基于Proteus的虚拟液晶触摸屏设计与应用

2009年8月

液　晶　与　显　示

ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays

Vol124,No14Aug.,2009

文章编号:100722780(2009)0420562205

基于Proteus的虚拟液晶触摸屏设计与应用

朱清慧,张凤蕊

(南阳理工学院电子系,河南南阳　473004,E2mail:ozhu@163.com)

摘　要:利用ProteusISIS中的元件制作功能,结合256×256的图形液晶显示器,设计了一款虚拟液晶触摸屏,并将其应用到简易国际象棋对弈控制系统中,通过此嵌入式系统的设计和仿真,对虚拟液晶触摸屏的制作、合成及软件设计做了详细介绍,填补了目前Proteus软件中液晶触摸屏应用设计的空白,对基于Proteus的各种液晶触摸屏的设计和应用具有一定的指导意义。

关　键　词:虚拟液晶触摸屏;简易国际象棋;键盘制作;虚拟终端中图分类号:TN141.9;TM743　　　文献标识码:A1　引　　言

在嵌入式系统设计中,触摸屏作为输入、输出终端具有非常重要的作用。近年来,液晶触摸屏的应用越来越广泛。Proteus软件是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统仿真与开发平台,它与其它电子设计与仿真软件的区别就在于它能对嵌入式系统进行仿真,是一种可视化的支持多种型号单片机(如51、PIC、AVR、Motorolahcll等)并且支持与当前流行的单片机开发环境(Keil、MPLAB、IAR)连接调试的软、硬件仿真系统[1]。Proteus软件包含两个界面,ProteusISIS是原理

虚拟液晶触摸屏元件的建立及与单片机之间的数据通信方式和软件实现,为基于Proteus的液晶触摸屏的控制系统设计提供了参考方案,开辟了Proteus软件设计应用中的新领域。

2　系统电路设计

在ProteusISIS中选取256×256的图形液晶显示器作为简易国际象棋的棋盘,虚拟终端作为人机信息交流的界面,显示双方棋子的走子路线和机器走棋的思考过程,通过串行通信与单片机进行数据交换[3]。数字扬声器提示走棋,按钮用来复位棋盘到初始状态。控制系统的初始电路图如图1所示。

图设计与仿真界面;ProteusARES是印刷电路版设计与仿真界面。

ProteusISIS具有丰富的元件库,为广大电

3　虚拟液晶触摸屏设计

图1中,作为棋盘的液晶显示屏对单片机来说,应该既是一个输出终端,同时又是一个输入终端。而液晶显示屏仅是一个输出部件,鼠标无法对其进行操作。要实现人机对弈,必须对液晶显示屏进行重新设计,使其具有键盘输入的功能。利用ProteusISIS的元件制作功能制作一个和图1中的液晶显示大小一致的特殊键盘,内含个

子设计爱好者提供了方便。但是目前版本中没有触摸屏元件,而触摸屏在许多电子设计系统尤其是游戏设计中是不可取代的,这就使原本强大的Proteus软件因此而显得美中不足,也制约了它

的应用和发展。目前很少有文献报道基于Pro2teus液晶触摸屏的嵌入式系统设计和应用。

本文在ProteusISIS中利用键盘制作功能,结合液晶显示屏设计了一个虚拟液晶触模屏,并构建一个基于PIC18F452单片机的简易国际象棋对弈控制系统,通过鼠标操作液晶触摸屏,实现了人与单片机之间的象棋对弈[2];系统地阐述了

　　收稿日期:2009204207;修订日期:2009205207

按键(,通过坐标来指定按键操作区域),然后重叠放置在显示屏上,让两者合二为一,成为液晶触摸屏。表面看来只是一个多了几个引脚的液晶显示屏,但同时又是一个可操作的键盘。

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5　液　　晶　　与　　显　　示第24卷

3.2　完善系统电路

的大小与液晶显示棋子大小一致,先后点击棋子和一个走子目标位置,也就点击了对应的两个按键,单片机收到相应的信息记忆并进行处理,就好像我们拿着棋子在走。通过系统软件编程,可以完美地实现液晶触模屏的功能,从而使人机无障碍地进行交流[5,6]。

拾取元件“Chess2key”到原理图编辑区,使它和图1中的液晶屏重叠,从而成为液晶触摸屏,加译码器后和单片机连接成如图4所示的系统完整电路。图4中,液晶显示屏显示每个棋子的走子位置,同时它又是一个8×8输入键盘,每个键盘

图4　系统完整电路

Fig.4　Wholecircuitofsystem

4　软件设计

系统软件设计采用C语言编程,主要包含以下几个程序文件:主程序“main.c”、触摸屏控制程序“LCD.c”、走棋规则程序“move.c”、虚拟终端显示程序“serial.c”、棋盘初始位置显示程序“pieces.c”以及头文件“chess.h”。主程序调用不同功能的子程序实现人机对弈的游戏过程。

其中触摸屏显示控制程序“LCD.c”是系统控制的核心,也是本文所设计的液晶触摸屏的软件实现部分。程序首先对液晶显示屏进行初始化命令设置,图形显示RAM区和文本显示RAM区的首地址分别设为0000H和2000H,GA=TA=32。256×256的图形液晶显示器分成8×8个棋

和目标位,把原始棋子的图形用屏幕拷贝命令写到目标位上,因为棋子与棋盘格之间对应点为异或逻辑,图形能够自动反色显示,走到黑色棋格内自动变为白色棋子,走到白色棋格内自动变回黑色棋子。

5　系统仿真实现

程序编译为PIC单片机能够识别的“PIC2CHESS.COF”文件[9],在图1中双击PIC单片

机,打开编辑元件属性对话框,在“ProgramFile”一栏中,按目录找到编译文件“PICCHESS.COF”,点击“OK”键即完成了程序的虚拟下载功

能[10],如图5所示。

子位,每个棋子为32×32液晶点阵。棋盘格黑白间隔设置,以文本方式显示。棋子图形以图形方式显示。图形显示区与文本显示区的数据采用“异或”方式叠加显示[7,8]。其次对PIC单片机和各端口和内部计数器等进行初始化。单片机采用中断方式对触摸屏进行响应,当有按键被点击时响应对应的中断执行程序,即记忆原始棋子位置

图5　ProteusISIS中的程序虚拟下载

Fig.5　ProgramvirtuallydownloadinProteusISIS

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　　在ProteusISIS中按仿真运行按钮,触摸屏首先显示国际象棋棋盘的初始棋子摆放位置。这是因为程序首先调用了“pieces.c”文件。数字嗽叭发出提示音响,同时虚拟终端显示打开,提示走棋,程序对弈设计为人先走棋。用鼠标点击第7行第5列的棋子,使其前进一步,虚拟终端显示走棋信息和单片机的思考过程及走棋结果,如图6所示,液晶触摸屏仿真结果如图7所示。

6　结　　论

着重介绍了ProteusISIS中虚拟液晶触摸屏的设计思路和实现方法,并在国际象棋游戏中得到了具体应用。该设计思路和实现方法可以推广到ProteusISIS中所有触摸屏应用设计中,针对不同类型的液晶显示器及触摸屏尺寸,可以设计不同的操作键盘,使二者合成为各种类型的虚拟液晶触摸屏,但触摸屏控制的编程思维是一致的,从而可以方便地进行基于单片机的各种游戏的开发和实现,同时也扩充了Proteus软件的一项重要功能。

参　考　文　献:

[1]朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,等.Proteus教程———电子线路设计、制版与仿真[M].北京:清华大学出版社,2008:125.[2]李学海.PIC单片机实用教程[M].北京:航空般天大学出版社,2002:19228.[3]李维讠是,郭强.液晶显示应用技术[M].北京:电子工业出版社,2000:1252128.[4]吴凌燕,苏建元,吴天静.触摸屏按键处理方法研究[J].仪表技术,2008,10:21223.

[5]艾红,王捷,厉虹,万明明.基于串行接口的汉字液晶显示模块应用与开发[J].液晶与显示,2006,21(3):2152219.[6]黄海宏,王海欣.液晶显示汉字的字模提取新方法[J].液晶与显示,2005,20(4):982101.

[7]武晓宏,秋兴国.基于MGLS128的汉字、字符混合显示方法[J].工矿自动化,2004,(5):2112212.[8]赵申苓.液晶显示器背光源驱动优化的探讨[J].液晶与显示,2006,4(21):1332137.

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DesignandApplicationofVirtualLiquidTouchPanelBasedonProteus

ZHUQing2hui,ZHANGFeng2rui

(DepartmentofElectronics,NanyangInsituteofTechnology,Nanyang　473004,China,E2mail:ozhu@163.com)

Abstract

Thepaperdesignedavirtualliquidtouchpanelusingdevice2makingtoolofProteusISIScombinedwith256×256graphicalliquiddisplay,andapplieditintotinychesscontrolsystem.Throughthe

566　液　　晶　　与　　显　　示第24卷

designandsimulationofthisembeddedsystem,themaking,synthesisandsoftwaredesignofvirtualliquidtouchpanelwereintroducedindetail.TheauthortriestofillinthegapaboutliquidtouchpanelapplicationdesigninProteusofcurrentversion.ThetechnologydescribedinthispaperisofuniversalguidingsignificanceondesignandapplicationofvariousliquidtouchpanelbasedonProteus.Keywords:virtualliquidtouchpanel;tinnychess;keypadmaking;virtualterminal

作者简介:朱清慧(1968-),女,河南南阳人,副教授,博士研究生,研究方向:检测技术与自动化装置。

(上接501)

例:[12]西安电子科技大学1光折变自适应光外差探测方法:中国,0112877712[P/OL]12002203206[2002205228]1http://211.152.9.47/sipoasp/zljs/hyjs2yx2new.asp?recid=01128777.2&leixin=0.

电子文献:[序号]主要责任者1题名:其他题名信息[文献类型标志]1出版地:出版者,出版年(更

新或修改日期)[引用日期]1获取和访问路径1

例:[13]PACS2L:thepublic2accesscomputersystemsforum[EB/OL]1Houston,Tex:UniversityofHoustonLibraries,19[1995205217]1http://info.lib.edu/pacsl.html1

例:[14]OnlineComputerLibraryCenter,Inc1HistoryofOCLC[EB/OL]1[2000201208]1http://www.oclc.org/about/history/default.htm.

21文后参考文献应在正文中引用该文献处进行标注。

31关于作者姓名,姓在前,名在后(拉丁文只用缩写);作者3人以下应全部列出,4人以上仅列出前

(外文加)。3人,其后加“等”“etal”

41注意参考文献标注的标点符号、次序,并不得缺项。51参考文献著录不规范的有可能影响文章的录用。

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