MAX7219與51單片機(jī)的駁接

MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了MCU有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。

MAX7219芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的8×8靜態(tài)RAM以及數(shù)個(gè)工作寄存器。通過(guò)指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。

1　管腳說(shuō)明

圖1是MAX7219的管腳分布圖。其中：

(1)DIN　為串行數(shù)據(jù)輸入端。當(dāng)CLK為上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被載入16 b內(nèi)部移位寄存器。

(2)CLK　為串行時(shí)鐘輸入端。其最大工作頻率可達(dá)10 MHz。

(3)LOAD　為片選端，當(dāng)LOAD為低電平時(shí)，芯片接收來(lái)自DIN的數(shù)據(jù)，接收完畢，LOAD回到高電平時(shí)，接收的數(shù)據(jù)將被鎖定。

(4)DIG0～DIG7　為吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線。其最大值可達(dá)500 mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出＋VCC。

(5)SEGA～SEGG，DP　為驅(qū)動(dòng)顯示器7段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為40 mA左右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入GND。

(6)DOUT　為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片MAX7219的DIN端。

2　操作指令

MAX7219有5個(gè)工作狀態(tài)寄存器，分別是譯碼方式選擇、亮度調(diào)節(jié)、掃描位數(shù)設(shè)定、待機(jī)開(kāi)關(guān)、顯示器檢測(cè)。除空指令外，7219的所有操作指令都是2個(gè)字節(jié)，前一個(gè)是操作代碼，后一個(gè)是操作數(shù)。下面用十六進(jìn)制數(shù)對(duì)控制命令加以說(shuō)明。

2．1　譯碼方式選擇

操作代碼為“09H”，操作數(shù)為“0”或“0FFH”。選中“0”則不使用BCD譯碼器，在顯示數(shù)字或符號(hào)時(shí)，按每段點(diǎn)亮與否編排傳送碼。而選中 “0FFH”時(shí)，則按8421標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制編碼來(lái)代表相應(yīng)的顯示數(shù)字，如表1所示。需要說(shuō)明的是，無(wú)論譯碼與否，表1中操作數(shù)的最高位D7均為小數(shù)點(diǎn)，“1”為亮，“0”為滅，所以表1中所列是小數(shù)點(diǎn)不亮?xí)r的操作數(shù)。

2．2　亮度調(diào)節(jié)

操作代碼為“0AH”，操作數(shù)如表2所示。

這個(gè)指令可以用來(lái)調(diào)節(jié)顯示器的亮度，改變其操作數(shù)可以改變MAX7219內(nèi)部掃描脈沖的寬度，從而使電流的平均值有所變化，這個(gè)電流平均值可以從最小的1/32至最大的31/32之間進(jìn)行16級(jí)調(diào)節(jié)。

MAX7219還提供了一種硬件調(diào)整顯示器亮度的方式，即通過(guò)第18管腳的ISET和＋VCC之間跨接的一個(gè)電阻來(lái)調(diào)節(jié)其亮度，段驅(qū)動(dòng)平均電流大約為流過(guò)此電阻電流的100倍，實(shí)際應(yīng)用中常用十幾kΩ的電阻直接接入即可。

2．3　掃描位數(shù)設(shè)定

操作代碼為“0BH”，操作數(shù)如表3所示。

如果所用的顯示器少于8位，則應(yīng)通過(guò)這條指令設(shè)置相應(yīng)的位數(shù)。因?yàn)樵O(shè)置的位數(shù)如果比實(shí)際使用的位數(shù)大，就會(huì)形成“虛位”，而一旦對(duì)“虛位”進(jìn)行操作，將會(huì)引起整個(gè)顯示器的混亂，這是需要加以注意的。

另外，掃描位數(shù)的設(shè)置，會(huì)影響到掃描頻率的變化，相應(yīng)地，顯示器亮度也會(huì)隨著變化，所以應(yīng)先確定掃描位數(shù)，再設(shè)置顯示器亮度。

2．4　待機(jī)開(kāi)關(guān)

操作代碼為“0CH”，操作數(shù)為“0”或“1”。

操作數(shù)為“0”，則顯示器不工作(滅燈)，反之，顯示器正常工作。待機(jī)狀態(tài)下，7219的工作電流僅為150μA。

2．5　顯示器檢測(cè)

操作代碼為“0FH”，操作數(shù)為“0”或“1”?！　?/p>

選擇操作數(shù)為“1”時(shí)，可點(diǎn)亮整個(gè)顯示器，通常用來(lái)檢查數(shù)碼管及連接電路是否存在故障。檢測(cè)時(shí)，不會(huì)改變各位原有的顯示數(shù)據(jù)，即檢測(cè)完畢后，再送入不檢測(cè)指令“0”，又可恢復(fù)顯示原數(shù)據(jù)。

2．6　位操作指令

位操作指令就是對(duì)8個(gè)數(shù)碼管顯示內(nèi)容的操作，也是2個(gè)字節(jié)，第1個(gè)字節(jié)是位的代碼，如表4所示，第2個(gè)字節(jié)則根據(jù)譯碼方式的選擇，來(lái)使用表1中的編碼。

需要說(shuō)明的是，上述所有指令的輸入，不分先后(但每個(gè)指令2個(gè)字節(jié)的秩序不能顛倒)。通常，前5條指令一般在上電初始化程序中加以設(shè)置，而在工作程序中，僅使用位操作指令即可。另外，MAX7219上電時(shí)，譯碼方式、亮度調(diào)節(jié)、掃描位數(shù)、待機(jī)開(kāi)關(guān)、顯示檢測(cè)等5 個(gè)控制寄存器全部歸零。

3 與單片機(jī)的連接

3．1　與單片機(jī)任意3個(gè)端口連接的方式

假定按圖3所示方法連接。

MAX7219每次接收2個(gè)字節(jié)，高位在先，其指令可編寫為：　　

3．2　用單片機(jī)的串行接口

如果將MAX7219的DIN接入單片機(jī)的RXD，CLK接入TXD，LOAD選任一口線，則可通過(guò)單片機(jī)串行口對(duì)MAX7219像對(duì)其他設(shè)備一樣按模式0進(jìn)行發(fā)送操作。但由于串行口數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF為右移發(fā)送，所以MAX7219的所有命令和操作數(shù)與第一種方式相比均應(yīng)反轉(zhuǎn)，見(jiàn)表5～9。注意表 6中操作數(shù)的最低位D0為小數(shù)點(diǎn)。

4　MAX7219的多片級(jí)聯(lián)

MAX7219可以多片級(jí)聯(lián)，只需將上一片的DOUT連接下一片的DIN即可，CLK和LOAD線全部公用，連在一起。

在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，對(duì)MAX7219的操作指令要注意LOAD信號(hào)的起止點(diǎn)，操作開(kāi)始時(shí)，LOAD下降為低電平，按照每片MAX7219兩個(gè)字節(jié)，如果有N片，則

發(fā)送2N個(gè)字節(jié)后，LOAD上升為高電平。還需注意的是，先發(fā)送的指令將到達(dá)級(jí)聯(lián)的最后一片。

還有一條專為MAX7219多片級(jí)聯(lián)設(shè)置的一條空操作指令，操作代碼為“00H”。當(dāng)不希望對(duì)級(jí)聯(lián)中的某片或某幾片MAX7219進(jìn)行操作時(shí)，就可以用空操作指令跳過(guò)這片或這幾片。例如，如果4個(gè)7219串聯(lián)，為了寫入第4個(gè)芯片，要在3個(gè)空操作指令碼后發(fā)送2個(gè)字節(jié)的指令，當(dāng)LOAD升為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存到所有設(shè)備，前3個(gè)芯片收到的是空操作命令，而第4個(gè)收到預(yù)期的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)
[1] Serially Interfaced.8 - Digit LED display　drivers．