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(xiàn)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(fā)的基于單片機的16×32點陣LED漢字顯示屏，實現(xiàn)了LED點陣屏核心功能即漢字、數(shù)字、字母的多樣化顯示。

關鍵詞：Proteus；LED；74HCl38；74HC595

0 引言

單片機系統(tǒng)設計一般包括硬件電路設計和程序設計2個方面，調(diào)試過程一般分為軟件調(diào)試、硬件測試、系統(tǒng)調(diào)試3個過程。軟件調(diào)試一般比較容易，但如果要進行硬件電路測試和系統(tǒng)調(diào)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(tǒng)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(tǒng)虛擬開發(fā)成功之后再進行實際制作，可提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，提高開發(fā)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(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)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(huán)境下開發(fā)并調(diào)試成功的。

1 電路設計

在電路設計中，硬件的選型應根據(jù)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(xiàn)驅(qū)動能力不足造成亮度不夠，傳送數(shù)據(jù)出錯等一些問題。設計的LED顯示系統(tǒng)主要由A聰9C51作為主控單元，列控制選用74Hcl38芯片，行數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shù)據(jù)清零；SH—CP(11腳)指上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位；Q1、Q2、Q3、?、Q7指下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。通常將RCK置為低電平，當移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)；／G(13腳)指高電平時禁止輸出(高阻態(tài))。

然后用2片74HC595串聯(lián)起來組成行數(shù)據(jù)傳輸端，如圖2所示。通過數(shù)據(jù)端和時鐘端把數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)程序如圖4所示。

2 結(jié)束語

該文的點陣LED顯示系統(tǒng)以單片機89C51為核心，加以外圍電路，可實現(xiàn)漢字、數(shù)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(wěn)定，字符清晰，字體美觀，根據(jù)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(yōu)點。