原创 用MCS－51单片机串行口对 MAX7219的控制

摘要 介绍MAX7219的功能，与MCS－51的时序配合及一种新颖的利用MCS－51串行方式0对MAX7219及显示器控制的方法和程序。
;@%U1{ _#|eV0关键词MAX7219   MCS－51  单片机  串行  中断  显示器电子园51单片机学习网wW-@ [*}R
　　单片机系统通常需要有LED对系统的状态进行观测，而很多工业控制用单片机如MCS－51系列本身并无显示接口部分，需要外接显示的译码驱动电路。 LED数码管显示有动态显示和静态显示两种方式。通常不管采用哪种显示方式，单片机往往都工作于并行I／O或存储器方式。作者在采用MCS－51单片机的控制系统中，利用MAXIM公司的串行接口8位LED显示驱动器MAX7219构成显示接口电路，仅需使用单片机3个引脚，即可实现对8位LED数码管的显示控制和驱动，线路非常简单，控制简单方便。电子园51单片机学习网 @$K t9{Q1DF l
1 MAX7219的功能和设置
i2Su0Xn(Z0　　MAX7219芯片为MAXIM公司推出的串行输入／输出共阴极显示驱动器，是用一个芯片实现以往用软件完成的动态显示电路扫描工作的器件。每片可控制显示8个七段LED数码管、条形图或64个发光二极管，控制字简单，可与各种微机接口。为24引脚芯片，除与显示器连接外，与微机串行口为3线连接，芯片外部电路仅为一限制峰值段电流的电阻，线路简单，极大地方便了对显示器件的控制。该芯片控制的显示位数多，控制字少，可对全部或个别显示位的数据进行更新。并可方便地进行多个芯片的级联，扩展显示容量。MAX7219有多种封装形式，如窄式DIP封装。
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　　MAX7219的串行数据格式如表1所示。其中：D12～D15位不用；D8～D11为显示位和各种工作方式的控制寄存器地址位，可选择要显示的位、解码方式、显示亮度、扫描位数、停止方式、显示测试等，其地址分布如表2所示；D0～D7为数据位，其形式与显示出的数字间的关系与解码方式有关。表2中 X可为16进制任意值，一般取为0。每组16位数据中，首先接收的为最高有效位，最后接收的为最低有效位。

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　　解码方式寄存器可设置各位数码管为解码显示方式，或非解码的数据位与显示段直接对应的显示方式。亮度寄存器用于与外部电阻配合控制数码管的显示亮度。扫描限制寄存器控制显示的位数。停机寄存器控制　　显示器为停机或正常工作状态，停机状态下描振荡器停止工作，消隐所有显示位。显示测试寄存器设置器件为正常工作或测试状态。空操作寄存器用于多个MAX7219级连。器件上电后所有控制寄存器复位。解码方式寄存器的值为非解码方式，亮度寄存器的值设置为最小，扫描寄存器设置为仅显示1位，停机寄存器处于停机状态，显示消隐。因此MAX7219必须经过初始化后才可正常工作。
k-X-Z)p*zi!Z&{3u0    MAX7219的工作时序如图1所示。数据由DIN引脚输入，最先输入的为最高位，在CLK的上升沿将数据位移入器件内的移位寄存器，LOAD引脚信号的上升沿将最后移入的16位数据锁存入相应的寄存器中，LOAD信号的上升沿必须与CLK的上升沿同时，或在其后。从DIN输入的数据经过16．5个CLK 脉冲后移到DOUT引脚上。

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2 MCS－51单片机的串行工作方式电子园51单片机学习网%S1YYy4D:oa
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　　MCS－51单片机串行口有四种发送工作方式，其中方式0每帧共发送8位数，其
L%k/?4p.Z H1t6q0他工作方式下每帧发送均不为8位数或其倍数。因此只能考虑使用方式0。串行口工
B V@/X0@l0I _X&h0作于方式0时，通过RXD（P3．0）引脚发送／接收串行数据，通过TXD（P3．1）引脚发送移位时钟脉冲。发送顺序为低位在前高位在后，与 MAX7219的接收顺序相反。从单片机时序上看，只需在发送前将显示数据和地址码的高低位顺序颠倒，利用串行方式0进行发送，每发送两次，就可向 MAX7219输出一个要显示的数据或控制寄存器参数。而在单片机与MAX7219的时序配合中，时钟脉冲的配合是非常关键的。电子园51单片机学习网!A(\v$r9J Zj/n3J

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,o%?d5n G H_d_#dM03单片机与MAX7219的连接
^2u3F9t|+m;v0    控制系统单片机与MAX7219及显示器件的连接如图2所示。单片机的RXD、TXD电子园51单片机学习网P%cK*?`!j0_;x'~
引脚分别接MAX7219的DIN、CLK，以P3．2控制LOAD引脚。接在电源端和地之间的电
E/?3]x$t2yS2IM0容起抗干扰的作用，其值应大于10μF，据作者经验，在（10～100）μF间即可，太大作用并不明显。由于MAX7219是在脉冲信号控制下工作的，抗干扰非常关键，在线路上，MAX7219应尽量与显示器件相靠近，以减少外部的干扰。电子园51单片机学习网} Kmj_"lIc

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n[] J"V9rD04 控制程序设计

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c2Q XMN#s0   本系统中单片机采用中断方式对MAX7219进行控制，传送16位数据的地址位和数据位。在主程序中，包括串行方式的设置、显示缓冲单元和各控制寄存器的地址码及数据单元的分配、对MAX7219的初始化等。以下程序中，显示缓冲区为RAM的电子园51单片机学习网]!h"KV{#d3xS%^ \ C
30H～37H单元，控制寄存器地址码及数据单元为40H～47H单元。要显示的数据是程电子园51单片机学习网QXc2S+dA
序执行的运算结果，以BCD码数形式存放在显示缓冲单元的数据字节中，用转换子程
V|?O A&Dg\0序BSHIFT倒序后存回原处。电子园51单片机学习网:~9q ?0F's
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    单片机串行发送数据的启动在主程序中进行，每发送两个字节后，在中断子程序电子园51单片机学习网(X!e@Elv9y5z1\
中控制使MAX7219的LOAD引脚产生正跳变，把数据锁存入相应的寄存器中。该中断
i;w8Z([,FvQ#vzQ0子程序既可发送一个16位数据，也可连续发送多个，非常方便。由于MAX7219易受干
E5FkR+p Wuk:V3X7YC0扰影响，因此在程序执行过程中应经常对显示进行更新。主程序及发送中断子程序、数据格式转换子程序如下。
^b:zl a0；主程序　　电子园51单片机学习网r%GI)Wf_z
……

z jo p-dum Kw0电子园51单片机学习网mr!W _*wp

；把数据格式转换为7219的方式电子园51单片机学习网B5bI'T1[(j n&@M

y;Z6A9n&H.T M&F5@,F0 MOV R1，＃31H 

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MOV R5，＃8电子园51单片机学习网 Bb8Co5@ _ AW
LCALL BSHIFT；把8位数均转换为7219　　方式 

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；初始化7219
QOV I1x4l0MOV R2，＃8

H/X]2?"`,o@+W6B0

J(`+S N t`7Re0MOV R0，＃40H
)o(G2TDQ0SETB；奇偶字节发送判断标志CLR P3．2电子园51单片机学习网 y+vzj+yRCJ/b)b
MOV A，＠R0
[5Fx*F$mR)L|0MOV SBUF，A；发送40H起内容，初始化7219 电子园51单片机学习网,e W!k|5j J

:w1|}Z I*A c0……电子园51单片机学习网N4_)s a A2y
；发送8个要显示的数据
fm H%Q&Y,Q+LS3d+aU0MOV R2，＃8＋8；8个数据共16字节电子园51单片机学习网*n4h4u$P-GZ

u~\[ `0v4U%tx!G0MOV R0，＃30H；30H为数据缓冲区首址

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fW DTu)R2~(kx0SETB P3．2；准备7219的LOAD　　电平  MOV A，＠R0电子园51单片机学习网9nH"q}Fh
MOV SBUF，A；开始发送数据　　

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……
;Uy*E+x]#PAp0；对7219的串行发送中断子程序 电子园51单片机学习网DuG9q;BTMZ?

M]:JT7a8Eh0STINT1：电子园51单片机学习网D3Ewx?b Ci

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CLR TICPL F0 电子园51单片机学习网YL5{;@)M~,{

^;F!d,v$R v7F0JNB F0，ST13
X$LLss0SETB P3．2；发完16位后产生　　LOAD脉冲　　电子园51单片机学习网4Yv hiNX1kpr

)I0`,J gH/V }-Kl0CLR P3．2
+~lsv1p]0ST13：CJNE R2，＃0，STI1；判断是否发送完　　

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STI1：DEC R2；没送完

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INC R0；地址偏移电子园51单片机学习网{VmU\D

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MOV A，＠R0
'['{:Y/SdCbC9f$^0MOV SBUF，A；发下一字节 电子园51单片机学习网v Ob b7Q(s

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STI2：RETI
T2t2a gk"u0；BCD码转换为7219数据形式子程序，转换数据及结果由R1间址

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'Xt a:GYK#?0BSHIFT：MOV A，＠R1 

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　　参考文献

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1 MAXIM公司，MAXIM1998产品资料全集
$GC)gQQV7fw0电子园51单片机学习网`N"iW6X6TWf

'WTq;K_:nc k02［美］Intel公司，硕良士等译，常用单片微计算机手册，上海科学普及出版社，1989电子园51单片机学习网)^?s0A|Mn2ox