基于Proteus的LCD显示研究

摘要：以由KS0108控制器控制的LCD为例，研究如何使用Proteus进行LCD显示的仿真。仿真软件Proteus在原理图设计、电路、单片机仿真及PCB电路的制作等方面都表现卓越。以一款128×64的LCD为例，一方面探讨了如何在液晶上显示，另一方面突出了Proteus软件在单片机仿真领域的应用，给出了具体的思路和调试过程，对学习Proteus的仿真有一定的指导意义。
关键词：Proteus；LCD；单片机；仿真

0 引言
    Proteus是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，它实现了从原理图设计、代码调试到单片机与外围电路的协同仿真，一键切换到PCB设计，实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上惟一将电路仿真软件、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，可编译汇编语言，同时支持1AR，Keil和MPLAB等多种编译器。
    该软件资源丰富，其中元器件资源有：数字和模拟、交流和直流等数千种仿真器件，有30多个元件库；仪表资源有：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表等。

1 128×64点阵型LCD
    目前常用的点阵型LCD有122×32，128×64，240×320等，点阵液晶显示屏有三种控制器，分别是KS0108，T6963C和ST7920，三种控制器主要区别是：KS0108不带任何字库、T6963C带ASCII码，ST7920带国标二级字库(8 000多个汉字)。
    Proteus的器件库里提供了多种LCD。本文以KS0108控制器控制的LCD为例，研究了该屏的显示。由KS0108控制器控制的128×64的点阵液晶显示屏Proteus中有两种型号：LGM12641BS1R，AMPIRE 128×64。
1．1 LCD的引脚及功能介绍
    128×64点阵型LCD LGM12641BS1R和AMPIRE 128×64的引脚及其功能介绍见表1。

    从表1 中可以看出，LGM12641BS1R和AMPIRE 128×64的主要区别在于屏选信号控制端CS1和CS2， LGM12641BS1R为高电平有效，AMPIRE 128×64为低电平有效。
1．2 液晶的读写时序
    如图1所示，在使能端E为高电平，R／W为低电平时，将数据DB0～DB7写入并锁存；读操作为E高电平，R／W为高电平时，将锁存的数据读出来，送显示。

2 LCD在Proteus中的仿真
2．1 硬件整机电路图
    仿真过程中，采用单片机89C52为主控单元，由于同时控制两块屏，为避免连线混乱，采用连接节点模式，在连线上加“线标”进行相应连接，整体电路图如图2所示。

    由于LGM12641BS1R和AMPIRE 128×64屏选信号控制端CS1和CS2有效电平不同，为实现二者的同步显示，在AMPIRE 128×64的片选控制端CS1和CS2上分别加了反相器。
2．2 仿真步骤
    由于该LCD为点阵型的，要显示中文汉字，就要用辅助的汉字取模工具，作者选用了“清华蓬远的液晶字库显示程序”，取模时注意相关项的设置，否则不能正常显示，设置如图3所示。

    取模时，采用纵向取模，同时字节倒序。显示效果如图4所示。
2．3 程序的调试
    程序采用C51编写，用Keil调试(若为汇编语言编写的程序，Proteus软件自带的编译器也可以编译，无需Keil)，调试过程中，在Proje ct中有个“Options forTarget+工程名”的可选项中，点击“Output”，在“Creat HEX Fi”前划对号，以示选中。这样在Proteus ISIS仿真环境下，就可以直接加载在keil中生成的*．hex文件，进行仿真演示。

3 结语
    以89C52驱动两种KS0108控制器控制的LGM12641BS1R和AMPIRE 128×64两种LCD为例，给出了仿真的注意事项和仿真的效果，为电路简洁大方，连接方法采用节点法，在连线上加线标实现连接，当然也可以采用总线方式。Proteus在单片机仿真领域应用广泛，不但支持8051系列的CPU模型，还支持68000，AVR，PIC12，PIC16，PIC18，Z80，HC11等系列的单片机，且还可以仿真模拟电路、数字电路及二者混合的电路，软件仿真，节约了耗材，提高了效率，简化了设计过程，值得广泛使用。