基于单片机的LCD显示系统设计与Proteus仿真实现

基于单片机的ＬＣ　Ｄ显示系统　设计与Ｐ　ｒｏｔｅ　ｕ　ｓ仿真实现　高玲　尹立强　（黄河水利职业技术学院　开封４７５００３）　（河南科技学院　新乡４５３００３）ｚ　摘　要本文通过ＡＴ８９Ｃ５１芯片与ＡＭＰＩＲＥ　１２８　Ｘ　６４液晶模块组合完成了一种显示系统的设计，并使用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件进行了功能　仿真。　关键词单片机ＬＣＤ　Ｐｒｏｔｅｕｓ　仿真　文献标识码　Ｂ　文章编号１　１　０８２６—５８６５　中图分类号ＴＰ３６８．５　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｐｒｏｔｅｕｓ　ｏｆ　ＬＣＤ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＣＵ　Ｇａｏ　Ｌｉｎｇ　Ｙｉｎ　Ｌｉｑｉａｎｇ２　（Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｋａｉｆｅｎｇ　（Ｈｅｎａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｘｉｎｘｉａｎｇ　４７５００３）　４５３００３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ＡＴ８９Ｃ５　１　ｃｈｉｐ　ａｎｄ　ＡＭＰＩＲＥ　１　２８　Ｘ　６４　ＬＣＤ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｙｓ－　ｔｅｒｎ，ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｕｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＭＣＵ　一ＬＣＤ　Ｐｒｏｔｅｕｓ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　、引言　单片机自问世以来，因其功能强、使用灵活、面向控制等优　点在社会各个领域的应用越来越广。ＬＣＤ液晶显示也因其微功　耗、显示内容丰富、接口电路简单等优点得到广泛应用。本文将　完成基于单片机的ＬＣＤ显示系统的设计，在液晶屏上分两行显　示汉字“黄河水院自动化工程系”，并使用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件进行仿　真测试与验证。　二、硬件电路设计　利用Ｐｒｏｔｅｕｓ设计ＬＣＤ显示系统的硬件电路原理如图１所　示，单片机选用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ５１，显示单元选用ＡＭ—　ＰＩＲＥ　１２８　Ｘ　６４　ＬＣＤ液晶显示器，单片机的Ｐｌ口作为８位数据　的输出端，Ｐ３．０～Ｐ３．４口作为控制信号的输出端。　三、软件设计　电路图绘制好后，根据设计要求并结合图１所示硬件连接　进行程序设计。本文采用Ｃ语言编写程序，程序源代码及简略　注释如下：　＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅｇ５１．ｈ＞　＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｉｎｔｒｉｎｓ．ｈ＞　／／函数声明　ｖｏｉｄ　ｂｕｓｙ　ｗａｉｔ（）；　ｓｂｉｔＣＳ１＝Ｐ３　３；／／片选１　ｖｏｉｄ　ｓｅｌｅｃｔ（ｕｃｈａｒｘ）；　ｓｂｉｔＣＳ２＝Ｐ３　４；／／片选２　ｖｏｉｄｗｒｉｔｅ＿ｃｏｍｍａｎｄ（ｕｃｈａｒ　ｃｍｄ）；　ｓｂｉｔＲＷ＝Ｐ３　１；／／读／写选择　ｖｏｉｄｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｕｅｈａｒｄａｔ）：　ｓｂｉｔＲＳ＝Ｐ３　０；／／指令／数据选择　ｖｏｉｄｉｎｉｔｉａｌ（）：　图１硬件电路原理图　办公自动化杂志‘２９。　ｓｂｉｔＥ＝Ｐ３　２；／／使自　ｖｏｉｄｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（ｕｃｈａｒｒｏｗ，ｕｃｈａｒｅｏｌｕｍｎ）；　ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙ（ｕｃｈａｒ　ｘ）；　ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙｓｈｏｒｔ（）；　｛　ｔｙｐｅｄｅｆ　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｕｃｈａｒ；　ｕｃｈａｒｉ，ｊ；　，／液晶左半屏显示第一行的”黄河”二字　ｓｅｌｅｃｔ（０）；　ｉｎｉｔｉａｌ（）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（１，３２）；　／／汉字点阵码表，可通过字模提取软件获取　ｕｃｈａｒ　ｃｏｄｅ　ｔａｂｌｅ［１　０］［３２］＝｛　｛０ｘ２０，０ｘ２０，０ｘ２４，０ｘＡ４，０ｘＡ４，ＯｘＢＦ，０ｘＡ４，０ｘＥ４，０ｘＡ４，０ｘＢＦ，０ｘ　Ａ４，０）【Ｅ６，０ｘＡ４，０ｘ３０，０ｘ２０，０ｘ００，０ｘ００，０）（８０，Ｏｘ８０，０ｘ５Ｆ，０ｘ４Ａ，　ｆｏｒ（ｊ＝Ｏ；ｊ＜２；ｊ＋＋）　ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜１６；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ—ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　０ｘ２Ａ，Ｏｘ０Ａ，ＯｘＯＦ，０ｘ０Ａ，０ｘ２Ａ，０ｘ２Ａ，０ｘ４Ｆ，Ｏｘ４０，０ｘ８０，ＯｘＯ０，０ｘＯ０｝，　黄”　｛０ｘｌ０，０ｘ２１，０ｘ６２，０ｘ０６，０ｘ８２，０ｘＥ２，０ｘ２２，０ｘ２２，０ｘ２２，ＯｘＦ２，Ｏｘ２　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（２，３２）；　ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜２；ｊ＋＋）　２，０ｘ０２，ＯｘＦＥ，０）【０３，Ｏｘ０２，ＯｘＯ０，０ｘ０４，０ｘ０４，ＯｘＦＥ，ＯｘＯ１，ＯｘＯ０，Ｏｘ　ＯＦ，０ｘ０４，０ｘ０４，Ｏｘ０４，０ｘ０Ｆ，０ｘ４０，０ｘ８０，０ｘ７Ｆ，０ｘＯ０，ＯｘＯ０，０ｘＯ０ｌ，　”　｛０ｘ００，０ｘ２０，０ｘ２０，０ｘ２０，Ｏｘ２０，ＯｘＥＯ，０ｘ００，０ｘＦＦ，０ｘＣＯ，０ｘ４０，０ｘ２　０，Ｏｘｌ０，Ｏｘ１８，Ｏｘ０ＨＤ，０ｘ００，ＯｘＯ０，Ｏｘ２０，０ｘｌ０，０ｘ０８，０ｘ０４，０ｘ０３，Ｏｘ４　０，０ｘ８０，０ｘ７Ｆ，０ｘ００，Ｏｘ０１，Ｏｘ０２，０ｘ０４，Ｏｘ０８，０ｘ１８，０ｘ０８，ＯｘＯ０ｌ，／／”　水”　｛０ｘＯ０，ＯｘＦＥ，０ｘ２２，０ｘ５Ａ，０ｘ９６，０ｘＯＣ，０ｘ２４，０ｘ２４，０ｘ２５，０ｘ２６，Ｏｘ２　４，０ｘ３４，０ｘＡ４，０ｘ１４，ＯｘＯＣ，ＯｘＯ０，０ｘ００，０ｘＦＦ，０ｘ０４，０ｘ０８，０ｘ８７，０ｘ　８１，０ｘ４１，０ｘ３ｌ，０ｘ０Ｆ，ＯｘＯ１，０ｘ３Ｆ，Ｏｘ４１，０ｘ４１，Ｏｘ４１，０）【７Ｏ，０ｘ００ｌ，　／／”院”　ｆ０ｘ００，０ｘ００，０ｘＯ０，ｏｘＦ８，０ｘ４８，０ｘ４Ｃ，０ｘ４Ａ，０ｘ４９，０ｘ４８，０ｘ４８，０ｘ４　８，０ｘＦＣ，０ｘ０８，０ｘ００，０ｘ００，ＯｘＯ０，ＯｘＯ０，０ｘ００，０ｘ００，ｏ）【ＦＦ，０ｘ４４，０ｘ４　４，０ｘ４４，Ｏｘｄｄ，０ｘ４４，０ｘ４４，０ｘ４４，ＯｘＦＦ，０ｘＯ０，０ｘ００，ＯｘＯ０，０］‘００１，　’　目”　｛０）【２０，０ｘ２４，０ｘ２４，０ｘＥ４，０ｘ２６，０ｘ３４，Ｏｘ２０，ＯｘｌＯ，Ｏｘｌ０，ＯｘＦＦ，０ｘｌ　０，０ｘｌ０，ＯｘｌＯ，０】（Ｆ８，ＯｘｌＯ，０ｘ００，０ｘ０８，ＯｘｌＣ，【ｈ０Ｂ，０ｘ０８，０ｘ０８，０ｘ８　Ａ，０ｘ４Ｃ，０ｘ３０，０ｘ０Ｃ，０ｘ０３，０ｘ４０，０ｘ８０，０ｘ４０，０ｘ３Ｆ，ＯｘＯ０，０ｘ００ｌ，／／”　动”　｛０ｘ８０，Ｏｘ４０，ｏ）（２０，０ｘＦ８，ｏ）【０７，０）【ｏ０，ＯｘＯ０，ＯｘＯ０，ＯｘＦＦ，０ｘ４０，Ｏｘ２　０，ＯｘｌＯ，０ｘ１８，０ｘ００，ＯｘＯ０，Ｏｘｏ０，０ｘ０ｏ，Ｏｘ００，０ｘ００，０ｘＦＦ，０ｘ００，０ｘ０　４，Ｏｘ０２，Ｏｘ０１，０ｘ３Ｆ，０ｘ４０，Ｏｘ４０，０ｘ４０，０ｘ４０，Ｏｘ４０，０ｘ７０，ＯｘＯ０ｌ，／／”　化”　｛（）】【ｏｏ，Ｏｘ０４，（ｂ【０４，Ｏｘ０４，Ｏｘ０４，ＯｘｌＭ，Ｏｘｏ４，０）【ＦＣ，Ｏｘ０４，ｏｘｏ４，０ｘ０　４，０）（ｏ４，０ｘ０６，０）【ｏ４，Ｏｘ００，０】【００，ｏ］【２０，０】（２０，Ｏｘ２０，０ｘ２０，０ｘ２０，０ｘ２　０，Ｏｘ２０，０）【３Ｆ，０ｘ２０，０ｘ２０，０ｘ２０，Ｏｘ２０，Ｏｘ２０，０ｘ３０，０ｘ２０，ＯｘＯ０｝，　工”　｛０ｘ２４，０ｘ２４，０ｘＡ４，０）【ＦＥ，０ｘＡ３，０ｘ２２，０ｘ２０，０ｘ７Ｅ，０ｘ４２，０ｘ４２，０ｘ４　２，０ｘ４２，０ｘ４２，０ｘ７Ｆ，Ｏｘ０２，０ｘ００，０ｘ０８，０ｘ０６，０ｘ０１，０ｘＦＦ，０ｘ００，０ｘ４　３，０ｘ４１，０ｘ４９，０ｘ４９，０ｘ４９，０ｘ７Ｆ，０ｘ４９，０ｘ４Ｄ，０ｘ６９，０ｘ４１，ｏ）【００ｌ，／，”　程”　｛Ｏｘｏｏ，０ｘ０２，０ｘ２２，０ｘ２２，０ｘ３２，０ｘ２Ｅ，ＯｘＡ２，０ｘ６２，０ｘ２２，０ｘ２２，Ｏｘ９　１，０ｘ０９，ＯｘＯ１，０ｘＯ０，０ｘ００，０ｘＯ０，ＯｘＯ０，０ｘ００，０ｘ４２，０ｘ２２，０ｘｌＡ，０ｘ４　３，０ｘ８２，０ｘ７Ｅ，０ｘ０２，０ｘ０２，０ｘ０Ａ，０ｘ１３，０ｘ６６，０ｘ００，０ｘ００，０ｘ００｝／／”　系”　｝；　ｖｏｉｄｍａｉｎ（）　’３０‘　办公自动化杂志　ｆｏｒ（ｉ＝１６；ｉ＜３２；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　／／液晶右半屏显示第一行的”水院”二字　ｓｅｌｅｃｔ（１）；　ｉｎｉｔｉａｌ（）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（１，０）；　ｆｏｒ（ｊ＝２；ｊ＜４；ｊ＋＋）　ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜１６；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　ｓｅｔｐｏｓｉｉｆｏｎ（２，０）；　ｆｏｒ（ｊ＝２；ｊ＜４；ｊ＋＋）　ｆｏｒ（ｉ＝１６；ｉ＜３２；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　，／液晶左半屏显示第二行的”自动化”三字　ｓｅｌｅｃｔ（０）；　ｉｎｉｔｉａｌ（）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（５，１６）；　ｆｏｒ（ｊ＝４；ｊ＜７；ｊ＋＋）　ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜１６；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ—ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（６，１６）；　ｆｏｒ（ｊ＝４；ｊ＜７；ｊ＋＋）　ｆｏｒ（ｉ＝１６；ｉ＜３２；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ—ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　，／液晶右半屏显示第二行的”工程系”三字　ｓｅｌｅｃｔ（１）；　ｉｎｉｔｉａｌ（）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（５，０）；　ｆｏｒ（ｊ＝７；ｊ＜１Ｏ；ｊ＋＋）　ｆ０ｒ（ｉ＝０；ｉ＜１６；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（６，０）；　ｆｏｒ（ｊ＝７；ｊ＜１Ｏ；ｊ＋＋）　ｏｆｒ（ｉ＝１６；ｉ＜３２；ｉ＋＋）ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｔａｂｌｅ［ｊ］［ｉ］）；　｝　，／片选，０选择第一片，１选择第２片　ｖｏｉｄ　ｓｅｌｅｃｔ（ｕｃｈａｒ　ｘ）　｛　ｓｗｉｔｃｈ（ｘ）　｛　ｃａｓｅ　０：ＣＳ１＝０；ＣＳ２＝１；ｂｒｅａｋ；　ｃａｓｅ　１：ＣＳ１＝１；ＣＳ２＝０；ｂｒｅａｋ；　ｃａｓｅ　２：；　ｄｅｆａｕｌｔ：ＣＳ１＝０；ＣＳ２＝０；　｝　ｌ　／／忙等待　，／保证液晶模块有足够时间进行内部数据处理　ｖｏｉｄ　ｂｕｓｙ＿ｗａｉｔ（）　｛　ｕｃｈａｒＸ；　ｆ０ｒ（ｘ＝Ｏ；ｘ＜２００；ｘ＋＋）；　ｒｅｔｕｒｎ；　｝　／／初始化　ｖｏｉｄ　ｉｎｉｔｉａｌ（）　｛　ｗｒｉｔｅ＿ｃｏｍｍａｎｄ（０ｘ３ｆ）；　）　，／设置显示位置：　／／ｒｏｗ（行）：０…７；ｃｏｌｕｍｎ（列）：０…６３　ｖｏｉｄ　ｓｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎ（ｕｃｈａｒ　ｒｏｗ，ｕｃｈａｒ　ｃｏｌｕｍｎ）　｛　ｉｆ（ｒｏｗ＜０１１ｒｏｗ＞＝８１１ｃｏｌｕｍｎ＜０１１ｃｏｌｕｍｎ＞＝６４）ｒｅｔｕｒｎ；　ｗｒｉｔｅ—ｃｏｍｍａｎｄ（０ｘｂ８＋ｒｏｗ）；　ｗｒｉｔｅｃｏｍｍａｎｄ（０ｘ４０＋ｃｏｌｕｍｎ）；　ｌ　ＩＩ　ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙ（ｕｃｈａｒ　ｘ）　｛　ｕｃｈａｒＹ，ｚ；　ｆｏｒ（ｙ＝ｘ；ｙ＞Ｏ；ｙ一一）　ｆｏｒ（ｚ＝ｌ１０；ｚ＞Ｏ；Ｚ一一）；　｝　　‘／／短延时　ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙ＿ｓｈｏｒｔ（）　｛　一ｎｏｐ＿（）；＿ｎｏｐ一（）；一ｎｏｐ．（）；＿ｈｏｐ一（）；　｝　ｆ｝写抬令　ｖｏｉｄ　ｗｒｉｔｅ—ｃｏｍｍａｎｄ（ｕｃｈａｒ　ｃｍｄ）　｛　ＲＳ＝０；　ｂｕｓｙ＿ｗａｉｔ（）；　ＲＷ＝０：　Ｅ＝０；　一ｎｏｐ一（）；一ｎ０ｐ一（）；　Ｐ１＝ｃｍｄ；　ｄｅｌａｙ＿ｓｈｏｒｔ（）；　Ｅ＝Ｉ；　ｄｅｌａｙ—ｓｈｏｒｔ（）；　Ｅ＝０：　｝　／／写数据　ｖｏｉｄ　ｗｒｉｔｅ＿ｄａｔａ（ｕｃｈａｒ　ｄａｔ）　｛　ＲＳ＝１；　ｂｕｓｙ＿ｗａｉｔ（）；　ＲＷ＝０：　Ｅ＝０；　一ｎｏｐ一（）；一ｎｏｐ＿（）；　Ｐ１＝ｄａｔ；　ｄｅｌａｙ＿ｓｈｏｒｔ（）；　Ｅ＝Ｉ；　ｄｅｌａｙ＿ｓｈｏｒｔ（）；　Ｅ＝Ｏ：　｝　四、调试与仿真　在Ｋｅｉｌ　Ｃ５１软件环境下，对程序进行编译，并生成　．ｈｅｘ文　件。启动Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件，打开本设计原理图，双击ＡＴ８９Ｃ５１，　打开“编辑元件”对话框，将编译生成的　．ｈｅｘ文件加载进去，再　进行仿真运行就可以看到仿真结果如图２所示，成功实现了中　文汉字“黄河水院自动化工程系”的显示。　图２电路仿真结果　五、结束语　本设计利用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件完成了对单片机ＡＴ８９Ｃ５　１和ＬＣＤ　液晶模块ＡＭＰＩＲＥ　１２８×６４构成的显示系统的仿真，成功实现　了中文汉字的显示。Ｐｒｏｔｅｕｓ为单片机设计开发提供了很好的软　件平台，可以在没有硬件条件的基础上进行逻辑控制电路设计，　缩短了开发周期，降低了开发成本。　参考文献　［１】高云华刘保彬．Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件在单片机教学中的应　用［Ｊ］．中国科技信息，２０１０（１）：１９９—２００．　［２］刘小兵．基于Ｐｒｏｔｅｕｓ技术的ＡＲＭ７显示系统设计与仿　真实现［Ｊ］．电子技术，２０１０（９）：３２—３３．　作者简介　高玲（１９８２～），女，讲师，２００４年毕业于郑州大学信息工程　学院，现为黄河水利职业技术学院教师，从事高校电子信息技术　专业教学与研究工作。　尹立强（１９８２～），女，助教，２００４年毕业于郑州大学信息工　程学院，现为河南科技学院教师，从事高校电子信息技术专业教　学与研究工作。　办公自动化杂志‘３１。