单片基础技术 2

项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真项目简介0ProteusISIS是英国Lab

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Electronics公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，能对单片机应用系统进行软件和硬件的仿真，为设计单片机应用系统提供了一个很好的平台。在本项目中，我们将学习Proteus软件仿真单片机控制液晶屏显示的方法。

项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一

认识液晶显示器一、任务描述根据液晶显示器的特点，搭建相应的单片机接口电路。二、相关知识液晶显示器分为两种，带字库的和不带字库的，不带字库的液晶显示汉字的时候可以选择自己喜欢的字体。而带字库的液晶，只能显示GB2312字体，如果想显示其他的字体，则只能以图片的形式显示。在Proteus7.5软件中，LCM12864液晶均不带汉字库。下面以LGM12641BS1R为例介绍LCM12864在Proteus7.5软件中仿真应用。LGM12641BS1R元件如图5-1所示，它的液晶驱动器为KS0108。图5-1

LCD12864元件图项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器11．LGM12641BS1R的引脚说明

LGM12641BS1R液晶引脚说明如表5-1所示。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器12．接口时序（1）8位并行连接时写时序图MCU写资料到模块中时序如图5-2所示。图5-2

12864液晶模块写时序项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器1（2）8位并行连接时读时序图MCU从模块读出资料时序如图5-3

所示。图5-3

12864液晶模块读时序项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器13．用户指令集（1）指令表1（RE=0：基本指令集）12864液晶模块基本指令表5-2如所示。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器13．用户指令集（1）指令表1（RE=0：基本指令集）12864液晶模块基本指令表5-2如所示。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务一认识液晶显示器1（2）扩充指令表（RE=1：扩充指令集）12864液晶模块扩充指令表（RE=1：扩充指令集）如表5-3所示。注意：

（1）当模块在接受指令前，微处理顺必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取BF标志时BF需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查BF标志，那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明。

（2）“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位元，当变更“RE”位元后，往后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位元，否则使用相同指令集时，不需每次重设“RE”位元。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真

任务二

搭建仿真电路

一、任务描述

在应用Protues软件绘制LCM12864仿真应用电路

二、相关知识1.Proteus软件界面Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。本教材中只介绍Proteus智能原理图输入系统(ISIS)的工作环境和基本操作。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2单击[开始]--[所有程序]--[Proteus7Professional]--[ISIS7Professional]，如图5-4所示，或直接双击计算机桌面上的ProteusISIS快捷方式彩色图标，即可进入如图5-5所示的ProteusISIS的工作界面。图5-4

打开ProteusISIS软件项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

（1）原理图编辑窗口

原理图编辑窗口用来绘制电路原理图，它是各种电路、单片机系统原理图编辑与电路仿

真的工作平台。

（2）预览窗口

预览窗口有两种功能：一是在元器件列表中选择元器件时，预览窗口显示该元器件的预览图；二是鼠标工作于原理图编辑窗口时，预览窗口显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，方框里的内容就是当前原理图编辑窗口中显示的内容。原理图编辑窗口没有滚动条，可以通过改变绿色方框的位置来调整原理图的可视范围。

通过改变绿色方框的位置来调整原理图的可视范围时，鼠标第一次单击绿色方框，绿色方框会粘在鼠标上随鼠标移动，移动到合适位置时第二次单击鼠标，绿色方框脱离鼠标固定下来，原理图的可视范围调整结束。图5-5

Proteus工作界面项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2（3）对象选择器

对象选择器用来选择元器件、终端、图表、信号发生器和虚拟仪器等编辑对象。对象选择器上方有一个条形标签，表明当前所处的模式及其下所列的对象类型。

如图5-6所示为对象选择器，当前模式为“选择元器件模式”，选中的元器件是“AT89C51"，该元器件的电路原理图符号出现在预览窗口中。单击“P”按钮可将选中的元器件放置到原理图编辑区。“L”按钮为元器件库管理按钮。（4）模型选择工具栏

模型选择工具栏通常位于ProteusISIS工作界面的最左边，包括主模式选择按钮、小工具箱按钮和2D绘图按钮。

在软件使用中，如不知道某个按钮功能，则将鼠标移动到该按钮位置，过秒钟就会有此按钮的功能说明。图5-6对象选择器项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路22.Protues软件的基本操作下面，我们通过绘制LED流水灯控制电路仿真原理图，来讲解Protues软件的基本操作。LED流水灯控制电路仿真原理图如图5-7所示。图5-7

LED流水灯仿真原理图项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2（1）新建设计文件

先在G盘（也可以是其它硬盘分区）建立“单片机Proteus仿真\LED流水灯\Proteus电路设计”三级文件夹，新建的Proteus设计文件将存放在“Proteus电路设计”子文件夹中。图5-8

Proteus设计模板图5-9

“保存ISIS设计文件”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2（2）从元件库中选取元器件

单击元器件选择器上的“P”按钮，弹出“PickDevices”对话框。如图5-10所示。图5-10

“PickDevice”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路21）添加单片机

在图5-10所示的“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“at89c51”，然后从“结果”列表中选择所需要的型号，如图5-11所示，从图中还可看见所选元器件的原理图的封装图。单击“确定”按钮，或者双击“结果”列表中所需要选择的型号，就可将元器件添加到对象选择器中。图5-11

选择“AT89C51”单片机项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

2）添加电阻

在“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“resistorslk"，在“结果”列表中显示出很多不同规格的电阻，如图5-12所示。从“结果”列表中选择型号“MINRES1K”将电阻添加到对象选择器。

用同样的方法将l0kΩ电阻(0.6W)添加到对象选择器中。图5-12

添加电阻项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

3）添加发光二极管

在“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“Led”，在“结果”列表中选中“LED-RED红色发光二极管。双击该型号，将发光二极管添加到对象选择器中。如图5-13所示。图5-13

添加发光二极管项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

添加发光二极管后，还需要设置发光二极管的参数。发光二极管按性质分为“Analog”和“Digital”，一个是模拟型，一个是数字型，在本电路中我们选择为“Digital”型，即发光二极管的亮灭由高低电平触发。

如图5-14所示。图5-14

设置发光二极管参数项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

4）添加电容

①

添加22pF电容

在“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“capacitors”，在子类别列表中选择“ResinDipped”，在制造商列表中选择“所有制造商”，这时在“结果”列表中列出了各种类型的电容。在“关键字”文本框中接着继续输入“22pF”，又精选出各种20pF的电容。选择“MONORES22P”的电容，双击将其添加到对象选择器中，

如图5-15所示。图5-15

添加瓷片电容项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2②

添加l0uF电容

在“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“capacitorsl0u"，在子类别列表中选择“TantalumBead”，在制造商列表中选择“所有制造商”，这时在“结果”列表中列出了各种类型的l0uF电容。选择“TANTALUM10U25V”电容（圆柱形电解电容），双击将其添加到对象选择器中。

如图5-16所示。

电解电容是有正、负极之分的，在实际使用如果正负极接反，轻则电路不能正常工作。重则如工作电压过压，则电容会爆炸，喷出的电解液会给人体带来伤害，所以要特别注意。图5-16中带有虚线的一端为电容的负极。图5-16

添加电解电容项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路25）添加晶振在“PickDevices”对话框的“关键字”文本框中输入“crystal”，“结果”列表中列出两种晶振。双击“CRYSTAL”，将其添加到对象选择器中，如图5-17所示。图5-17

添加晶振项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2元器件添加完毕后，对象选择器中的元器件列表如图5-18所示。

图5-18

元器件列表项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2（3）编辑电路原理图

1）放置、调整与设置元器件

以单片机AT89C51为例，介绍元器件放置、调整与设置等编辑操作方法。

①

放置AT89C51

在对象选择器的元器件列表中选择“AT89c51"

然后将光标移动到原理图编辑区。在适当位置单击鼠标左键，即可将随光标移动的“AT89C51”原理图符号放置到原理图编辑区。放置后的单片机原理图符号如图5-19

所示。图5-19

单片机原理图符号项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2②

移动和旋转用鼠标右击原理图编辑区的AT89C51，弹出如图5-20所示的快捷菜单。

如需要对单片机进行垂直翻转（Y一镜像）操作，可从图中选择“Y-镜像”操作。

③元件的删除删除原理图上元件的常用方法有以下3种。a.用鼠标右键双击要删除的元件。b.用鼠标左键框选要删除的元件，然后按<Delete>键。c.用鼠标左键按住要删除的元件不放，然后按<Delete>键。图5-20

元件编辑右键快捷菜单项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

④

单片机AT89C51的属性设置。

在图5-19所示的单片机右键快捷菜单中，选择“编辑属性”命令，会弹出如图5-21所示的“编辑元件”对话框。将其中“ClockFrequency”中的时钟频率修改为“11.0592MHz”。图5-21

“编辑元件”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路25）网格单位的设置

在放置元器件过程中，如要对元件进行更精确的移动，可将网格单位设为50th或10th，其设置在“查看”菜单中，如图5-22

所示。

图5-21

网格单位设置项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路22）放置与设置电源和地（终端）

单击小工具箱中的终端模式按钮，会在对象选择器中显示各种终端。从中选择POWER终端，可在预览窗口看到电源的符号，如图5-23所示。将鼠标移到原理图编辑区，像放置元器件一样在合适的位置放置两个电源终端。图5-22

终端模式列表项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

在原理图编辑区中双击电源终端符号，在弹出的“EditTemlinnalLabel”对话框中，单击“标号”文本框右边的弹出菜单按钮，在弹出的菜单选项中选择“VCC”，单击“确定”按钮完成电源终端的编辑，如图5-24

所示。

用同样的方法放置“地”终端，其名称为“GROUND”，网络标号为“GND”。图5-23

“EditTerminalLabel”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

3）绘制总线单击“2D图形直线模式”按钮，在对象选择器中选择BUSWIRE，再单击“总线模式”按钮，可在原理图编辑区中放置总线。图5-25所示为选择总线，图5-26所示为放置总线。图5-24

选择绘制总线项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

4）电路图连线

Proteus软件默认自动捕捉功能有效，只要将光标置于元器件引脚等电路连接点附近，软件就会自动捕捉到引脚，单击鼠标左键就会自动生成连线。当连线需要转弯时，只要单击鼠标左键即可。图5-25

放置总线项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路25）设置网络标号

与单片机引脚通过总线连接起来的各元器件引脚，两者之间并不能表示真正意义上的电气连接，需要通过设置网络标号来具体明确它们之间点对点的对应连接关系。在Proteus软件中，系统认为只有网络标号相同的引脚才是电气连接在一起的。在绘制复杂的电路时，甚至可以省去引脚间的连线，只要在相应两个引脚上正确设置好网络标号，Proteus软件依然会认为网络标号相同的引脚间是电气连接在一起的。

单击模型选择工具栏中的连线标号模式按钮，然后在需要放置网络标号的元器件引脚附近单击鼠标左键，会弹出如图5-24所示的“EditTerminalLabel”对话框。在“Label”选项卡的“标号”文本框中输入相应的网络标号，单击“确定”按钮即可完成网络标号的添加。

各项编辑工作完成后，就得到如图5-7所示的单片机流水灯控制电路仿真原理图。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

（6）电气规则检查ECR

设计完成电路图后，为验证电路图的正确性，还需进行电气规则检查。其方法是，依次选择[工具]一[电气规则检查]命令，则会弹出如图5-27示的电气规则检查结果对话框。

如果设计电路的电气规则无误，则在结果对话框中给出“NoERCerrorsfound”的信息。图5-26

电气规则检查结果对话模型项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路2

三、任务实施1．应用Proteus软件绘制12864仿真应用参考电路12864仿真应用参考电路如图5-28所示。按照相关知识的内容，应用Protues软件进行绘制。图5-

27

Proteus仿真汉字型液晶12864应用电路项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务二搭建仿真电路22.12864仿真应用电路元器件清单12864仿真应用电路元件清单见表5-4

。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真

任务三

电路仿真

一、任务描述

在Protues仿真环境中，使用LGM12641BS1R显示汉字。

二、相关知识1．LGM12641BS1R显示页面

与带字库的液晶不同，LGM12641BS1R液晶含有两个液晶驱动器，每块驱动器都控制64*64个点，分为左右两个屏幕显示，总共为128*64个点（即有128×64个点）。这就是为什么有CS1和CS2两个片选端的原因。此液晶有8页，一页有8行点阵点，左右各64列，共128列。如图5-29所示：图5-28

LCD12864显示页面项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真32．指令说明

（1）显示开/关设置R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHHHHH/L

功能：设置屏幕显示开/关。DB0=H，开显示；DB0=L，关显示。不影响显示RAM(DDRAM)中的内容。（2）设置显示起始行R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHH行地址（0-63）功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3（3）设置页地址R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHLHHH页地址（0-7）

功能：执行本指令后，下面的读写操作将在指定页内，直到重新设置。页地址就是DDRAM的行地址，页地址存储在X地址计数器中，A2-A0可表示8页，读写数据对页地址没有影响，除本指令可改变页地址外，复位信号(RST)可把页地址计数器内容清零。（

4）设置列地址R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLH列地址（0-63）功能：

DDRAM的列地址存储在Y地址计数器中，读写数据对列地址有影响，在对DDRAM进行读写操作后，Y地址自动加一。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3（5）状态检测R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLBFLON/OFFRETLLLL

功能：读忙信号标志位(BF)、复位标志位(RST)以及显示状态位(ON/OFF)。

BF=H：内部正在执行操作；

BF=L：空闲状态。RST=H：正处于复位初始化状态；

RST=L：正常状态。ON/OFF=H：表示显示关闭；

ON/OFF=L：表示显示开。（6）写显示数据R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：写数据到DDRAM，DDRAM是存储图形显示数据的，写指令执行后Y地址计数器自动加1。D7-D0位数据为1表示显示，数据为0表示不显示。写数据到DDRAM前，要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3（7）读显示数据R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0

功能：从DDRAM读数据，读指令执行后Y地址计数器自动加1。从DDRAM读数据前要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。（8）CS1和CS2的屏幕选择说明CS1CS2选屏00全屏01左半屏10右半屏11不选

注意：CS1、CS2均为低电平有效项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真33．液晶显示器显示原理（1）汉字和英文显示原理

在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，我们将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。

那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，如英文的'A'在字模的记载方式如图5-30所示。图5-30

“A”字模图项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3

而中文的“你”在字模中的记载如图5-31所示：图5-31

“你”字模图项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3（2）生成汉字字模数据

由于这块液晶不带字库，我们就要自己编写字库，编写字库所用的字模提取软件为Zimo221(其程序在本书的电子资料包中)。

1)新建图像

打开软件zimo221，在“基本操作”中单击“新建图像”按钮，设置宽度、高度参数为16（汉字的点阵显示为16*16点阵），如图5-32

所示。单击“确定”按钮完成设置。图5-32“新建图像”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真32）输入汉字在文件输入区输入要取字模的汉字，按“Ctrl+Enter”键确定，如图5-33所示。图5-33

输入文字界面项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真33）参数设置①

设置字号在“参数设置”中单击“文字输入区字体选择”按钮，设置字体为：黑体、常规、12号，如图5-34

所示。图5-34

“设置字体”对话框项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3②

设置取模方式

在“参数设置”中单击“其他选项”按钮，在选项目中根据液晶屏的显示方式设置为：纵向取模，字节倒序，如图5-35

所示。图5-35

“取模方式”设置项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真34）读取字模数据

在“取模方式”中单击“C51格式”按钮，在“点阵生成区”自动生成字模，如图5-36

所示。图5-36

读取字模数据界面项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真3三、任务实施1．编写程序绘制完电路仿真原理图后，我们可用Proteus软件仿真运行单片机程序，以观察程序运行效果。在Keil软件中建立“LCD12864”项目，并编译生成可执行的机器代码文件，如图5-37所示。图5-37

“LCD12864”

项目生成HEX文件项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真312864液晶一共可以显示4行，每行可以显示8个汉字或16个字符，每一个汉字位置都有固定的位置，设置不同的地址即可在不同的位置上显示字符。

部分参考程序如下。项目五

液晶屏显示器的Proteus仿真任务三电路仿真32．Proteus软件仿真（1)加载