原创 51单片机数码管显示的好帮手---MAX7219

2007-11-11 10:10 6775 8 8 分类: 汽车电子

51单片机数码管显示的好帮手---MAX7219
                           
一、51单片机与MAX7219集成电路连接起来能干什么
    俗话说“一个篱笆三个桩,一个好汉三个帮”。单片机这个“好汉”虽然发展已十分成熟,但仍需要很多“热心肠”的帮助,才能发挥其强大的功力,而MAX7219集成电路就是来帮助单片机输出显示的。我们知道单片机的输出显示最常用的是发光二极管和数码管,就是通常所说的LED显示技术(数码管就是用八个发光二极管搭的造型),拿数码管显示为例,分为静态显示和动态显示,静态显示需要占用很多I/O口资源,所以动态显示很受欢迎,但当单片机在做一些较复杂的工程时,尤其是有多个数码管显示时,动态显示也显得占用了较多的I/O口资源,以八个数码管(共阴极)显示输出为例,即使是用3-8译码器对公共端进行选择,加上数据端口,仍然需要11I/O口,往往使单片机不堪重负,功能大打折扣,如图一所示。


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 图一:单片机与八个数码管(共阴极)的连接线


 图中共用了单片机的11I/O口。如果用MAX7219帮忙的话,只用三根根I/O口就可以完成任务,真的就是这样的神奇。
 
二、MAX7219的外形及管脚功能
 MAX7219封装常见的是DIP24,外形如图二。其中A图是实物图,B图是逻辑图。


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                      图二:MAX7219的外形
 其管脚功能如下:    1)VCC:+5V电源端。       2)GND:接地端。    3)ISETLED段峰值电流提供端。它通过一只电阻与电源相连,以便给LED段提供峰值电流。帮助位选信号显示。
   4)SEGASEGGLED七段显示器段驱动端。    5)SEGDP:小数点驱动端。    6)DIG7DIG0:8位数值驱动线。输出位选信号,从每个LED公共阴极吸入电流。    7)DIN:串行数据输入端。在CLK的上升沿,数据被装入到内部的16位移位寄存器中。    8)CLK:串行时钟输入端。最高输入频率为10MHZ,在CLK的上升沿,数据被移入内部移位寄存器;在CLK的下降沿,数据被移至DOUT端。    9) LOAD:装载数据控制端。在LOAD的上升沿,最后送入的16位串行数据被锁存到数据或控制寄存器中。
 10)DOUT:串行数据输出端。进入DIN的数据在16.5个时钟后送到DOUT端,以便在级联时传送到下一片MAX7219
 
三、MAX7219的时序图(DIN CLK LOAD原理)


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 这个图很简单,就是告诉大家三个端口是怎么合作传送数据的。其中,DIN是串行数据输入端,CLKLOAD实际上是充当了组织者。针对单片MAX7219介绍一下数据传送的过程:
 首先,在CLK的下降沿,无效,在CLK的上升沿,第一位二进制数据被移入内部移位寄存器,然后CLK再出现下降沿,无效,然后CLK再出现上升沿,第二位二进制数据被移入内部移位寄存器,就这样工作十六个周期,完成十六个二进制(前八个是地址,后八个是数据)的传送,这当中LOAD一直是低电平,当完成十六个二进制的传送后。把LOAD置成高电平,产生上升沿,把这16位串行数据锁存到数据或控制寄存器中。完成装载。然后再把LOAD还原为低。重复开始的动作。周而复之……
 例如:把数据09H传送到地址0AH(亮度控制寄存器)。即设定LED为十六级亮度的第10级。编程如下:
 
MOV A#OAH     ;亮度控制寄存器地址以数据形式送累加器A
START
CLR LOAD
MOV R6#O8H    ;循环次数
LOOP
CLR CLK
RLC A
MOV DINC
SETB CLK
DJNZ R6LOOP
MOV A#09H     ;亮度控制码送累加器A
LJMP START


四、AT89S515类工作寄存器
 它主要由8个数位寄存器和6个控制寄存器组成:    1)数位寄存器7~0:它决定该位LED显示内容。    2)译码方式寄存器:地址为09H,它决定数位寄存器的译码方式,它的每一位对应一个数位。其中,1代表译码方式;0表示不译方式。比如,00H,表示都不译码。若用于驱动LED数码管,一般都设置为译码方式,方便编程;当用于驱动条形图显示器时,应设置为不译码方式。    3)扫描位数寄存器:地址为0BH,设置显示数据位的个数。该寄存器的D2~D0(低三位)指定要扫描的位数,支持0~7位,比如要显示数据位的个数为三,则应送往地址0BH的数据就应为03H。各数位均以1.3kHz的扫描频率被分路驱动。    4)亮度控制寄存器:地址为0AH,该寄存器通常用于数字控制方式,利用其D3~D0位控制内部脉冲宽度调制DAC的占空比来控制LED段电流的平均值,实现LED的亮度控制。D3~D0取值可从0000~1111,对应电流占空比则从1/32变化到31/32,共16级,D3~D0的值越大,LED显示越亮。而亮度控制寄存器中的其他各位未使用,可置任意值。前面已经举例。    5)显示测试寄存器:地址为0FH,当D0置为1时,LED处于显示测试状态,所有8位LED的段被扫描点亮,电流占空比为31/32;若D0为0,则处于正常工作状态。D7~D1位未使用,可任意取值。简单来说就是,D0为1时,点亮整个显示器,为0时,恢复原数据。用来检测外挂LED数码管各段的好坏。    6)关断寄存器:地址为0CH,又叫待机开关,用于关断所有显示器。当D0为0时,关断所有显示器,但不会消除各寄存器中保持的数据;当D0设置为1时,正常工作。剩下各位未使用,可取任意值。    7)无操作寄存器:它主要用于多MAX7219级联,允许数据通过而不对当前MAX7219产生影响。


五、MAX7219AT89S2051的连接及程序清单
   下面,把单片机、MAX7219和数码管连接起来,由于只用了单片机(MCU)三个管脚,所以用简化版的AT89S2051单片机就足够了。连接如下:


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图四  MAX7219AT89S2051的连接


  图中,DIN P1.0     CLK P1.1      LOAD P1.2
  先来做个简单的小实验:让数码管从左到右分别显示   01234567,电路图如图四。
 程序清单如下:
      ORG  0000H
      AJMP MAIN
      DIN BIT P1.0   ;定义变量
      CLK BIT P1.1
      LOAD BIT P1.2
      ORG 0080H
 MAIN:MOV A,#0BH      ; 扫描位数:八位
      MOV B,#07H
      LCALL WRITE
      MOV A,#09H     ;译码方式:译码
      MOV B,#0FFH
      LCALL WRITE
      MOV A,#0AH     ; 亮度调节:10
      MOV B,#09H
      LCALL WRITE
      MOV A,#0CH     ; 待机开关:关
      MOV B,#01H
START:MOV R3,#08H
      MOV R0,#00H
LOOP:MOV DPTR,#TAB
      MOV R4,#01H
   LP:MOV A,R0
      MOVC A,@A+DPTR
      MOV B,A
      MOV A,R4
      LCALL WRITE
      INC R0
      INC R4
      DJNZ R3,LP
 LJMP START
  TAB:DB 00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H08H06H
 ;前面对“译码方式寄存器”采用了(BCD)译码方式。
WRITE:CLR LOAD
      LCALL QQ
      MOV A,B
      LCALL QQ
      SETB LOAD
      RET
   QQ:MOV R6,#08H
 LP1:CLR CLK
      RLC A
      MOV DIN,C
      NOP
      SETB CLK
      DJNZ R6,LP1
      RET
      END
六、多片MAX7219AT89S51的连接(多片级联)
 如果在实际应用中需要更多的数码管,大于八个,还可以利用DOUT进行多片MAX7219的连接,这里就不再进行详细的解释。
七、几个注意事项
    ①串口时,单片机串行发送码
 ②数码管是共阴极的
 ③数码管可以换成64个发光二极管或者LCD
 ④用单片机的串口与MAX7219DIN连接时,注意数据传送的方向

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