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基于单片机LED显示屏的设计与Proteus仿真
摘要：本文设计了一个LED显示控制系统,由AT89C52单片机（微电脑控制器单元）。AT89C52控制74HC154，形成的外部回路74HC595，以显示字符，中文字符和数字。 DS1302是用来控制实时显示。c语言的编译程序在Kiel uVision3编程的环境中。该显示系统是通过变形模拟软件。在Proteus环境下，其原理图绘制。通过刺激，它实现了实时显示中国文字的静态显示和动态显示。它具有开关键来改变显示状态的详细信息。通过实际模拟，最大的可控的屏幕尺寸的AT89C52MCU是64×32。 AT89C52控制整个屏幕的显示中国字符16×16点阵，总共八个字符。和键功能可以延长。
关键词：LED显示屏; AT89C52;变形;动态扫描
一，简介
现今节能问题吸引了大家的关注。因此，该产品专注于节能问题可得到更多的认可。 LED（发光二极管LED）显示器在20世纪70年代时，它只是用来显示号码和文本。随着LED颜色多样化提高亮度，全彩户外LED显示屏在20世纪结束时变成了现实。我们的LED出现在20世纪70年代，其工业生产的国家20世纪80年代。信息和广告的发展产业带来了LED显示屏的出现。LED显示屏主要用于在广告窗口车站，银行等场所。它得到越来越多的广泛的应用。其自身的特点可以使它占据一个显示屏行业在未来的市场中。
在设计LED显示屏，最难的部分是硬件调试。为了解决信号的干扰，不足，硬件连接，部件损坏等一系列焊锡调试问题，EDA（电子设计自动化EDA）实用工具软件Proteus，英国Lab center电子公司研制可用于实现了整个硬件系统的原理图和仿真研究[1]。
Proteus仿真环境包括ISIS和ARES。在ISIS环境中，电子电路可直接刺激的阶段示意图。它还提供了虚拟模拟机，模拟的输入信号，这是一个便捷的模拟系统。 ARES主要用于PCB（印刷电路板PCB）设计。设备库提供示意图设备和包装。在这样的环境中它可以设计的印刷电路板。
Proteus仿真系统目前支持MCU（微控制器单元ARM7，8051/52系列，AVR MCU）10/12/16/18系列，PIC系列，HC11系列的MSP430[2]。它可以直接观察proteus仿真的硬件调试结果。它具有的字符，如直观，方便，节约成本，高效率等特点。
二，显示屏的设计
LED显示系统是由MCU，LED显示屏显示电路，外部电路和用于控制的方案系统组成。 LED屏幕LED显示电路包括面板和的行和列驱动电路。外部功能电路包括关键控制电路和实时时钟电路。显示功能可以实现如下：数字，字符，中文字符的单色，静态显示图片和动态显示。动态显示是整个显示内容移动起来。移法通过按键来控制，也可以由自动循环的系统控制，显示实时时钟提供秒，分，小时，天，日，月，年信息的整体框图，显示于图的LED显示屏如图 1。

图1。LED显示画面的整体框图
三，LED显示屏的整体设计
A. 行设计的驱动电路
LED显示系统的核心是控制电路.控制电路包括驱动电路，时钟电路和最小的单片机系统，它由AT89C52单片机，晶体振荡器电路，复位电路。行驱动74HC154，4至16线译码器/多路分解器，低电平有效输出。 AT89C52的P2.0〜P2.3端口连接到A0〜A374HC154译码器组成。据解码器的经营方针，当单片机系统控制其P2口输出的解码器，0X00〜0X0F，74HC154输出低电平是Y0到Y15。然后第一行到第十六行显示屏被选中。单片机的P2.4口连接到第一74HC154译码器（1〜16线控制器）的使能引脚，同时连接到第二个使能引脚（17〜32行通过逆变器控制器）。实现行扫描方法。扫描时，从第一行到第十六行P2.4端口输出是从0跳变到1。并启用第二74HC154：第十七行输出。这种方法达到低一半的LED显示屏的扫描。行驱动电路图，如图所示。图 2。

图2。行驱动电路图
B.列驱动电路的设计
单片机的P1.0〜P1.2端口是用来控制列驱动芯片MC74HC595。 74HC595移位寄存器8 - 位串行，串行或并行输出锁存状态。其控制时钟和移位时钟是独立的，带来控制方便。每个字符是由点16行和16列的矩阵：每个字符的国家标准的中文字符库是指由256点矩阵[3]。点阵字体软件产生的代码这是一组8位的十六进制数。在本设计中行扫描，因此采取水平字体代码。运用74HC595控制列的数据发送出去。当使用74HC595控制每个字符代码显示，P1.0口MCU将发送8位串行数据从第一列第八纵队，在this transmission前低后高。单片机的P1.2端口输出移位时钟。当P1.0端口输出比特的数据，P1.2端口的电平变化从低到高一次，然后将移位寄存器的内容74HC595将移动一个位从高至低的一次。当第九位数据被发送到SDI端口74HC595，74HC595的SDO端口串行输出中的第一位移位寄存器74HC595芯片的第八位，新进入的数据被发送到第八在第一芯片。的数据的准备结束后，从第1列到第64列，P1.1口产生一个上升沿脉冲发送至74HC595的LCHCLK端口。首先把74HC595芯片级联连接，然后连接并行输出时钟引脚系列，这些时钟引脚由P1.1口控制。因此，当输出时钟有效，每一个74HC595的列数据输出的同时。然后实现通过选择显示这一整排同源行。继续做的步骤，可以实现行扫描。的整个屏幕的扫描速率，只要是较高每秒超过50倍，人们可以看到静态图像。 “74HC595列驱动电路示于图中。 3。
图3。74HC595列驱动电路
C.功能电路的设计
除了上述功能外，本设计也有实时显示和切换显示模式的关键功能。P3.0〜P3.3端口分别连接到四个按钮控制静态显示，移动显示，向左移动显示和自动循环显示。自动循环显示从静态，移动移动左边的圆圈显示。 “功能实现编程键扫描。
DS1302芯片是用来控制实时时钟。时间信息，如秒，分钟，小时，天，日，月，
年份显示在LED显示屏。一个3.6V的按钮DS1302的引脚8，电池被连接到
确保DS1302连续操作，而LED显示屏系统不能正常工作[4]。三个数据线是用来控制DS1302，以达到同步串行通信。单片机的P3.6口控制串行时钟SCLK引脚，P3.7端口控制DS1302的REST/ RST引脚和P3.5连接数据线I / O。据的经营方针，DS1302，MCU读取和写入数据，然后发送到显示LED面板。功能电路和单片机系统示示于图。 4。
图4。功能电路和单片机系统图 四，软件设计
用C语言编写的程序，该程序是在Kiel uVision3进行编译的开发环境。 “程序采用模块化设计，这是如下：时间延迟功能，74HC595的性能功能，DS1302控制功能，数据显示功能和主函数。 “LED显示程序的模块化设计方便写作和改变。
图5的主要功能框图。它主要实现整体初始化，DS1302初始化和关键扫描。主要功能是编程时，分功能应放置在main函数之前，或宣推进。键扫描包括四个功能键，分别完成移动向上，向左，环状和静态的显示。
图5。主功能块图
图6是DS1302的初始化功能框图。“功能实现DS1302的内部变量的初始化，禁止写保护，发送地址写读取数据，并显示在LED大屏幕阅读的日期/时间。在读取或写入数据时，需要关闭写保护。读取或写入数据后，就可以打开写保护。

图6。DS1302初始化功能块图
五，Proteus仿真
在Proteus仿真可以控制的显示大小为8×8，16×16和64×16等。通过实际的模拟，LED面板的最小大小为8×8。为了保持无闪烁的屏幕，最大尺寸为64×32。如果显示屏幕尺寸的增大，会产生闪烁的现象。其原因是，在帧更新频率比人类视觉持久性的频率较低。的控制电路，驱动电路和功能电路在Proteus的Prot-el原理是一致的。在LED面板变形的发展环境，是64×32由LED接合8×8个模块。零件的电气连接使用标签。通过实际的模拟，它可以实现中国字符，数字和字符显示，同时可以切换显示模式按钮。在静态显示，八字符显示在屏幕上的同时，每一个字符是在16×16的形式的代码。动态显示包括4个状态显示，包括动了起来，离开，静态的，循环显示三种状态。它还实现显示屏实时time clock。 Proteus仿真图如图7。
图7。Proteus仿真图 六，结论
本设计介绍的电路和控制原则LED显示屏的细节。采用AT89C52单片机作为控制器，行驱动电路74HC154和74HC595作为列驱动电路，通过模块化编程Proteus软件仿真环境，C语言，它可以8个中国汉字或字符和实时显示，和控制按钮的显示模式。它能实现显示内容的移动，左，静态，自动循环显示。设计主要体现模块化编程的想法。因此，当系统中添加或删除硬件或软件而不需要，则变化不大。使用Proteus仿真，它带来的便利设计。通过仿真，最大可控LED面板为64×32 AT89C52。
参考文献：
[1]叶剑波，朱山东，“虚拟仿真基于单片机电路变形杆菌，“飞电子工程师，第一卷。 34，第23-24页，67，2008。 （中国）
[2]王蒙，陈琳，“设计和仿真的LED显示屏的基础上变形杆菌，“微计算机信息，2008，pp.233-235。 （中国）
[3]梁勇，马兴平，“LED点阵图形的设计显示系统采用单芯片计算机，“中国科学
科技资讯，2009年，第99-100页。 （中国）
[4]，毛照咳兰渔梁，赵巷尾，“原理及应用实时时钟电路，电子元器件和设备的应用，
2004年，第20-23页。 （中国）