倍。AVR單片機是用一個時鐘周期執行一條指令的，因此它是在8位單片機中的一種真正的RISC單片機。??

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、數字、符號等的字符型液晶顯示模塊。它的每一行有20個顯示位，總共有四行，每個字符為5X7點陣。該模塊的接口時序為M6800時序，其特點是讀寫操作時序是由使能信號E完成的，E信號是正脈沖信號，不操作時為低電平狀態，操作時產生一個正脈沖。HD44780接口的主要引腳如下：?

DB7～DB4 三態 8位數據總線的高4位或4位數據總線。?

DB3～DB0 三態 8位數據總線的低4位。?

RS 輸入 寄存器選擇信號。?

R/W 輸入 讀/寫選擇信號。?

E 輸入 使能信號。?

HD44780接口部信號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為液晶模塊和計算機的握手信號，當BF=1時，計算機對液晶模塊不能進行任何操作，此時液晶模塊正在進行內部操作；只有當BF=0時，計算機才可以向液晶模塊進行讀寫操作。標中的AC為液晶模塊的地址指針計數器，它能夠反映出顯示屏上當前的光標位置，其實光標的當前位置就是液晶模塊內部的DDRAM地址。HD44780液晶顯示模塊共有8條指令。?

5 硬件設計?

硬件框圖右圖所示：

開發的最終目的是要將HD44780從BP系統上取消，而只利用它們之間的接口。由于BP電梯控制系統內嵌的軟件僅支持英文液晶顯示器HD44780的指令系統。因此，必須開發一塊硬件接口板，截獲BP控制系統發送來的英文信息，并使該接口板支持中文液晶顯示模塊OCMJ4X8的指令系統。該接口板服務與硬件框圖中的“信號采集處理系統”的部分。在系統開發時，我們對控制系統的內嵌軟件是未知的。因此，接口板不僅扮演了HD44780的角色，還肩負著信號采集處理的重任，對采集到的信息經處理后轉換成中文信息，隨后用OCMJ的指令系統將其輸出到中文液晶顯示模塊，所以整個系統就包括BP控制系統的信息源、信息采集和處理系統、中文菜單存儲系統、中文顯示系統四個部分。具體的電路如圖二所示。圖中74LS273芯片用來鎖存BP發送過來的信息；74LS373用來反饋忙信息，當BP處于讀狀態時，由E信號和W/R信號聯合控制選通74LS373，給BP控制系統反饋忙標志信號；單片機AT90S8515是信息采集和處理中心；EPROM 27512存儲有大量的中文菜單信息；數據串行輸入74LS164，并從其并行口將數據送往OCMJ4X8中文液晶顯示模塊進行顯示，移位脈沖由軟件產生。

6 軟件設計?

程序框圖如圖3所示：?

編制程序的難點在于兩個方面。難點之一是采用什么方式觸發單片機采集BP向HD44780寫入的數據。當在BP系統的控制面板上進行按鍵操作時，BP就會與HD44780進行信息交換。采用查詢方式時，是對BP控制系統發送過來的使能信號E進行查詢，當E信號為高電平時，說明BP對HD44780進行讀寫操作，于是程序進入讀寫操作的判別。如果是讀操作，則程序必須反饋給BP忙標志BF值；如果是寫操作，則必須采集接口數據總線上的值（讀操作或寫操作由W/R信號線區別）。這時必須給CPU設定查詢時間，根據實際按鍵操作特點，CPU總的查詢時間設定為約100ms。這樣CPU每隔約100ms查詢一次，若沒有采集到使能信號E為高電平，則置出錯標志，CPU轉而執行其它的任務。但程序的實際運行狀況看，系統不能完整的采集到所有BP發送過來的數據。故查詢方式不能被采用。另外一種觸發方式就是中斷，利用使能信號E的高電平觸發中斷INT1。實際應用表明中斷方式能完全采集到數據，實際上也正是利用了中斷的靈活性。在編制中斷子程序時，主要考慮了中斷子程序最多能完成的任務量，否則會影響數據采集的完整性。在試驗中發現，中斷子程序最多只能完成對AVR單片機I/O口的數據采集和數據保存的工作。難點之二是表格的編制。由于電梯的菜單多達上千句，為了能得到最短的查表時間，以達到數據采集、轉換、顯示的緊密配合，否則會導致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，所以精心構造查表程序。由于篇幅限制，具體程序略。??

7 抗干擾設計?

采用了軟件和硬件兩方面的抗干擾措施。由于AVR單片機本身就具有看門狗電路，所以在軟件編制時，在軟件中加入看門狗復位。一但程序由于干擾進入混亂狀態，就可以利用看門狗進行程序復位；另外一個就是利用軟件濾波；再一個就是保護中斷現場。硬件抗干擾措施主要是在設計印刷電路板時考慮抗干擾。地線設計時將地線加粗、將地線構成閉環路；對易受干擾地信號線與信號源之間加入地線屏蔽；對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 結論?

帶來本系統給操作、調試、維護人員提供了方便易讀的中文電梯控制系統菜單，使他們可以正確而快速地進行電梯參數設置和故障分析，提高調試的安全性、可靠性；縮短了調試時間，提高了工作效率。??

參考文獻?

［1］王幸之，王雷，等編著.單片機應用系統抗干擾技術［M］.北京航空航天大學出版社 2000年2月第一版?
［2］宋建國主編.AVR單片機原理及應用［M］.1998年10月第一版北京航空航天大學出版社?
［3］李維提，郭強編著.液晶顯示應用技術［M］.2000年3月第一版電子工業出版社
［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