基于Proteus的城市公交報站系統設計與仿真

摘要：本文在Proteus仿真平臺上設計了城市公交報站系統。該報站系統的硬件電路由單片機AT89C51、顯示模塊LCD 128x64和紅綠雙色發光二極管等構成，采用C語言編程和漢字取模軟件，實現LCD液晶屏文字報站和指示燈顏色提示位置的功能。本文網絡版地址： http：//www.eepw.com.cn/ article/266058.htm

關鍵詞：Proteus；報站系統；LCD

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.11.015

概述

隨著城市化的推進，大力發展公共交通，提高公交運行效率將成為緩解城市交通壓力的一大措施。通過實地考察，目前天津市區的公交車站存在以下問題：①車站仍是傳統站牌，沒有實現數字化；②公交車上報站目前采用LED屏幕文字報站和語音報站，可以參考地鐵報站系統添加上指示燈，方便乘客掌握該車位置信息。本文設計了城市公交報站系統的控制電路，并在Proteus仿真平臺上完成模擬。

1 Proteus介紹

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司推出的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）[1]。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，可以把用戶編寫的應用程序下載到微處理器（MCU）中，結合外界連線及模擬、數字電路對微處理器進行系統邏輯功能的開發。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等第三方集成開發工具[2]。

2 報站系統硬件仿真電路設計

本文采用ATMEL公司生產的低功耗、高性能AT89C51單片機。

液晶顯示屏采用的是 LCM12864R，12864是128×64點陣液晶模塊的點陣數簡稱。該器件具有體積小、便于攜帶、功耗低、抗干擾能力強、信息豐富等優點，被廣泛運用在儀器儀表和控制系統中[3]。在公交報站系統中，采用液晶屏進行站名漢字顯示，具有直觀性。本文使用的液晶模塊為Proteus中的AMPIRE 128×64，其引腳說明見表1。

城市公交報站系統的電路連接圖如圖1所示。為了便于公交車上的乘客和車站候車的乘客，參考地鐵報站系統，采用紅綠發光二極管指示來確定該車的大致位置，紅色指示燈代表已經到達的車站，綠色指示燈代表未到或者即將到達的車站。車輛的到站伴隨著燈的顏色切換，液晶顯示模塊會及時報站。本文的站名是參考X大學校區內公交車在學校的行車路線設定的。P3.0～P3.7引腳為無線通信模塊TC35i保留。

3 報站系統軟件設計

3.1 字符的顯示

LCD顯示一個字符是由16×8（半角字符）或16×16（全角字符）點陣組成。對于內帶字符發生器的控制器來說，可以讓控制器工作在文本方式，根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在該RAM地址上賦值上該字符對應的代碼即可。漢字的顯示一般采用圖形的方式，要事先提取漢字的點陣碼，每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、 5？右邊為2、4、6？，根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，賦值待顯示的漢字的第一字節，光標位置加1，賦值第二個字節，換行按列對齊，賦值第三個字節，直到32B顯示完就可以在LCD上得到一個完整漢字[4]。

本文采用PCtoLCD2002完美版軟件提取字模，打開窗口，如圖2所示，設置好字體、字號等格式參數，在漢字輸入區，輸入要顯示的漢字，點擊生成字模即得到需要的代碼。將本設計涉及的漢字用軟件取模批量生成16x8點陣代碼，存入單片機的EEPROM區的TABLE表格中，需要時將代碼讀出到硬件電路上，顯示出漢字[5]。

3.2 程序設計

本設計針對該路公交設計了4站：第一站為東區食堂、第二站為體育中心、第三站為大學生活動中心、第四站終點站為西區食堂。對該路公交單邊線路的報站進行了仿真。軟件流程圖如圖3所示。

單片機C51上電后，初始化液晶顯示屏LCD，并進行清屏。報站內容可以采用常見的按鍵方法（即到哪站按下相應站的按鈕，LCD會顯示對應的報站內容，對應的提示燈也會發生變化），也可以采用無線報站的方法，該方法通過GPS模塊發送經緯度信息到車載和車站顯示系統，經過處理顯示相應公交到站信息。后面一種方法更加智能化，可在以后進一步研究。無論哪種方法，在實現公交報站功能方面都是一樣的。程序的流程如下：

第一步：對LCD液晶屏初始化，設置屏相關參數，如屏幕開關、起始行等等。

第二步：檢測是否到第X站，到達后指示燈變換和LED報站顯示。

第三步：檢查是否到終點站，若到達指示燈全滅，液晶屏清屏，等待重新發車。

4 仿真結果

對用C語言編寫的程序在keil uvision4軟件開發平臺上進行了編譯調試，最終編譯成功，生成.HEX文件，把.HEX文件下載到Proteus軟件的C51單片機中，并在Proteus軟件中設置單片機的晶振為12 MHz，最終實現了如圖4所示的顯示效果。

5 結論

本文設計的城市公交報站系統，通過了Proteus仿真平臺的驗證，不僅實現了在相應站臺下液晶模塊顯示相應文字的功能，還實現了通過紅綠雙色燈顯示車輛的位置。對提高城市公交的人性化有一定的技術幫助，也為乘客向導系統（PIS，Passenger Information System）的建立提供了一些方法和思路[6]。在本設計基礎上可以添加無線通信模塊TC35i，通過短信收發模塊TC35i接入單片機，實現無線通信進而可以在車站端發布公交到站時間等實時信息，便于乘客乘車出行。

參考文獻：

[1]proteus百度百科[R/OL].http：//baike.baidu.com/link？url

=OJ0bEIpbkWT2ejq1N5wXyicuKzbmssLdqLilV6ls9vrvR5im wK3__5_eEUi3ffLX.

[2]李吉志，鄧發明，張本文.基于 Proteus 的公交車液晶顯示報站系統的設計與仿真[J].液晶與顯示，2009 （6）： 874-878

[3]史良.LCD12864 顯示模塊與微處理器的接口設計[J].礦業安全與環保，1999（5）：16-17

[4]嚴家明，楊燕翔.基于單片機的 LCD 顯示原理與實現[J].工程地質計算機應用，2005（2）：20-22

[5]楊延寧，劉立軍，張志勇.基于 Proteus 的單片機漢字點陣顯示電路設計[J].液晶與顯示，2009，24（1）：98-102

[6]李瑛，趙紅.天津地鐵1號線車站乘客向導系統的設計與實現[J].鐵道通信信號，2009（11）：21-22