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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。
关键词 MAX7219 MCS－51 单片机 串行 中断 显示器
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。
1 MAX7219的功能和设置
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。
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。
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。
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。
2 MCS－51单片机的串行工作方式
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
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
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。
3 单片机与MAX7219的连接
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
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
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。
4 控制程序设计
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
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
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
序BSHIFT倒序后存回原处。
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
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
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
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。
；主程序
……
；把数据格式转换为7219的方式
MOV R1，＃31H
MOV R5，＃8
LCALL BSHIFT；把8位数均转换为7219 方式
；初始化7219
MOV R2，＃8
MOV R0，＃40H
SETB；奇偶字节发送判断标志 CLR P3．2
MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；发送40H起内容，初始化7219
……
；发送8个要显示的数据
MOV R2，＃8＋8；8个数据共16字节
MOV R0，＃30H；30H为数据缓冲区首址
SETB P3．2；准备7219的LOAD 电平 MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；开始发送数据
……
；对7219的串行发送中断子程序
STINT1：
CLR TI CPL F0
JNB F0，ST13
SETB P3．2；发完16位后产生 LOAD脉冲
CLR P3．2
ST13：CJNE R2，＃0，STI1；判断是否发送完
SJMP STI2
STI1：DEC R2；没送完
INC R0；地址偏移
MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；发下一字节
STI2：RETI
；BCD码转换为7219数据形式子程序，转换数据及结果由R1间址
BSHIFT：MOV A，＠R1
ADD A，＃6
MOVC A，＠A＋PC
MOV＠R1，A
INC R1
INC R1
DJNZ R5，BSHIFT
RET
DB 0，80H，40H，0C0H，20H，0A0H，60H， 0E0H，10H，90H
参考文献<--→标题EN(开始)-->
1 MAXIM公司，MAXIM1998产品资料全集
2［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
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电子技术 >> 单片机 >> 应用论文
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