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课程设计报告题目：基于Proteus的LM016L液晶显示器的仿真学生姓名：闫少卿学生学号：0908020248系别：电气信息工程学院专业：自动化届别：2013届指导教师：苗磊电气信息工程学院2012年5月成绩淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第1页基于Proteus的LM016L液晶显示器的仿真学生：闫少卿指导教师：苗磊电气信息工程学院自动化专业1课程设计的任务与要求1.1课程设计的任务利用Proteus的51单片机设计并实现LM016L液晶显示器的显示功能。通过本次设计了解并掌握LM016L液晶显示器结构及其使用方法。1.2课程设计的要求使用LM016L显示两行字符，当按下K1开关时，电机正转，液晶显示器第一行显示字符为“startzheng”，第二行显示为电机正转所运行的步数;当按下K2开关时，电机反转，液晶显示器第一行显示“startfan”，第二行显示为电机反转所运行的步数。1.3课程设计的研究基础该设计包括硬件和软件设计两部分。硬件部分主要包括:单片机AT89C51、LM016L液晶显示器。软件部分包括：基于51单片机的汇编语言程序。设计中的相关研究如下：（1）单片机AT89C51：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器。（2）LM016L液晶显示器：LM016L液晶显示器采用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。[2]2LM016L液晶显示器显示系统方案制定2.1方案提出方案一：利用单片机AT89C51来控制数码管的运行，按下按钮可实现数码管的显示。将程序写入后，当按下正反转开关时数码管单个显示字符和电机运行的拍数，组合起来构成所需要的数据。其整体电路方框图如图1所示。淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第2页图1整体电路方框图方案二：利用单片机AT89C51来控制LM016L液晶显示器的显示。按下按钮可实现液晶显示器的显示。将程序写入后，当按下正反开关时LM016L液晶显示器第一行显示字符为，第二行显示为电机正反转所运行的拍数。其整体电路方框图如图2所示。图2整体电路方框图淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第3页2.2方案比较方案一：该方案在强光下比较清晰，但消耗电力多，同时所需数码管也较多，电路较复杂。方案二：该方案电路相对简单，消耗电力少同时其显示方式是直接显示两行，数据清晰明了。2.3方案论证由上面两种方案的比较分析得出，方案二更具有适用性、实用性，更符合现实生活的要求。2.4方案选择本设计的方案设计者选择第二种（即：使用动态驱动方式驱动LM016L液晶显示器）进行研究。3LM016L液晶显示器显示系统方案设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计该设计分为最小系统模块、控制模块、显示模块。各功能模块介绍具体如下：（1）最小系统模块：最小系统由晶体振荡器和复位电路组成。晶体振荡器是单片机系统正常工作的保证，如果晶体振荡器不起振，系统将不会工作；若振荡器运行不规律，系统执行程序时就会出现时间上的误差。复位电路是使单片机程序重新运行。最小系统如图3所示。图3最小系统模块电路图淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第4页（2）控制模块：控制模块由单片机AT89C51和电机部分组成。通过单片机AT89C51将.hex文件写入来控制液晶显示器的显示。控制模块如图4所示。图4控制模块电路图（3）显示模块：显示模块由LM016L液晶显示器构成，通过它将我们所需要的显示出来。显示模块如图5所示。图5显示模块图3.2电路参数的计算及元器件的选择LM016L液晶显示器：VSS电源接地，电源正极，VDD接+5V电源；所以为了使LM016L液晶显示器正常工作，VSS端接地，VDD端接+5V。淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第5页3.3特殊器件的介绍(1)单片机AT89C51如图6所示：图6AT89C51电路图AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能COM8位微处理器俗称单片机。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如上图6所示。[3]AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第6页P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。（2）LM016L液晶显示器如图7所示：图7LM016L液晶显示器电路图LM016L液晶显示器采用并行接口方式，有16个引脚，各引脚的功能及使用方法如下：1）VSS（引脚1）：电源地。2）VDD（引脚2）：电源正极，接+5V电源。3）VL（引脚3）：液晶显示偏压信号。4）RS（引脚4）：数据/指令寄存器选择端。高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。5）R/W（引脚5）：读/写选择端.高电平时为读操作，低电平时为写操作。6）E（引脚6）：使能信号，下降沿触发。7）D0-D7（引脚7-14）：I/O数据传输线。8）BLA（引脚15）：背光源正极。9）BLK（引脚16）：背光源负极。（3）ULN2003AULN2003A是一个7路反向器电路，即当输入端为高电平时ULN2003A输出端为低电平，当输入端为低电平时ULN2003A输出端为高电平。共16个端口，其中1~7口为输入端口，相对应16~10口为输出端口，8号口9号口为地与com端口。ULN2003A电路图如图8所示。淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第7页图8ULN2003A电路图3.4系统整体电路图图9系统整体电路图图9左边为单片机的驱动部分，即最小系统，目的是为单片机供给稳定的时钟频率。中间部分为单片机主体，通过对其编程与对银脚的合理使用达到各种设计的需要。图中的右上角部分是显示其主体，通过程序的写入来显示想要的结果。图中右下角为电机部分通过控制电机的正反转来实显示所需要的内容。4LM016L液晶显示器显示系统仿真和调试4.1仿真软件介绍本系统设计利用的是Proteus和Keil单片机开发系统两种软件实现的。（1）Proteus：它不仅具有其他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、代码调试到淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第8页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平台设计，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。[1]Proteus软件是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。在编译方面，也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。它由ISIS和ARES两个软件构成，其中Proteus电路原理图设计是在ISIS软件环境中进行绘制。在计算机中安装好Proteus7.1软件后，单击“开始”—“程序“—Proteus7Professional”—“ISIS7Professional”或在桌面上双击图标ISIS，弹出启动界面。ISIS启动后进入ISISProfessional窗口。它又菜单栏、主工具栏、预览窗口器件选择按钮、工具箱、原理图编辑窗口、对象选择器、方向工具栏、状态栏仿真按钮等部分组成。（2）Keil2c51软件单片机程序的编译调试软件比较多，Keil单片机开发系统即是其中的一种。KeilC51是当前使用最广泛的基于80C51单片机内核的软件开发平台之一。µVision2是KeilSoftware公司推出的51系列单片机开发工具，µVision2集成开发环境IDE是一个基于Windows的软件开发平台，集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言和C语言的程序设计。一般来说，Keil51和µVision2指的是µVision2集成开发环境。KeilC51可以从相关网站下载并安装。安装好后，双击桌面上快捷图标或在“开始”菜单中选择KeilµVision2，启动KeilµVision2集成开发环境。4.2系统仿真实现启动µVision2，创建1个项目文件，保存命名为“课程设计.Uv2”，并按照CPU—Atmel—AT89C51来选择。创建并编写一个性的源程序文件，保存命名为“LED.c”，并把这个源文件添加到项目中。并单击“Project”—“OptionsforTarget1”—“Output”，选中“CreateHEXFile：”—“Debug”，选中“Use：KeilMonitor-51Driver”，编译该源程序文件及所有该工程下的文件，如编译无错误，则会生成.HEX文件。将其写入单片机淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第9页AT89C51进行仿真。仿真结果如图10、11所示。图10仿真运行一（按下开关K1）图11仿真运行二（按下开关K2）4.3系统测试淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告第10页测试环境：20摄氏度。测试仪器：计算机、win7操作系统、Proteus仿真软件。测量数据：单片机晶振频率为12MHz4.4数据分析由图10、11仿真结果可知将程序写入单片机AT89C51后点击运行，当按下K1开关时，电机正转，液晶显示器第一行显示字符为“startzheng”，第二行显示为电机正转所运行的步数;当按下K2开关时，电机反转，液晶显示器第一行显示“startfan”，第二行显示为电机反转所运行的步数。5总结5.1设计小结通过本次课程设计，我熟悉掌握了仿真软件Proteus和单片机开发软件Keil。要做好课程设计，最关键的还是要自己真正的掌握技术与理论知识，同时明白面对一个新设计时，应该先自己构思一下整体程序的构架，想想如何来完成，有可能的话画一个流程图，对所用到的知识有一个初步的认识，然后自己动手去写，遇到实在没办法解决的地方，再去请教别人，或看别人怎么处理，这样起码你动脑想过，自己有自己的思路。如果你一开始就看别人的程序，你的思维就会受限在别人的思维里，这样你就永远无法提高自己5.1收获体会通过对本设计的设计与研究，熟练掌握了对于Proteus深层次的了解，由于本设计主要是涉及单片机的内容，也熟练的了解了单片机的各个接口的作用与如何使用C语言进行对单片机的编程。基于本设计的原理基础，对于各种后期的猜想，有助于以后的对单片机更加深层次的开发与使用，从而能更加完善的丰富现代生活！5.2展望自动化，智能化的时代已经到来了。而单片机就好比生活中那些比较简单但很实用的机器的大脑。单片机可以帮助电饭煲智能控温，单片机能够帮助汽车智能变速，单片机还