课程设计课程设计名称:嵌入式系统课程设计专业班级学生姓名:学号:指导教师:课程设计时间: 2012-12-16～2012-12-23电子信息科学与技术专业课程设计任务书说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页前言近年来,随着计算机技术及集成电路技术的发展,嵌入式技术日渐普及,在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。
嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,在袖珍式仪表与低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
通过显示器同步显示元器件的状态可以更深刻地理解控制的原理。
通过Proteus模拟ARM7芯片设计,可以增强我们的自学能力与思考能力,掌握科学研究的方法,提高信息检索的能力以及获取与时俱进知识的能力。
同时,使我们深刻学习了ARM 的相关知识,增强对实际电路的感性认识,提高了分析问题,处理问题的能力。
运用Keil编译C语言,连接生成Hex文件与Axf文件。
使用PROTEUS 7、8SP2仿真,选用ARM7 LPC2106 芯片与LCD1602,导入Hex或文件,然后进行软件仿真调试。
1、系统设计1、1涉及的软硬件简介设计中软件主要用到了模型仿真软件Proteus与编译套件RVDS(RealView Development Suite),硬件主要采用了NXP公司的LPC2106微控制器。
1.1.1 Proteus 7、8简介Proteus软件就是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它就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就是世界上著名的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。
就是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件与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与MSP430等。
在编译方面,它也支持IAR、Keil与MPLAB等多种编译器。
在Proteus绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*、hex(或者*、axf),可以在Proteus的原理图中瞧到模拟的实物运行状态与过程。
Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则就是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却与传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
1.1.2 RVDS简介RealView Development Suite(RVDS)就是ARM公司继SDT与ADS1、2之后主推的新一代开发工具。
RVDS集成的RVCT就是业内公认的能够支持所有ARM处理器,并提供最好的执行性能的编译器。
RealView Developer Suite 支持所有 ARM 系列核心,并与众多第三方实时操作系统及工具商合作简化开发流程。
RVDS包含有四个模块:(1)IDE:RVDS中集成了Eclipse IDE,用于代码的编辑与管理。
支持语句高亮与多颜色显示,以工程的方式管理代码,支持第三方Eclipse功能插件。
(2)RVCT:RVCT就是业界最优秀的编译器,支持全系列的ARM与XSCALE架构,支持汇编、C与C++。
(3)RVD:就是RVDS中的调试软件,功能强大,支持Flash烧写与多核调试,支持多种调试手段,快速错误定位。
(4)RVISS:就是指令集仿真器,支持外设虚拟,可以使软件开发与硬件开发同步进行,同时可以分析代码性能,加快软件开发速度。
RVDS具有代码小执行效率高、支持Linux操作系统、调试功能强大、可虚拟外设等优点,同时还具有内容丰富的在线文档。
1.1.3 芯片LPC2106简介LPC2106/2105/2104 包含一个支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、与片内存储器控制器接口的ARM7 局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线(AHB)与连接片内外设功能的VLSI外设总线(VPB ,ARMAMBA 总线的兼容超集)。
LPC2106/2105/2104 将ARM7TDMI-S配置为小端(little-endian )字节顺序。
AHB外设分配了2M 字节的地址范围,它位于 4G字节ARM存储器空间的最顶端。
每个 AHB 外设都分配了16k 字节的地址空间。
LPC2106/2105/2104 的外设功能(中断控制器除外)都连接到VPB 总线。
AHB到VPB 的桥接将VPB 总线与AHB总线相连。
VPB 外设也分配了2M 字节的地址范围,从3、5GB 地址点开始。
每个VPB 外设在VPB 地址空间内都分配了16k 字节地址空间。
它拥有以下特性:◆ARM7TDMI-S处理器◆128k字节片内Flash程序存储器,具有ISP 与IAP 功能。
◆Flash编程时间:1ms 可编程512 字节,扇区擦除或整片擦除只需400ms 。
◆64/32/16K 字节静态RAM(LPC2106/2105/2104)◆向量中断控制器◆仿真跟踪模块,支持实时跟踪◆RealMonitor模块支持实时调试◆标准ARM测试/ 调试接口,兼容现有工具◆极小封装:TQFP48 (7×7mm2)◆双UART,其中一个带有完全的调制解调器接口◆I2C 串行接口◆SPI 串行接口◆两个定时器,分别具有4 路捕获/ 比较通道◆多达6 路输出的PWM 单元◆实时时钟◆瞧门狗定时器◆通用I/O 口◆CPU 操作频率可达60MHz◆双电源－CPU 操作电压范围:1、65V~1、95V(1、8V ±8、3%)－I/O 电压范围:3、0V~3、6V(3、3V ±10%)◆两个低功耗模式:空闲与掉电◆通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒◆外设功能可单独使能/ 禁止,实现功耗最优化◆片内晶振的操作频率范围:10MHz~25MHz◆片内PLL 允许CPU 以最大速度运行,可以在超过整个晶振操作频率范围的情况下使用。
由于拥有以上特性,LPC2106适用于nternet 网关、串行通信协议转换器、访问控制、工业控制、医疗设备及其它各种类型的应用。
1、2 LCD显示原理与初始化流程图1.2.1 LCD显示简介①液晶显示原理液晶显示的原理就是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
②液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种,通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。
除了黑白显示外,液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。
如果根据驱动方式来分,可以分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(Simple Matrix)与主动矩阵驱动(Active Matrix)三种。
③液晶显示器各种图形的显示原理:◆线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成,假设LCD显示屏有64行,每行有128列,每8列对应1字节的8位,即每行由16字节,共16×8=128个点组成,屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应,每一字节的内容与显示屏上相应位置的亮暗对应。
例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定,当(000H)=FFH时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为8个点;当(3FFH)=FFH时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=00H时,则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线与8条暗线组成的虚线。
这就就是LCD显示的基本原理。
◆字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由6×8或8×8点阵组成,既要找到与显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。
◆汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占32B,分左右两半,各占16B,左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加1,送第二个字节,换行按列对齐,送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。
1.2.2 LCD相关参数◆1602LCD主要技术参数:显示容量: 16×2个字符芯片工作电压: 4、5—5、5V工作电流: 2、0mA(5、0V)模块最佳工作电压: 5、0V字符尺寸: 2、95×4、35(W×H)mm◆引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如下表所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 数据2 VDD 电源正极10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据/命令选择12 D5 数据5 R/W 读/写选择13 D6 数据6 E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极第1脚:VSS为地电源。
第2脚:VDD接5V正电源。
第3脚:VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS与R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。