基于ARM7的LCD显示电路仿真

基于ARM7的LCD显示电路仿真1第一章问题描述11系统基本背景近年来，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PROTEUS78SP2仿真,选用ARM7LPC2106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。12芯片及开发软件的选择本课程设计采用了LPC2106ARM嵌入式处理器和LM016L液晶显示模块，在实现软件上使用了PROTEUSVERSION75进行电路仿真和设计，程序设计上采用REALVIEWMDK来设计实现，下面我们对芯片LPC2106和LM016L以及开发软件PROTEUSVERSION75和REALVIEWMDK做一下介绍121芯片LPC2106简介LPC2106包含一个支持仿真的ARM7TDMISCPU、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基于ARM7的LCD显示电路仿真2的VLSI外设总线（VPB，ARMAMBA总线的兼容超集）。LPC2106将ARM7TDMIS配置为小端（LITTLEENDIAN）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35GB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ARM7TDMIS处理器128K字节片内FLASH程序存储器，具有ISP和IAP功能。FLASH编程时间1MS可编程512字节，扇区擦除或整片擦除只需400MS。64/32/16K字节静态RAM（LPC2106）向量中断控制器仿真跟踪模块，支持实时跟踪REALMONITOR模块支持实时调试标准ARM测试/调试接口，兼容现有工具极小封装TQFP4877MM2双UART，其中一个带有完全的调制解调器接口I2C串行接口SPI串行接口两个定时器，分别具有4路捕获/比较通道多达6路输出的PWM单元实时时钟看门狗定时器通用I/O口CPU操作频率可达60MHZ双电源CPU操作电压范围165V195V18V83I/O电压范围30V36V33V10两个低功耗模式空闲和掉电通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒外设功能可单独使能/禁止，实现功耗最优化片内晶振的操作频率范围10MHZ25MHZ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基于ARM7的LCD显示电路仿真3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。122芯片LM016L简介1液晶显示原理液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。2LM016LLCD相关参数LM016LLCD主要技术参数显示容量162个字符芯片工作电压4555V工作电流20MA50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295435WHMM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1所示表11引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明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，接地时对基于ARM7的LCD显示电路仿真4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。LM016LLCD的指令说明及时序LM016L液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2所示表12控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回0000000013置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L6置功能00001DLNF7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。基于ARM7的LCD显示电路仿真5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8DDRAM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，如果为低电平表示不忙。指令10写数据。指令11读数据。3PROTEUSVERSION75简介PROTEUS软件是英国LABCENTERELECTRONICS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、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。4REALVIEWMDK简介REALVIEWMDK（REALVIEWMICROCONTROLLERDEVELOPMENTKIT）开发套件源自德国KEIL公司，被全球超过10万的嵌入式开发工程师验证和使用，是ARM公司目前最新基于ARM7的LCD显示电路仿真6推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。REALVIEWMDK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CORTEXM3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。REALVIEWMDK的特点自动生成启动代码REALVIEWMDK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，都能大大节省时间，提高开发效率。提供软件模拟器REALVIEWMDK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REALVIEWMDK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CORTEXM3REALVIEWMDK支持的CORTEXM3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。基于ARM7的LCD显示电路仿真7第2章电路的设计21PROTEUS创建工程的过程打开ISIS7PROFESSIONAL软件，单击鼠标左键新建NEWFILE（FROMDEFAULTTEMPLATE）如图21工程新建显示位置框图所示。图21PROTEUS工作页面22文件选择然后在KEYWORDS下的空格中搜索LM016L和LPC2106，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。摆放位置也如下图基于ARM7的LCD显示电路仿真8图22LM016L文件图23LPC2106文件基于ARM7的LCD显示电路仿真9图24文件摆放位置23电路效果图电路元件LPC2106通过P00P010和LM016L连接起来。其中，P00P07是用来传送数据、地址和控制信号指令，至于什么时候传数据、地址和控制信号指令，用P08P010来进行选择。系统电路图如图25系统电路图所示。图25电路效果图基于ARM7的LCD显示电路仿真10第三章程序设计31REALVIEWMDK创建工程过程打开KEILUVISION4软件，单击菜单项PROJECT中的NEWUVISIONPROJECT项，如图31工程新建指示框图所示。基于ARM7的LCD显示电路仿真11图31KEILUVISION4工作界面然后弹出对话窗CREATENEWPROJECT，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。然后弹出对话框SELECTDEVICEFORTARGET，选择飞利浦公司的LPC2106芯片，点击确认，并加载启动代码。如图32芯片仿真选择框图所示。图32芯片仿真选择框图32下载编译下面是对于实验源程序的编译结果。如图33编译结果显示框图所示基于ARM7的LCD显示电路仿真12图32编译框无错误第四章效果图基于ARM7的LCD显示电路仿真1341效果图图41效果图参考文献基于ARM7的LCD显示电路仿真141周立功ARM嵌入式基础教程北京航空航天大学出版社J2008年9月第2版2周润景PROTEUS在MCS51WHILE1IOCLRRSIOSETRWIOSETENIFIOPINIOCLRENIODIR0X7FF/名称WROP功能写指令函数/VOIDWROPUINT8DATCHKBUSYIOCLRRS/全部清零IOCLRRWIOCLR0XFF/先清零IOSETDAT/再送数IOSETENIOCLREN/基于ARM7的LCD显示电路仿真16名称WRDAT功能写数据函数/VOIDWRDATUINT8DATCHKBUSYIOSETRSIOCLRRWIOCLR0XFF/先清零IOSETDAT/再送数IOSETENIOCLREN/名称LCD_INIT功能LCD初始化函数/VOIDLCD_INITVOIDWROP0X38WROP0X06/光标加1WROP0X0C/开显示/名称DISTEXT功能显示文本函数/VOIDDISTEXTUINT8ADDR,UINT8PWROPAD