Multisim中LCD顯示屏仿真原理及其在教學(xué)中的應(yīng)用

周圣強(qiáng)，張長(zhǎng)井

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 宿州 234101）

Multisim中LCD顯示屏仿真原理及其在教學(xué)中的應(yīng)用

周圣強(qiáng)，張長(zhǎng)井

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 宿州 234101）

在MULTISIM中仿真單片機(jī)控制LCD顯示屏，可據(jù)此為基礎(chǔ)，用于電子專(zhuān)業(yè)中單片機(jī)課程的仿真實(shí)驗(yàn)，取代或部分取代實(shí)際實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉掌握LCD的使用特性；或?qū)⒃摲抡孢^(guò)程嵌入多媒體課件中，供教學(xué)使用。

Multisim；單片機(jī)；LCD顯示屏；仿真；教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電路進(jìn)行仿真變得越來(lái)越行之有效。電路仿真教學(xué)是將電子專(zhuān)業(yè)課程中的電路進(jìn)行仿真，并將仿真結(jié)果嵌入到課件中，從而構(gòu)建一種直觀的、互動(dòng)的、富有感染力的、涵蓋新型元器件的電子專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)方式，使學(xué)生直觀感受、理解課程知識(shí)，并且可以由他們“隨意”支配“實(shí)驗(yàn)”過(guò)程及內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握新型元器件應(yīng)用技能。采用該類(lèi)教學(xué)課件，不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只需利用課件，就可以快速地反映出所設(shè)計(jì)的電路的性能，使學(xué)生全面地分析、驗(yàn)證電路［1］109－110?？梢哉f(shuō)，利用仿真演示課件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)，對(duì)提高課堂教學(xué)效果、使學(xué)生掌握新型元器件的使用會(huì)起到事半功倍的效果。

將電路仿真應(yīng)用于教學(xué)，可以解決以下問(wèn)題：1.由于課程內(nèi)容繁雜，許多內(nèi)容較為抽象，如果單純采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段，學(xué)生不易理解、接受；2.電子行業(yè)發(fā)展迅速，電子元器件更新發(fā)展較快，新型電子元器件不斷涌現(xiàn)，但作為實(shí)驗(yàn)室，不可能配置齊全的元器件供學(xué)生實(shí)驗(yàn)；3.講述電路原理及電路工作過(guò)程時(shí)需要繪制大量的電路圖，傳統(tǒng)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還難以取得較好的效果；4.學(xué)生只能利用有限的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行有限次的實(shí)驗(yàn)，無(wú)法根據(jù)需要隨時(shí)搭建電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。可以說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室條件不能完全滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)需要。

一、Multisim中LCD顯示屏仿真簡(jiǎn)介及在教學(xué)中的應(yīng)用

MULTISIM是美國(guó)國(guó)家儀器公司NI推出的以Windows為基礎(chǔ)的電路仿真軟件，包含豐富的元件庫(kù)和功能齊全的各類(lèi)虛擬儀器。MULTISIM應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，可以極大地改變電子專(zhuān)業(yè)教學(xué)的過(guò)程，即變?yōu)椋豪碚摻虒W(xué)——計(jì)算機(jī)仿真——實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)［2］［3］。在單片 機(jī)課 程教學(xué)中，LCD顯示屏與單片機(jī)的連接是該門(mén)課程中的重要部分。傳統(tǒng)的教學(xué)中，盡管可以提供帶有LCD顯示屏的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱供學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但也存在一些問(wèn)題，比如實(shí)驗(yàn)室條件有限，不能給學(xué)生提供包含新型元器件的整套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程費(fèi)時(shí)繁瑣，理論課的講解也比較麻煩，而強(qiáng)大的仿真軟件則可以解決此類(lèi)問(wèn)題。目前各類(lèi)書(shū)籍中對(duì)單片機(jī)控制LCD的介紹很多，但在MULITSIM中完整仿真該過(guò)程的資料不多，本文闡述了在MULTISIM中仿真單片機(jī)控制LCD顯示屏用來(lái)顯示圖形的完整過(guò)程，可以據(jù)此為基礎(chǔ)，搭建包含LCD作為輸出部分的電路系統(tǒng)，供電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生做電路仿真，或?qū)⒃摲抡孢^(guò)程嵌入多媒體課件中，供教學(xué)使用［4］25－28。

二、單片機(jī)控制LCD顯示屏原理

成品LCD顯示屏一般內(nèi)置控制器電路芯片，該芯片帶有MCU微控制器接口（MCS－51系列單片機(jī)接口），LCD生產(chǎn)廠家對(duì)控制器預(yù)先定義好一組命令（指令集）。單片機(jī)通過(guò)該接口向LCD模塊傳遞命令和數(shù)據(jù)，從而控制LCD的顯示。LCD控制器與MCU的接口標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)LCD生產(chǎn)廠家的不同而不同。目前小尺寸點(diǎn)陣圖形液晶屏的一個(gè)流行標(biāo)準(zhǔn)是Toshiba T6963C液晶顯示控制器接口標(biāo)準(zhǔn)［5］115－178。本文中即采用該控制器與 MCU連接。

要注意仿真過(guò)程與實(shí)際操作的關(guān)鍵區(qū)別。實(shí)際的LCD液晶屏在執(zhí)行下一個(gè)操作指令之前單片機(jī)要先進(jìn)行LCD控制器的忙狀態(tài)檢測(cè)，控制器只有在閑狀態(tài)才能接收下一個(gè)操作指令，但在MULTISIM中則省略了該部分操作；另外MULTISIM中提供的LCD仿真元件也不支持讀狀態(tài)字命令，這是在仿真時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題，否則照搬實(shí)際實(shí)現(xiàn)的編碼，則不會(huì)仿真成功。

三、Multisim中仿真單片機(jī)控制LCD顯示屏

本仿真過(guò)程的目標(biāo)是在LCD上顯示由文字和圖片構(gòu)成的點(diǎn)陣圖形?？蓪?shí)現(xiàn)256X256范圍內(nèi)任何大小規(guī)格圖片的顯示。在本文中實(shí)現(xiàn)的是在指定的位置顯示一幅圖片，圖片的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)用DB偽指令定義在程序的末尾。

（一）LCD高級(jí)外圍仿真元件特性：

支持256x256像素分辨率

基于Toshiba T6963C液晶控制器指令系統(tǒng)（具體可參見(jiàn)相關(guān)書(shū)籍，本文不再介紹）

內(nèi)置12KRAM（T6963C允許高達(dá)64KRAM，但仿真元件只實(shí)現(xiàn)T6963C的最低要求12K）

其他關(guān)于字符的特性（略）

（二）LCD與MCS－51單片機(jī)連接的仿真電路，如圖1所示：

圖1 LCD與MCS－51單片機(jī)連接的仿真電路

（三）編程代碼

本仿真采用匯編語(yǔ)言編程，以便更清楚地表明單片機(jī)對(duì)LCD的操作。

GRAPHIC：DB 000H，000H，000H，000H，……（圖片的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)略，該點(diǎn)陣數(shù)據(jù)來(lái)自于文字圖形點(diǎn)陣抓取軟件。）

四、結(jié)語(yǔ)

本文提出了在multisim中仿真單片機(jī)控制LCD顯示屏的方法，編程代碼經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證。該仿真過(guò)程體現(xiàn)了LCD顯示屏的使用特性，對(duì)于學(xué)生在無(wú)實(shí)驗(yàn)條件的情況下熟悉、使用LCD顯示屏具有很好的示范意義，也可以將仿真過(guò)程嵌入到課件中，供教學(xué)使用。

［1］張晶，李心廣.基于multisim的電路設(shè)計(jì)與仿真［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2005（5）.

［2］李劍清.Multisim在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（5）.

［3］王安娜，申燕.電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim在電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005（12）.

［4］黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

［5］孫俊喜.LCD驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及典型應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

G434

A

1671-8275（2011）04-0122-02

2011-04-27

周圣強(qiáng)（1977-），男，安徽宿州人，宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系講師，碩士。研究方向：應(yīng)用電子學(xué)，磁性材料。

責(zé)任編輯：訾興建