Multisim中LCD显示屏仿真原理及其在教学中的应用

周圣强，张长井

（宿州职业技术学院 机电工程系，安徽 宿州 234101）

Multisim中LCD显示屏仿真原理及其在教学中的应用

周圣强，张长井

（宿州职业技术学院 机电工程系，安徽 宿州 234101）

在MULTISIM中仿真单片机控制LCD显示屏，可据此为基础，用于电子专业中单片机课程的仿真实验，取代或部分取代实际实验，使学生熟悉掌握LCD的使用特性；或将该仿真过程嵌入多媒体课件中，供教学使用。

Multisim；单片机；LCD显示屏；仿真；教学

随着计算机技术的发展，对电路进行仿真变得越来越行之有效。电路仿真教学是将电子专业课程中的电路进行仿真，并将仿真结果嵌入到课件中，从而构建一种直观的、互动的、富有感染力的、涵盖新型元器件的电子专业课程教学方式，使学生直观感受、理解课程知识，并且可以由他们“随意”支配“实验”过程及内容，激发学习兴趣，掌握新型元器件应用技能。采用该类教学课件，不需要昂贵的实验设备，只需利用课件，就可以快速地反映出所设计的电路的性能，使学生全面地分析、验证电路［1］109－110。可以说，利用仿真演示课件进行专业课程教学，对提高课堂教学效果、使学生掌握新型元器件的使用会起到事半功倍的效果。

将电路仿真应用于教学，可以解决以下问题：1.由于课程内容繁杂，许多内容较为抽象，如果单纯采用传统的教学手段，学生不易理解、接受；2.电子行业发展迅速，电子元器件更新发展较快，新型电子元器件不断涌现，但作为实验室，不可能配置齐全的元器件供学生实验；3.讲述电路原理及电路工作过程时需要绘制大量的电路图，传统方法费时费力，还难以取得较好的效果；4.学生只能利用有限的实验条件进行有限次的实验，无法根据需要随时搭建电路，进行实验。可以说，实验室条件不能完全满足教学实验需要。

一、Multisim中LCD显示屏仿真简介及在教学中的应用

MULTISIM是美国国家仪器公司NI推出的以Windows为基础的电路仿真软件，包含丰富的元件库和功能齐全的各类虚拟仪器。MULTISIM应用于教学领域，可以极大地改变电子专业教学的过程，即变为：理论教学——计算机仿真——实验环节［2］［3］。在单片 机课 程教学中，LCD显示屏与单片机的连接是该门课程中的重要部分。传统的教学中，尽管可以提供带有LCD显示屏的单片机实验箱供学生实验，但也存在一些问题，比如实验室条件有限，不能给学生提供包含新型元器件的整套实验平台，实验过程费时繁琐，理论课的讲解也比较麻烦，而强大的仿真软件则可以解决此类问题。目前各类书籍中对单片机控制LCD的介绍很多，但在MULITSIM中完整仿真该过程的资料不多，本文阐述了在MULTISIM中仿真单片机控制LCD显示屏用来显示图形的完整过程，可以据此为基础，搭建包含LCD作为输出部分的电路系统，供电子专业学生做电路仿真，或将该仿真过程嵌入多媒体课件中，供教学使用［4］25－28。

二、单片机控制LCD显示屏原理

成品LCD显示屏一般内置控制器电路芯片，该芯片带有MCU微控制器接口（MCS－51系列单片机接口），LCD生产厂家对控制器预先定义好一组命令（指令集）。单片机通过该接口向LCD模块传递命令和数据，从而控制LCD的显示。LCD控制器与MCU的接口标准根据LCD生产厂家的不同而不同。目前小尺寸点阵图形液晶屏的一个流行标准是Toshiba T6963C液晶显示控制器接口标准［5］115－178。本文中即采用该控制器与 MCU连接。

要注意仿真过程与实际操作的关键区别。实际的LCD液晶屏在执行下一个操作指令之前单片机要先进行LCD控制器的忙状态检测，控制器只有在闲状态才能接收下一个操作指令，但在MULTISIM中则省略了该部分操作；另外MULTISIM中提供的LCD仿真元件也不支持读状态字命令，这是在仿真时应该注意的问题，否则照搬实际实现的编码，则不会仿真成功。

三、Multisim中仿真单片机控制LCD显示屏

本仿真过程的目标是在LCD上显示由文字和图片构成的点阵图形。可实现256X256范围内任何大小规格图片的显示。在本文中实现的是在指定的位置显示一幅图片，图片的点阵数据用DB伪指令定义在程序的末尾。

（一）LCD高级外围仿真元件特性：

支持256x256像素分辨率

基于Toshiba T6963C液晶控制器指令系统（具体可参见相关书籍，本文不再介绍）

内置12KRAM（T6963C允许高达64KRAM，但仿真元件只实现T6963C的最低要求12K）

其他关于字符的特性（略）

（二）LCD与MCS－51单片机连接的仿真电路，如图1所示：

图1 LCD与MCS－51单片机连接的仿真电路

（三）编程代码

本仿真采用汇编语言编程，以便更清楚地表明单片机对LCD的操作。

GRAPHIC：DB 000H，000H，000H，000H，……（图片的点阵数据略，该点阵数据来自于文字图形点阵抓取软件。）

四、结语

本文提出了在multisim中仿真单片机控制LCD显示屏的方法，编程代码经过实际验证。该仿真过程体现了LCD显示屏的使用特性，对于学生在无实验条件的情况下熟悉、使用LCD显示屏具有很好的示范意义，也可以将仿真过程嵌入到课件中，供教学使用。

［1］张晶，李心广.基于multisim的电路设计与仿真［J］.计算机仿真，2005（5）.

［2］李剑清.Multisim在电路实验教学中的应用［J］.浙江工业大学学报，2007（5）.

［3］王安娜，申燕.电路仿真设计软件Multisim在电路实验中的应用［J］.实验技术与管理，2005（12）.

［4］黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［5］孙俊喜.LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用［M］.北京：人民邮电出版社，2009.

G434

A

1671-8275（2011）04-0122-02

2011-04-27

周圣强（1977-），男，安徽宿州人，宿州职业技术学院机电工程系讲师，硕士。研究方向：应用电子学，磁性材料。

责任编辑：訾兴建