基于PROTEUS技术的ARM7显示系统设计与仿真实现

0 引言
    随着科技的发展，ARM在社会各个方面的应用越来越广。ARM芯片广泛应用于无线产品、PDA、GPS、网络、消费电子产品、STB及智能卡。LPC2138是Philips公司生产的基于ARM7TDMI的RISC微处理器，主频可达50MHz。液晶显示是嵌入式系统中反映系统输入／输出的人机交互界面，液晶显示以其微功耗、体积小、显示内容丰富、模块化，接口电路简单等诸多优点得到广泛应用。本文在介绍以HD44780为控制器的LM 016L液晶模块的引脚结构、功能的基础上，搭建LM016L与LPC2138芯片的硬件接口电路、用c语言编写显示程序，采用Proteus软件进行功能仿真。

1 液晶模块结构及功能简介
    LM016L液晶模块采用HD44780控制器。HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动、闪烁等功能。HD44780控制器由两个8位寄存器、指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)、忙标志(BF)、显示数据RAM(DDRAM)、字符发生器ROM(CGROM)、字符发生器RAM(CGRAM)、地址计数器(AC)构成。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出；DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM，或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据。BF为1时，液晶模块处于内部处理模式，不响应外部操作指令和接受数据。DDRAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码。CGROM由8位字符码生成5 x 7点阵字符160种和5×10点阵字符32种，8位字符编码和字符的对应关系。CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节。可以自定义8个5×7点阵字符或者4个5×10点阵字符。AC可以存储DDRAM和CGRAM地址，如果地址码随指令写入IR，则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或者CGRAM单元。LMO16L液晶模块的引脚功能见下表1。

2 基于Proteus ISIS 7的液晶模块仿真
2．1 接口设计
    运行Proteus ISIS 7进入设计界面，依照图1所示在元件库中选择需要的元件。Lpc2138的P0．0-P0．7端口作为8位数据的输出端，P0．8、P0．9、P0．10作为控制信号的输出端，连接完成的电路如图l所示。

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2．2 软件设计
    电路图绘制好之后，就可以编写LM016L的驱动程序。LM016L的操作有两大类：读操作和写操作。一般情况下不需要从液晶中读取数据，所以对液晶操作主要是写指令和写数据两个写操作，对于忙标志(BF)，查询的方法，保证液晶模块有足够时间进行内部数据处理。在写源程序时，需要根据液晶模块的时序图编写程序。LM016L的时序如图2所示。

    根据电路图1定义引脚：RS BIT P0．8；RW BIT P0．9；LCD E BIT PO．10。
    本设计的开发环境为keil uvision3，程序大体分为初始化、控制信息与数据传输3部分。下面就将结合程序源代码略加说明：
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    用keil软件编译后生成HEX文件，在Proteus中打开lpc2138芯片属性对话框，将生成的HEX文件加载进去，再进行仿真运行就可以看到图3的结果，说明设计成功。

3 结束语
    利用Proteus实现了对ARM7+LM016L液晶模块的仿真，实现了字符串的显示。Proteus为ARM学习提供了很好的软件平台，使初学者可以抛开电路设计中的一些细枝末节，快速掌握ARM的核心内容。同时该方法不需要硬件资源，也为学校开设ARM课程闯出一条最佳途径。