基于Proteus的LCD显示系统设计

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引言
　　单片机这门课程是自动化、机械电子等专业的一门专业技术必修课程，更是他们找工作就业的一个主要特长和技能，但是很多同学反应这门课程学习起来晦涩难懂，主要原因就是单片机是一门实践性很强的专业技术课，光是理论上课再加上有限的几次硬件实验是不好掌握这门技能的。Proteus是由Labcenter Electronics开发的功能强大的单片机仿真软件，它包括原理图布图、混合模式仿真及PCB板制作等功能，它提供了丰富的外围硬件，可以仿真模拟电路、数字电路、数模混合电路，其最大的亮点在于能够对微控制器进行实物级的仿真，便于操作，效果逼真[1]。将Proteus软件引入到单片机教学过程，每节课都能见证单片机实物仿真，能够帮助学生理解很多难懂的概念和程序，让单片机不再那么抽象和难接近，使学习效率大大提高。LCD的显示控制一直是单片机学习中比较难理解和掌握的知识，用Proteus软件让学生仿真LCD的硬件和软件的实现过程，可以加深学生对LCD的硬件控制和软件编制的理解，由此来更好地掌握LCD显示技术。本文设计案例是让LCD滚动显示两行内容：Welcome to jd305和Good study MCU！
　　1 LCD1602介绍及设置
　　液晶显示器（Liquid Crystal Display），简称LCD，由于
　　LCD具有功耗低、体积小、超薄型、显示高品质等特点，而广泛应用在便携式电子产品中。目前我们所使用的LCD是由LCD面板、驱动与控制电路组合而成的，大部分LCD都使用HD44780集成电路作为控制器，它是集驱动器与控制器于一体的专用于字符显示的LCD显示控制驱动集成电路。HD44780集成电路应用简单，只要将待显示的字符的ASCⅡ码放入内部数据显示存储器（DD RAM），内部控制线路就会自动通过HD44780的字符发生器将字符传送到显示器上。LCD1602型可以显示2行，每行可以显示16个字符。LCD1602共有16个引脚，引脚包括8条数据线、3条控制线和3条电源线，其中RS是寄存器选择引脚，当该引脚是1时，选择是数据，当該引脚是0时，选择的是命令。E是使能引脚，当E=高脉冲时，可以向LCD1602里写数据或命令。R/W是读写引脚，当该引脚是1时，读操作，当该引脚是0时，写操作，一般是写，所以该引脚一般接地即可。
　　显示模式设置，要让LCD显示字符，必须对光标、字符移动方向等进行设置，显示才会符合预期要求。如要设置为16*2显示、5*7点阵、8位数据接口，指令代码为38H；光标和显示模式设置。指令代码：0000 01 I/D S，I/D-地址指针加1或减1选择位。I/D=1，读或写一个字符后地址指针加1；I/D=0，读或写一个字符后地址指针减1。如写完一个字符后，指针加1，光标右移，指令代码是06H。其他指令，清屏指令是01H，全屏左移字符指令是18H，全屏右移字符指令是1CH。
　　2 LCD显示系统硬件电路设计
　　LCD显示系统由AT89C51、LCD1602、电源电路和复位电路组成[2]，LCD1602的D0-D7引脚接单片机的P2口，E引脚接P3.4引脚，RS接P3.5引脚，R/W引脚直接接地控制。单片机与LCD1602在Proteus软件的连接图如图1所示。
　　3 LCD显示系统软件设计
　　在Proteus软件画好电路图，并进行电气规则检查，如果没有错误就可以进行软件设计了。在keil软件里用C语言编制程序，编译，如果没有错误，即可生成可执行HEX文件。LCD显示系统C程序如下所示。
　　#include
　　#define uchar unsigned char
　　#define uint unsigned int
　　uchar code h1[]="Welcome to jd305"；
　　uchar code h2[]="Good study MCU！"；
　　sbit len=P3^4；        //液晶使能端
　　sbit lrs=P3^5；        //液晶数据命令选择端
　　uchar num；
　　void delay（uint t） //延时子程序
　　{
　　uint x，y；
　　for（x=t；x>0；x--）
　　for（y=200；y>0；y--）；
　　}
　　void write_cm（uchar cm） //写命令子程序
　　{        lrs=0；
　　P2=cm；
　　len=0；
　　delay（10）；
　　len=1；
　　delay（10）；
　　len=0；
　　}
　　void write_shu （uchar shu） //写数据子程序
　　{        lrs=1；
　　P2=shu；
　　len=0；
　　delay（10）；
　　len=1；
　　delay（10）；
len=0；
　　}
　　void init（）//初始化
　　{        write_cm（0x38）；
　　write_cm（0x0e）；
　　write_cm（0x06）； //显示模式設置：数据地址指针加1，光标右移，字符不移
　　write_cm（0x01）； //清屏
　　}
　　void main（ ）
　　{        init（）；
　　write_cm（0x80+0x10）； //指定第一行地址
　　for（num=0；num<16；num++）
　　{
　　write_shu（h1[num]）； //写入第一行显示数据
　　delay（10）；
　　}
　　write_com（0x80+0x50）； //指定第二行地址
　　for（num=0；num<15；num++）
　　{        write_shu（h2[num]）； //写入第二行显示数据
　　delay（10）；
　　}
　　while（1）
　　{
　　for（num=0；num<15；num++）//滚动设置
　　{ write_cm（0x1c）；
　　delay（100）；
　　}
　　}
　　}
　　4 Proteus仿真
　　在KEIL里编译程序生成可执行文件后，利用Proteus软件将可执行HEX文件下载到Proteus电路图的单片机芯片里，具体方法是双击单片机芯片，就可将可执行HEX文件加载到单片机中[3]。然后点击仿真运行按钮就可观看LCD实物仿真效果，仿真图见图1所示。
　　5 结束语
　　基于Proteus的LCD显示系统设计，充分体现了Proteus电路设计、Keil程序设计以及联合仿真调试一体化的设计理念，并且用Proteus软件进行单片机仿真设计，节能、省钱、提高效率，简化了单片机系统设计过程，经过实践证明值得推广应用。
　　参考文献：
　　[1]张毅刚，俞洋，刘丹，等.单片机原理与应用设计[M].北京：电子工业出版社，2016.
　　[2]张成法，安庆森，韩淑琴.基于单片机的LCD显示系统设计[J].信息与电脑，2016（15）：128.
　　[3]吴凌燕，王守权，郭伟波.基于Proteus的LCD显示研究[J].现代电子技术，2011，34（19）：208.