基于ARM7的LCD显示电路仿真(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第一章 设计任务和要求通过Proteus模拟ARM7芯片设计，运用Keil编译C语言，连接生成Hex文件，使用PROTEUS 7.8SP2仿真,选用ARM7 LPC2106 芯片和LM016L，导入Hex文件，然后进行软件仿真调试。应用现有的仿真工具和嵌入式软件开发平台，规范、科学地完成一个小型LCD显示电路的设计与实现。第二章 系统背景和实现工具2.1 系统背景近年来，随着计算机技术及集成电路技术的发展，嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。液晶显示

2、器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。通过显示器同步显示元器件的状态可以更深刻地理解控制的原理。通过Proteus模拟ARM7芯片设计，可以增强我们的自学能力和思考能力，掌握科学研究的方法，提高信息检索的能力以及获取与时俱进知识的能力。同时，使我们深刻学习了ARM的相关知识，增强对实际电路的感性认识，提高了分析问题，处理问题的能力。运用Keil编译C语言，连接生成Hex文件，使用PROTEUS 7.8SP2仿真,选用ARM7 LPC2106 芯片和LM016L，导入Hex文件，然后进行软件仿真调试。本学期我专业开设了嵌入式系

3、统课程设计这门课程，是嵌入式系统课程的辅助教学课程。通过课程设计，进一步掌握嵌入式ARM的基本概念，结合实际的操作和设计，巩固课堂教学内容，此外也让我们进一步掌握嵌入式系统的基本概念、原理和技术，将理论与实际相结合，应用现有的仿真工具和嵌入式软件开发平台，规范、科学地完成一个小型LCD显示电路的设计与实现，把理论课与实验课所学内容统一起来，并在此基础上强化实践意识、提高其实际动手能力和创新能力。2.2 实现工具2.2.1 RealView MDK简介RealView MDK（RealView Microcontroller Development Kit）开发套件源自德国Keil公司，被全球超

4、过10万的嵌入式开发工程师验证和使用，是ARM公司目前最新推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。RealView MDK集成了业内最领先的技术，融合了中国多数软件开发工程师所需的特点和功能。包括Vision集成开发环境与 RealView编译器，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能。 RealView MDK的特点： 自动生成启动代码：RealView MDK开发工具可以帮您自动生成完善的启动代码，并提供图形化的窗口，随您轻松修改。无论对于初学者还是有经验的开发工程师，都能大大

5、节省时间，提高开发效率。提供软件模拟器：RealView MDK的设备模拟器可以仿真整个目标硬件，包括快速指令集仿真、外部 信号和I/O仿真、中断过程仿真、片内所有外围设备仿真等。开发工程师在无硬件的情况下即可开始软件开发和调试，使软硬件开发同步进行，大大缩短开发周期。而一般的ARM开发工具仅提供指令集模拟器，只能支持ARM内核模拟调试。提供性能分析器：RealView MDK的性能分析器可以让工程师看得更远和更准，它辅助您查看代码覆盖情况，程序运行时间，函数调用次数等高端控制功能，指导您轻松的进行代码优化，成为嵌入式开发高手。通常这些功能只有价值数千美元的昂贵的Trace工具才能提供。支持C

6、ortex-M3：RealView MDK支持的Cortex-M3核是ARM公司最新推出的针对微控制器应用的内核，它提供业领先的高性能和低成本的解决方案，未来几年将成为MCU应用的热点和主流。目前国内只有ARM公司的MDK和RVDS开发工具可以支持CortexM3芯片的应用开发。2.2.2 Proteus Version 7.5简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师

7、、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。在Proteus绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.hex（或者*.axf），可以在Proteus的原理图中

8、看到模拟的实物运行状态和过程。Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。第三章 电路设计3.1 芯片LPC2106简介LPC2106包含一个支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、与片内存储器控制器接口的ARM7 局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI外设总线（

9、VPB ，ARMAMBA 总线的兼容超集）。LPC2106将ARM7TDMI-S配置为小端（little-endian）字节顺序。 AHB外设分配了2M 字节的地址范围，它位于 4G字节ARM存储器空间的最顶端。每个 AHB外设都分配了16k 字节的地址空间。LPC2106的外设功能（中断控制器除外）都连接到VPB 总线。AHB到VPB 的桥接将VPB 总线与AHB总线相连。VPB 外设也分配了2M 字节的地址范围，从3.5GB 地址点开始。每个VPB 外设在VPB 地址空间内都分配了16k 字节地址空间。 它拥有以下特性：u ARM7TDMI-S处理器 u 128k字节片内Flash程序存储

10、器，具有ISP 和IAP 功能。 u Flash编程时间：1ms 可编程512 字节，扇区擦除或整片擦除只需400ms 。 u 64/32/16K 字节静态RAM（LPC2106） u 向量中断控制器 u 仿真跟踪模块，支持实时跟踪 u RealMonitor模块支持实时调试 u 标准ARM测试/ 调试接口，兼容现有工具 u 极小封装：TQFP48 (77mm2) u 双UART，其中一个带有完全的调制解调器接口 u I2C 串行接口 u SPI 串行接口 u 两个定时器，分别具有4 路捕获/ 比较通道 u 多达6 路输出的PWM 单元 u 实时时钟 u 看门狗定时器 u 通用I/O 口 u

11、CPU 操作频率可达60MHz u 双电源 CPU 操作电压范围：1.65V1.95V(1.8V 8.3%) I/O 电压范围：3.0V3.6V(3.3V 10%) u 两个低功耗模式：空闲和掉电 u 通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒 u 外设功能可单独使能/ 禁止，实现功耗最优化 u 片内晶振的操作频率范围：10MHz25MHz u 片内PLL 允许CPU 以最大速度运行，可以在超过整个晶振操作频率范围的情况下使用。由于拥有以上特性，LPC2106适用于internet 网关、串行通信协议转换器、访问控制、工业控制、医疗设备及其它各种类型的应用。3.2 芯片LM016L简介液晶显示原理液

12、晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。LM016L LCD相关参数主要参数显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明LM016LLCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-1所示：表3-1 引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明

13、1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时

14、可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。LCD指令说明及时序LM016L液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3-2所示：表3-2 控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置

15、功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容LM016L液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置。 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4

16、：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址。 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低

17、电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3.3 Proteus创建工程过程 打开ISIS 7 Professional软件，单击鼠标左键新建New File（From Default Template）如图3-1工程新建显示位置框图所示。图3-1工程新建显示位置框图 然后点击保存Save Design，如图3-2工程保存显示位置框图所示。图3-2工程保存显示位置框图弹出对话框，选择你已经建好的文件夹，在这里我的文件夹已经建好，起的名字叫LCD_DSN，然后再给项目起个名字也叫LCD_DSN，最后点击确定。如图3-3 保存位置选择框图所示图3-3保存位置选择框图3.4 元件的选择现在就

18、可以进行电路图的制作了。现在我们来画电路图，先点击左侧的Component Mode，如图3-4模块组件框图所示。图3-4模块组件框图然后双击下方空白处，就会弹出一个Pick Devices对话框，如图3-5元器件选择框图所示。图5元器件选择框图然后在Keywords下的空格中搜索LM016L，在右边的窗口中双击相应的LM016L元器件，即可加入到元器件模板中。同理可加入LPC2106元器件。如图3-6元器件添加框图所示。图3-6元器件添加框图 单击选中元器件LM016L，在右窗体中单击鼠标左键，确定元器件想要放的位置，然后再次单击鼠标左键。元器件即可出现在所想要放置的位置上。同理放置元器件L

19、PC2106。完成后如图3-7元器件摆放显示框图所示。图3-7元器件摆放显示框图LM016L芯片可以用于显示两行，每行十六个字符，可以是字母、数字和简单日文。芯片工作电压:4.55.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.954.35(WH)mm。3.5 电路效果图系统电路图如图3-8系统电路图所示。图3-8 系统电路图第四章 程序设计4.1 RealView MDK创建工程过程 打开Keil uVision4软件，单击菜单项Project中的New uVision Project项，如图4-1工程新建指示框图所示。图4-1工程新建指示框图 然后弹出对

20、话窗Create New Project，选择已新建好的文件夹，文件夹名为LCD_PRO，然后再建工程名为LCD_PRO，点击保存。如图4-2工程新建位置框图所示。图4-2工程新建位置框图然后弹出对话框Select Device For Target，选择飞利浦公司的LPC2106芯片，点击确认，并加载启动代码。如图4-3芯片仿真选择框图所示图4-3芯片仿真选择框图注意，在完成工程的建立以后，单击鼠标右键点工程，选择Options for Target LCDTarget，在弹出的对话框中，选择Output选项卡，将Create HEX file选中，并点击Select Folder for

21、Object选择你生成的文件所要放置的目录中。如图4-4选项设置框图所示。图4-4选项设置框图4.2 功能函数在程序中我使用了几个功能函数，函数如下：函数名称：ChkBusy()，函数主要功能：检查总线是否忙void ChkBusy() IODIR=0x700; /先设置方向使P0.8P0.10输出，使P0.0P0.7输入while(1) /循环语句IOCLR=rs;/选择IOSET=rw;/选择读方式IOSET=en; if(!(IOPIN & busy)break;IOCLR=en;IODIR=0x7ff;/*函数名称：WrOp()，函数功能为：写指令函数void WrOp(uint8 d

22、at) ChkBusy();/检查LCD是否繁忙IOCLR=rs;/全部清零IOCLR=rw;/设置读写方式为读IOCLR=0xff;/先清零IOSET=dat;/再送数IOSET=en;/使能，让置位寄存器开始工作IOCLR=en;/使能，让清零寄存器开始工作函数名称：WrDat()，函数功能为：写数据函数void WrDat(uint8 dat)ChkBusy();/检查LCD是否繁忙IOSET=rs;/置位控制选择IOCLR=rw;/清零寄存器选择读IOCLR=0xff;/先清零IOSET=dat;/再送数IOSET=en;/使能，让置位寄存器开始工作IOCLR=en;/使能，让清零寄存

23、器开始工作函数名称：lcd_init()，函数功能为：lcd初始化函数void lcd_init(void) WrOp(0x38);WrOp(0x06);/光标加1WrOp(0x0c);/开显示函数名称：DisText()，函数功能为：显示文本函数void DisText(uint8 addr,uint8 *p) int a = 16; /定义一个变量WrOp(0x80);/告诉LCD从0x80地址开始while(a-)WrDat(0); /将数据重新刷一遍，清空WrOp(addr);/告诉LCD要写数据的起始地址while(*p !=0)WrDat(*(p+); /从起始地址开始，将数据一个

24、字符一个字符写入函数名称：time()，函数功能为：延时void time() int i = ;for(;i = 0; i-);4.3 主函数/* File: main.c* 功能：向LCD输出姓名学号*/#include config.h#define rs (18)#define rw (19)#define en (110)#define busy (17)/* 名称：ChkBusy()* 功能：检查总线是否忙*/void ChkBusy()IODIR=0x700;while(1)IOCLR=rs;IOSET=rw;IOSET=en;if(!(IOPIN & busy)break;IO

25、CLR=en;IODIR=0x7ff;/* 名称：WrOp()* 功能：写指令函数*/void WrOp(uint8 dat)ChkBusy();IOCLR=rs;/全部清零IOCLR=rw;IOCLR=0xff;/先清零IOSET=dat;/再送数IOSET=en;IOCLR=en;/* 名称：WrDat()* 功能：写数据函数*/void WrDat(uint8 dat)ChkBusy();IOSET=rs;IOCLR=rw;IOCLR=0xff;/先清零IOSET=dat;/再送数IOSET=en;IOCLR=en;/* 名称：lcd_init()* 功能：lcd初始化函数*/void

26、lcd_init(void)WrOp(0x38);WrOp(0x06);/光标加1WrOp(0x0c);/开显示/* 名称：DisText()* 功能：显示文本函数*/void DisText(uint8 addr,uint8 *p)WrOp(addr);while(*p !=0)WrDat(*(p+);/* 名称：main()* 功能：显示文本*/int main(void) int i;uint8 *p= 5, 05 , 105 , 0105 , 00105 , , , , ,H , HU , HUJ , HUJI , HUJIA , HUJIAN , HUJIAN , HUJIAN ,

27、HUJIAN , HUJIAN , HUJIAN;lcd_init();IODIR=0x7ff;/设置为输出IOCLR=0x7ff;while(1) DisText(0x80,p0);DisText(0xC0,p9); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p1);DisText(0xC0,p10); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p2);DisText(0xC0,p11); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p3);DisText(0xC0,p12); for(i=0;i0x1ffff

28、;i+); DisText(0x80,p4);DisText(0xC0,p13); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p5);DisText(0xC0,p14); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p6);DisText(0xC0,p15); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p7);DisText(0xC0,p16); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisText(0x80,p8);DisText(0xC0,p17); for(i=0;i0x1ffff;i+); DisT

29、ext(0x80,p8);DisText(0xC0,p18); for(i=0;i0x1ffff;i+); 第五章 设计效果 学号第一行从右到左逐个显示，姓名第二行从左到右依次显示，依次循环。图5-1效果图第六章 心得体会 课设刚开始的时候一点头绪都没有，随着对芯片资料的逐渐深入和对软件的逐渐熟悉开始渐入佳境了。课设的过程当中遇到了不少麻烦，最后都在自己的努力和同学们的帮助之下解决了。通过课程设计，进一步掌握嵌入式ARM的基本概念，结合实际的操作和设计，巩固课堂教学内容，此外也让我进一步掌握嵌入式系统的基本概念、原理和技术，将理论与实际相结合，应用现有的仿真工具和嵌入式软件开发平台，规范、科学地完成一个小型LCD显示电路的设计与实现，把理论课与实验课所学内容统一起来，并在此基础上强化了实践意识、提高了实际动手能力和创新能力。为今后步入社会打下了坚实的基础。参考文献1吴学智，基于ARM的嵌入式系统设计与开发.人民邮电出版社，20072金建设，嵌入式系统基础实验.大连理工大学出版社，20093王晓薇，嵌入式硬件基础实验与习题解答.电子工业出版社，2009