完美升级版基于ARM7的LCD显示电路仿真毕业论文Word文档格式.docx
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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PROTEUS7.8SP2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。
第二章芯片介绍
2.1芯片LPC2106简介
LPC2106包含一个支持仿真的ARM7TDMI-SCPU、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(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。
2.1.1LPC2106的特性
LPC2106拥有以下多种特性:
(1)ARM7TDMI-S处理器
(2)128k字节片内Flash程序存储器,具有ISP和IAP功能。
(3)Flash编程时间:
1ms可编程512字节,扇区擦除或整片擦除只需400ms。
(4)643216K字节静态RAM(LPC2106)
(5)向量中断控制器
(6)仿真跟踪模块,支持实时跟踪
(7)RealMonitor模块支持实时调试
(8)标准ARM测试调试接口,兼容现有工具
(9)极小封装:
TQFP48(7×
7mm2)
(10)双UART,其中一个带有完全的调制解调器接口
(11)I2C串行接口
(12)SPI串行接口
(13)两个定时器,分别具有4路捕获比较通道
(14)多达6路输出的PWM单元
(15)实时时钟
(16)看门狗定时器
(17)通用IO口
(18)CPU操作频率可达60MHz
(19)双电源
-CPU操作电压范围:
1.65V~1.95V(1.8V±
8.3%)
-IO电压范围:
3.0V~3.6V(3.3V±
10%)
(20)两个低功耗模式:
空闲和掉电
(21)通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒
(22)外设功能可单独使能禁止,实现功耗最优化
(23)片内晶振的操作频率范围:
10MHz~25MHz
(24)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。
2.2芯片LM016L简介
2.2.1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。
2.2.2LCD相关参数
(1)LM016LLCD主要技术参数:
显示容量:
16×
2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA(5.0V)
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×
4.35(W×
H)mm
(2)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2-1引脚接口说明表
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据命令选择
12
D5
5
RW
读写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
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:
RW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RW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RW为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平RW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7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15脚:
背光源正极。
第16脚:
背光源负极。
(3)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2-2控制命令表
序号
指令
清显示
光标返回
*
置输入模式
ID
S
显示开关控制
D
C
B
光标或字符移位
SC
RL
置功能
DL
N
F
置字符发生存贮器地址
字符发生存贮器地址
置数据存贮器地址
显示数据存贮器地址
读忙标志或地址
BF
计数器地址
写数到CGRAM或DDRAM)
要写的数据内容
从CGRAM或DDRAM读数
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。
ID:
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SC:
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,如果为低电平表示不忙。
指令10:
写数据。
指令11:
读数据。
第三章软件选择
3.1ProteusVersion7.5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、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:
*.,如图4-2工程保存显示位置框图所示。
图4-2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4-3保存位置选择框图所示
图4-3保存位置选择框图
4.1.2元件选择
现在就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ComponentMode,如图4-4模块组件框图所示。
图4-4模块组件框图
然后双击下方空白处,就会弹出一个PickDevices对话框,如图4-5元器件选择框图所示。
图4-5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4-6元器件添加框图所示。
图4-6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LPC2106。
完成后如图4-7元器件摆放显示框图所示。
图4-7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。
4.5—5.5V,工作电流:
2.0mA(5.0V),模块最佳工作电压:
5.0V,字符尺寸:
2.95×
H)mm。
4.1.3电路效果图
系统电路图如图4-8系统电路图所示。
图4-8系统电路图
电路元件LPC2106通过P0.0~P0.10和LM016L连接起来。
其中,P0.0~P0.7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P0.8~P0.10来进行选择。
4.2程序设计
4.2.1RealViewMDK创建工程过程
打开KeiluVision4软件,单击菜单项Project中的NewuVisionProject项,如图4-9工程新建指示框图所示。
图4-9工程新建指示框图
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。
如图4-10工程新建位置框图所示。
图4-10工程新建位置框图
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4-11芯片仿真选择框图所示
图4-11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OptionsforTarget‘LCDTarget’,在弹出的对话框中,选择Output选项卡,将CreateHEXfile选中,并点击SelectFolderforObject…选择你生成的文件所要放置的目录中。
如图4-12选项设置框图所示。
图4-12选项设置框图
4.2.2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
voidChkBusy(){
IODIR=0x700;
先设置方向使P0.8~P0.10输出,使P0.0~P0.7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;
}
****************************************************************************
WrOp(),函数功能为:
写指令函数
voidWrOp(uint8dat){
ChkBusy();
检查LCD是否繁忙
全部清零
IOCLR=rw;
设置读写方式为读
IOCLR=0xff;
先清零
IOSET=dat;
再送数
使能,让置位寄存器开始工作
使能,让清零寄存器开始工作
WrDat(),函数功能为:
写数据函数
voidWrDat(uint8dat){
IOSET=rs;
置位控制选择
清零寄存器选择读
lcd_init(),函数功能为:
lcd初始化函数
voidlcd_init(void){
WrOp(0x38);
WrOp(0x06);
光标加1
WrOp(0x0c);
开显示
DisText(),函数功能为:
显示文本函数
voidDisText(uint8addr,uint8*p){
inta=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!
='
)WrDat(*(p++));
从起始地址开始,将数据一个字符一个字符写入
time(),函数功能为:
延时
voidtime(){
inti=100000;
for(;
i>
=0;
i--);
4.2.3主函数
main(),函数功能为:
显示文本
intmain(void)
{
inti;
uint8*p[]={"
.c
*功能:
向LCD输出HelloWorld
#include"
config.(1<
<
10)
#definebusy(1<
7)
*名称:
ChkBusy()
voidChkBusy()
{
while
(1)
{
WrOp()
voidWrOp(uint8dat)
ChkBusy();
IOCLR=rs;
IOCLR=rw;
IOCLR=0xff;
IOSET=dat;
IOSET=en;
IOCLR=en;
WrDat()
voidWrDat(uint8dat)
IOSET=rs;
lcd_init()
voidlcd_init(void)
WrOp(0x38);
WrOp(0x06);
WrOp(0x0c);
DisText()
voidDisText(uint8addr,uint8*p)
WrOp(addr);
while(*p!
main()
inti,j,a;
"
"
1"
0"
7"
8"
3"
};
lcd_init();
设置为输出
IOCLR=0x7ff;
for(j=0;
j<
13;
j++){
WrDat(*p[j]);
for(i=0;
i<
0x08fff;
i++);
}
WrOp(0x01);
WrOp(0x04);
WrOp(0x8f);
WrDat(*p[12-j]);
for(i=0;
for(a=0;
a<
15;
a++){
WrOp(0x1c);
}
*DisText(0x80,p[0]);
for(i=0;
0x1ffff;
DisText(0x80,p[1]);
DisText(0x80,p[2]);
DisText(0x80,p[3]);
DisText(0x80,p[4]);
DisText(0x80,p[5]);
0x1fff
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