基于Protues的16×32點陣LED漢字顯示屏的設計

摘要：Proteus是世界上著名的仿真軟件，實現了電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺。該文介紹利用Proteus仿真軟件開發的基于單片機的16×32點陣LED漢字顯示屏，實現了LED點陣屏核心功能即漢字、數字、字母的多樣化顯示。

關鍵詞：Proteus；LED；74HCl38；74HC595

0 引言

單片機系統設計一般包括硬件電路設計和程序設計2個方面，調試過程一般分為軟件調試、硬件測試、系統調試3個過程。軟件調試一般比較容易，但如果要進行硬件電路測試和系統調試則比較麻煩，因為這2個過程必須在整個電路制作完成后進行，而且電路板的制作、元器件的安裝、焊接費時費力。

如果采用單片機系統仿真軟件Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作，在使用Proteus進行系統虛擬開發成功之后再進行實際制作，可提高開發效率，降低開發成本，提高開發速度。

Pmteus是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，也是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HCll、PIClo／12／16／18／W30／DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在編譯方面，它也支持nR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

該文設計的16×32點陣LED漢字顯示屏就是在Proteus仿真軟件環境下開發并調試成功的。

1 電路設計

在電路設計中，硬件的選型應根據設計和應用場合的要求選用。在此，選用行列控制器件是很關鍵的，如果選用的器件達不到要求可能就會出現驅動能力不足造成亮度不夠，傳送數據出錯等一些問題。設計的LED顯示系統主要由A聰9C51作為主控單元，列控制選用74Hcl38芯片，行數據傳輸選用串入并出器件74Hc595芯片，及8塊8×8點陣顯示模塊組成16×32點陣顯示屏。通常情況下，一塊8×8像素的LED顯示屏是不能用來顯示一個漢字的，因此，該設計按照其原理結構擴展為16×32。在顯示過程中，多采用掃描方式，利用人的視覺暫停效應，只要刷新速率不小于25幀/s，就不會有閃爍的感覺。控制系統的結構框圖如圖1所示。注意，戶外屏須防(雨)水、防陽光直射、防塵、防高溫、防風、防雷擊等，而室內屏則無須考慮這些問題。

1．1硬件設計

電路主要包括行傳輸電路、列控制電路兩部分。

1)行傳輸電路

74HC595中MR(10腳)指低電平時將移位寄存器數據清零；SH—CP(11腳)指上升沿時數據寄存器的數據移位；Q1、Q2、Q3、?、Q7指下降沿移位寄存器數據不變(脈沖寬度：5 V時，大于幾十納秒就行了，通常都選微秒級)；ST—CP(12腳)指上升沿時移位寄存器的數據進入數據存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數據不變。通常將RCK置為低電平，當移位結束后，在RCK端產生一個正脈沖，更新顯示數據；／G(13腳)指高電平時禁止輸出(高阻態)。

然后用2片74HC595串聯起來組成行數據傳輸端，如圖2所示。通過數據端和時鐘端把數據傳送到移位寄存器。

2)列控制電路

列控器件74LSl38是3—8譯碼器，它具有3個使能端，3個數據輸入端。該設計采用4片138，每個輸出端串接一個470 Q的限流電阻，再與P1口相連接作為顯示屏的列選擇線。ABC為譯碼器數據輸入端，E1、E2、E3為片使能端。當El為高電平，E2和E3為低電平時第一片譯碼器使能可控制(COIJD～COL7)列，以此類推選擇列。電路連接如圖3所示。

1．2軟件設計

系統程序如圖4所示。

2 結束語

該文的點陣LED顯示系統以單片機89C51為核心，加以外圍電路，可實現漢字、數字及各種字符的多種方式和速度的顯示。設計的顯示屏工作穩定，字符清晰，字體美觀，根據需要可選擇多種顯示字幕效果，并具有分布靈活、擴展方便等優點。