【導(dǎo)讀】本文介紹了一種新型的共陰極LED驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219。本設(shè)計(jì)著重論述了該芯片的硬件特點(diǎn)和使用方法。作量小，顯示亮度高，不閃爍等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的應(yīng)用已十分廣泛，用于數(shù)碼管顯示的驅(qū)動(dòng)電路種類較多，但大致可分為靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)掃描顯示驅(qū)動(dòng)兩大類別。MAX7219芯片就是用于動(dòng)態(tài)掃描顯示驅(qū)動(dòng)的芯片。該芯片的特點(diǎn)是利用一塊。芯片就能完成8位字?jǐn)?shù)據(jù)和8位線數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng),使得電路緊湊。碼顯示驅(qū)動(dòng)，比較成熟的應(yīng)用即為與單片機(jī)的結(jié)合。多芯片級(jí)聯(lián)時(shí)，采用串。行輸入輸出，可節(jié)省CPU的口線和接口芯片。MAX7219通過加在V+和ISET. 變電阻，另外也可以通過亮度寄存器來控制?？梢詫?duì)輸入的數(shù)據(jù)先進(jìn)行譯碼再驅(qū)動(dòng)輸出，也可以將。§LED顯示屏的控制技術(shù).........

　　

【正文】 1 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部或外部產(chǎn)生。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖 31 中所示。在 XTAL0 和 XATL1 兩個(gè)引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成并聯(lián)諧振回路。晶振頻率可以在 到 12MHz 之間選擇，在此選擇， C C2 電容值取 20，電容的大小可起頻率微調(diào)的作用 。 167。 復(fù)位電路 簡(jiǎn)單的說，單片機(jī)的復(fù)位和計(jì)算機(jī)的重起是一個(gè)概念。任何單片機(jī)之前都要有個(gè)復(fù)位的過程，復(fù)位對(duì)單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。一般的復(fù)位只需要 5ms 的時(shí)間 。 167。 硬件 連接 由于 MAX7219 是在脈沖信號(hào)控制下工作的 [14]，抗干擾非常關(guān)鍵， 為了減少導(dǎo)線的寄生電感和電磁輻射的影響， MAX7219 應(yīng)盡量與顯示器件相靠近，以減少外部的干擾。 由于作者平時(shí)對(duì)這方面的知識(shí)了解的比較少，而且對(duì)本設(shè)計(jì)來說意義不太大，在這里就不做多的介紹。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 167。 MAX7219 引腳說明 管腳配置 如圖 34 所示 ，其 管腳 描述如下表 31 表 31 MAX7219 管腳描述 管腳 名稱 功能 1 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端口。在時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被載入內(nèi)部的16 位寄存器。 2， 3， 5， 8，10， 11 DIG0DIG7 八個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)線路置顯示器共陰極為低電平。 4,9 GND 地線（ 4 腳和 9 腳必須同時(shí)接地） 12 LOAD 載入數(shù)據(jù)。連續(xù)數(shù)據(jù)的后 16 位在 LOAD 端的上升沿時(shí)被鎖定 。 13 CLK 時(shí)鐘序列輸入端。最大速率為 ，數(shù)據(jù)移入內(nèi)部移位寄存器。下降沿時(shí)，數(shù)據(jù)從 DOUT 端 輸出。 1417， 2023 SEG A～ SEG G,DP 7 段和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，為顯示器提供電流。當(dāng)一個(gè)段驅(qū)動(dòng)關(guān)閉時(shí)， 7219 的此端呈低電平， 7221 呈現(xiàn)高阻抗。 18 SET 通過一個(gè)電阻連接到 VDD 來提高段電流。 19 V+ 正極電壓輸入， +5V 24 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端口，從 DIN 輸入的數(shù)據(jù)在 個(gè)時(shí)鐘周期后在此端有效。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 34 MAX7219 管腳配置圖 圖 35 MAX7219 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 167。 MAX7219 的工作原理 MAX7219 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 35 所示 。 167。 驅(qū)動(dòng)顯示屏 一片 MAX7219 最多能驅(qū)動(dòng) 8 位 LED 顯示器，若驅(qū)動(dòng) LED 顯示器數(shù)目大于 8 個(gè)以后，就需要兩片或兩片以上 MAX7219 級(jí)連來實(shí)現(xiàn)，圖 36 為 16 位LED 顯示驅(qū)動(dòng)器電路。 相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)如下： 主程序 ORG 0000H MOV SP， 50H LCALL MAX0 ； MAX7219 初始化程序 LOOP： LCALL DISP ；顯示程序 SJMP LOOP ；重復(fù) 兩片 MAX7219 初始化程序： MAX0： MOV R2， 0BH MOV R3， 07H MOV R5， 07H LCALL YW MOV R2， 0AH MOV R3， 0FH MOV R5， 0FH LCALL YW MOV R2， 09H MOV R3， 0FFH MOV R5， 0FFH LCALL YW MOV R2， 0CH MOV R3， 01H 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 MOV R5， 01H LCALL YW RET 顯示程序 DISP： MOV R0， 40H ； MAX7219（ 1）顯示緩沖區(qū) 首地址 MOV R1， 48H ； MAX7219（ 2） 顯示緩沖區(qū)首地址 MOV R2， 01H ； MAX7219 內(nèi) RAM0 地址 MOV R6， 08H LOOP1： MOV A， @R0 MOV R3， A MOV A， @R1 MOV R5， A LCALL YW INC R0 INC R1 INC R2 DJNZ R6， LOOP1 RET YW： MOV A， R2 LCALL SEND ；移入 MAX7219 16 位數(shù)據(jù) MOV A， R5 LCALL SEND MOV A， R2 LCALL SEND MOV A， R3 LCALL SEND CLR 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 NOP NOP SETB ；裝載數(shù)據(jù) RET SEND： MOV R4， 08H ；移入 8 位數(shù)據(jù) LOOP2： CLR RLC A MOV ， C NOP NOP NOP SETB DJNZ R4， LOOP2 圖 36 16 位 LED 顯示驅(qū)動(dòng)器電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 時(shí)序圖如圖 37所示。 圖 37 時(shí)序圖 對(duì) MAX7219 來說，串行數(shù)據(jù)在 DIN 輸入 16 位數(shù)據(jù)包 ，無論 LOAD 端處于何種狀態(tài)，在時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)均移入到內(nèi)部 16位移位寄存器 [15]。對(duì) MAX7221來說，無論數(shù)據(jù)輸入或輸出 cs 必須為低電平。然后數(shù)據(jù)在 LOAD/cs 的上升沿被載入數(shù)據(jù)寄存器或控制寄存器。 LOAD/cs 端在第 16 個(gè)時(shí)鐘的上升沿同時(shí)或之后，下個(gè)時(shí)鐘上升沿之前變?yōu)楦唠娖?，否則數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。在 DIN 端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭莆患拇嫫髟? 個(gè)時(shí)鐘周期之后出現(xiàn)在 DOUT 端。在時(shí)鐘的下降沿?cái)?shù)據(jù)將被輸出。 MAX7219 的串行數(shù)據(jù)格式如表 31 所示。其中： D12～ D15 為無效位不用；D8～ D11 為顯示位和各種 工作方式的控制寄存器地址位，可選擇要顯示的位、解碼方式、顯示亮度、掃描位數(shù)、停止方式、顯示測(cè)試等，其地址分布如表32 所示； D0～ D7為數(shù)據(jù)位，其形式與顯示出的數(shù)字間的關(guān)系與解碼方式有關(guān)。表 33 中可為 16 進(jìn)制任意值，一般取為 0。每組 16 位數(shù)據(jù)中，在傳輸過程中，首先接收到的是 D15 位，是非常重要的一位（ MSB），最后接收的為最低有效位。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 表 32 串行數(shù)據(jù)格式 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 地址 MSB 數(shù)據(jù) LSB MAX7219內(nèi)部主要包括移位寄存器、控制寄存器、譯碼器、數(shù)位驅(qū)動(dòng)器、段驅(qū)動(dòng)器以及亮度調(diào)節(jié)和多路掃描電路等 [16]。 MAX7219采用串行接口方式，只需要 LOAD、 DIN和 CLK三個(gè)引腳便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳送。 MAX7219的 16位串行數(shù)據(jù)（ D15～ D0）的作用如表 32所示。 其中，低 8位表示顯示數(shù)據(jù)本身，最高的 4位 D15～ D12為無關(guān)比特， D11～D8為用于尋址 4個(gè)內(nèi)部寄存器。 16位中最先接收的是最高有效位 D15。 MAX7219內(nèi)部具有 14個(gè)可尋址數(shù)位和控制寄存器。 8個(gè)數(shù)位寄存器由一個(gè)片內(nèi) 8*8雙端 SRAM實(shí)現(xiàn) [17]。它們可直接尋址，因此，可對(duì)單個(gè)數(shù)位進(jìn)行更新，并且通常只要 V+超過 2V數(shù)據(jù)就可保留下去。除 8個(gè)數(shù)位寄存器之外， MAX7219內(nèi)部還有無操作、譯碼方式、亮度調(diào)整、掃描位數(shù)、低功耗模式和顯示測(cè)試 6個(gè)控制寄存器，它們的功能如下。 （ 1） 無操作寄存器：用于多個(gè) MAX7219的級(jí)聯(lián)。 （ 2） 譯碼方式寄存器：用于設(shè)置每個(gè)數(shù)位工作于 BCD 譯碼方式或是非譯碼方式。 （ 3） 亮度調(diào)整寄存器：用于顯示亮度的數(shù)字化調(diào)整。顯示器的亮度可以通過模擬與數(shù)字兩種方式進(jìn)行調(diào)整。模式方式 是在 VCC 與 ISET 引腳之間外接一個(gè)電阻 Rest，調(diào)整該電阻的大小就可以改變顯示器亮度；數(shù)字方式是使用亮度調(diào)整寄存器，此時(shí)芯片內(nèi)啟用一個(gè)脈寬調(diào)制器，它受亮度調(diào)整寄存器低半字節(jié) D3～ D0 的控制，產(chǎn)生 16 中占空比不同的輸出脈沖，形成 16 級(jí)亮度調(diào)整 [18]。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 表 33 數(shù)據(jù)和控制寄存器地址定義對(duì)照表 寄存器 地址 16 進(jìn)制 D15—— D12 D11 D10 D9 D8 NoOp 0 0 0 0 OX0 Digit 0 0 0 0 1 OX1 Digit 1 0 0 1 0 Ox2 Digit 2 0 0 1 1 OX3 Digit 3 0 1 0 0 OX4 Digit 4 0 1 0 1 OX5 Digit 5 0 1 1 0 OX6 Digit 6 0 1 1 1 OX7 Digit 7 1 0 0 0 OX8 譯碼方式 1 0 0 1 OX9 亮度控制 1 0 1 0 OXA 掃描范圍 1 0 1 1 OXB 停機(jī)方式 1 1 0 0 OXC 顯示測(cè)試 1 1 0 1 OXD （ 4） 掃描位數(shù) 寄存器：設(shè)置顯示數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)。 （ 5） 模式寄存器：用于節(jié)省電源消耗，延長顯示器的使用壽命。上電時(shí)，所有的控制寄存器都復(fù)位，顯示器熄滅，芯片進(jìn)行低功耗模式。 顯示測(cè)試寄存器：用于顯示器的測(cè)試。測(cè)試時(shí)，以 31/32 或 15/16 的占空比掃描全部數(shù)位斷，使得所有顯示器的所有段以最大亮度點(diǎn)亮 [19]。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在軟件設(shè)計(jì)之前一定要理解掌握 MAX7219的工作時(shí)序和內(nèi)部寄存器。 167。 MAX7219 的工作描述 MAX7219的數(shù)據(jù)傳送時(shí)序和寄存器在前面已經(jīng)介紹過。在編寫軟件時(shí)需 要對(duì)這些寄存器操作，因此需要正確的尋址。 低功耗模式控制器：地址 OCH，控制字節(jié)中的最低位 D0＝ 0時(shí)，為低功耗模式； D0＝ 1時(shí)，為正常操作模式。 譯碼方式控制器：地址為 09H，可以設(shè)置每個(gè)數(shù)位工作于 BCD譯碼方式，或者非譯碼方式?？刂谱止?jié)的 8位正好對(duì)應(yīng) 8個(gè)數(shù)位，該位為 1表示該數(shù)位工作于 BCD碼方式，為 0表示該數(shù)位工作于非譯碼方式。 掃描位數(shù)寄存器：地址 OBH，它的低 3位 D2～ D0指定要掃描的位數(shù)，支持 0～7共 8數(shù)位獨(dú)立掃描顯示。 顯示測(cè)試寄存器：地址 0FH， 它的 D0位置 0為正常模式，置 1為測(cè)試模式。 亮度控制寄存器：地址為 0AH，通常用于數(shù)字控制方式。利用其 D3～ D0 位控制內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制 DAC 的占空比來控制 LED 段電流的平均值，實(shí)現(xiàn) LED 的亮度控制。 D3～ D0 可從 0000～ 1111，對(duì)應(yīng)電流占空比從 1／ 32 到 31／ 32，共 16 級(jí)， D3～ D0 的值越大， LED 顯示越亮。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 167。 流程圖 開 始 M A X 7 2 1 9 初 始 化顯 示 第 一 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù) 是 否 = 1 ？顯 示 第 四 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 三 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 二 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 五 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 七 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 六 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)顯 示 第 八 個(gè) L E D 數(shù) 據(jù)結(jié) 束NY 41 顯示程序流程圖 167。 程序設(shè)計(jì) 本程序顯示的結(jié)果為 ，具體的程序代碼 [20]及其說明 （見注釋語句）如下： include // 引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件 include define uchar unsigned char 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 define uint unsigned int sbit DIN = P1^0。 // 串行數(shù)據(jù)輸入 sbit CLK = P1^1。 // 串行時(shí)鐘 sbit LOAD = P1^2。 // 顯示數(shù)據(jù)鎖存控制 define NoOp 0x00 // 空操作寄存器 define Digit0 0x01 // 數(shù)碼管 1寄存器 define Digit1 0x02 // 數(shù)碼管 2寄存器 define Digit2 0x03 // 數(shù)碼管 3寄存器 define Digit3 0x04 // 數(shù)碼管 4寄存器 define Digit4 0x05 // 數(shù)碼管 5寄存器 define Digit5 0x06 // 數(shù)碼管 6寄存器 define Digit6 0x07 // 數(shù)碼管 7寄存器 define Digit7 0x08 // 數(shù)碼管 8寄存器 define Decode Mode 0x09 // 譯碼模式寄存器 define Intensity 0x0a // 亮度寄存器 define Scan Limit 0x0b // 掃描位數(shù)寄存器 define Shutdown