單片機(jī)系統(tǒng)中LED顯示驅(qū)動(dòng)電路的分析

圖3 MAX7219 引腳功能

DIN是串行數(shù)據(jù)輸入端。在CLK 的上升沿，一位數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部16位移位寄存器中，CLK最高頻率可達(dá)10MHz，在輸入時(shí)鐘的每個(gè)上升沿均有一位數(shù)據(jù)由DIN端移入到內(nèi)部寄存器中；LOAD用來裝載數(shù)據(jù)，在LOAD的上升沿，16位串行數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)據(jù)或控制寄存器中，LOAD必須在第16個(gè)時(shí)鐘上升沿的同時(shí)或之后、在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿之前變高, 否則數(shù)據(jù)將被丟失。每組數(shù)據(jù)為16 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)包，其格式如表1所示。

　　其中D15～D12位不用，D11～D8位為內(nèi)部5個(gè)控制寄存器和8個(gè)LED顯示數(shù)據(jù)寄存器的地址，D7～D0位為5個(gè)控制寄存器和8個(gè)LED 數(shù)碼管待顯示的數(shù)據(jù)，因?yàn)榭刂萍拇嫫髋c顯示數(shù)據(jù)寄存器獨(dú)立編址，所以可以通過程序?qū)γ總€(gè)寄存器進(jìn)行操作。一般情況下，程序先送控制命令，后向顯示寄存器送數(shù)據(jù)，每16 位為一組，從高位地址字節(jié)最高位開始送，直到低位數(shù)據(jù)字節(jié)最后一位。MAX7219內(nèi)部有14個(gè)可尋址的控制字寄存器，各寄存器的功能及地址如表2所示。

其中，地址×0H 為空操作寄存器，允許數(shù)據(jù)從輸入到輸出直接通過，可用于設(shè)備串接。地址×1H～×8H為顯示RAM區(qū)，分別對(duì)應(yīng)DIG0～DIG7引腳的8 位LED顯示數(shù)據(jù)。地址×9H為譯碼模式寄存器，其8 位二進(jìn)制數(shù)分別控制著8個(gè)LED顯示器的譯碼模式，邏輯高電平時(shí)選擇硬件譯碼(BCD - B碼譯碼)， 譯碼器選擇數(shù)據(jù)寄存器中的低4位(D3～D0)進(jìn)行BCD- B碼譯碼， ×0H～×9H對(duì)應(yīng)BCD碼字符0～9，而×AH～×FH分別對(duì)應(yīng)B碼字符-、E、H、L、P及消隱，D4～D6無效，D7單獨(dú)控制小數(shù)點(diǎn)；譯碼模式寄存器為邏輯低電平時(shí)選擇軟件譯碼，數(shù)據(jù)D6～D0分別對(duì)應(yīng)LED顯示器的A～G段，D7對(duì)應(yīng)小數(shù)點(diǎn)DP。

　　地址×AH為顯示亮度寄存器，通過對(duì)該寄存器的D0～D3位寫入不同的數(shù)值可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED顯示亮度的控制，從00H到0FH共16級(jí)可調(diào)。地址 ×BH為掃描界限寄存器，其D0～D3位數(shù)值設(shè)定為00H～07H，表示顯示器動(dòng)態(tài)掃描個(gè)數(shù)為1～8。地址×CH為停機(jī)寄存器，當(dāng)其D0位為0 時(shí)，MAX7219處于停機(jī)狀態(tài)，掃描振蕩器停振，所有顯示器消隱，寄存器數(shù)據(jù)保持不變；當(dāng)D0為1時(shí)，正常工作。地址×FH為顯示測(cè)試寄存器，當(dāng)其D0 位為0時(shí)，正常工作；當(dāng)D0為1時(shí)處于測(cè)試狀態(tài)，全部LED顯示器的所有字段都以最大亮度接通顯示。

應(yīng)用舉例

　　圖4 為MAX7219的位LED顯示電路實(shí)例。圖4中，單片機(jī)89C2051的P1.0、P1.1分別接MAX7219的串行數(shù)據(jù)輸入端DIN和時(shí)鐘信號(hào)CLK, P1.2作為LOAD信號(hào)。電阻R根據(jù)不同的LED選值，范圍在7KΩ～ 60KΩ之間。

圖4　MAX7219 應(yīng)用電路

　　結(jié)語

　　通過以上對(duì)比，并行譯碼方式電路最簡單，但是資源利用率低，因此并不常用，串行- 并行轉(zhuǎn)換方式在小型系統(tǒng)中應(yīng)用具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但隨著單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，很多復(fù)雜系統(tǒng)中都采用了專用顯示驅(qū)動(dòng)芯片。從上述應(yīng)用實(shí)例可以看出，使用MAX7219 后，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡潔、程序流程清晰、控制靈活方便，應(yīng)用于儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備及智能家電等領(lǐng)域，可省去很多鎖存器、譯碼器及驅(qū)動(dòng)器，大大提高顯示部分的集成程度，因此這種顯示驅(qū)動(dòng)方式在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣闊的應(yīng)用前景。