摘要 介紹MAX7219的功能，與MCS－51的時序配合及一種新穎的利用MCS－51串行方式0對MAX7219及顯示器控制的方法和程序。
關(guān)鍵詞 MAX7219 MCS－51 單片機 串行 中斷 顯示器
單片機系統(tǒng)通常需要有LED對系統(tǒng)的狀態(tài)進行觀測，而很多工業(yè)控制用單片機如MCS－51系列本身并無顯示接口部分，需要外接顯示的譯碼驅(qū)動電路。LED數(shù)碼管顯示有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。通常不管采用哪種顯示方式，單片機往往都工作于并行I／O或存儲器方式。作者在采用MCS－51單片機的控制系統(tǒng)中，利用MAXIM公司的串行接口8位LED顯示驅(qū)動器MAX7219構(gòu)成顯示接口電路，僅需使用單片機3個引腳，即可實現(xiàn)對8位LED數(shù)碼管的顯示控制和驅(qū)動，線路非常簡單，控制簡單方便。
1 MAX7219的功能和設(shè)置
MAX7219芯片為MAXIM公司推出的串行輸入／輸出共陰極顯示驅(qū)動器，是用一個芯片實現(xiàn)以往用軟件完成的動態(tài)顯示電路掃描工作的器件。每片可控制顯示8個七段LED數(shù)碼管、條形圖或64個發(fā)光二極管，控制字簡單，可與各種微機接口。為24引腳芯片，除與顯示器連接外，與微機串行口為3線連接，芯片外部電路僅為一限制峰值段電流的電阻，線路簡單，極大地方便了對顯示器件的控制。該芯片控制的顯示位數(shù)多，控制字少，可對全部或個別顯示位的數(shù)據(jù)進行更新。并可方便地進行多個芯片的級聯(lián)，擴展顯示容量。MAX7219有多種封裝形式，如窄式DIP封裝。
MAX7219的串行數(shù)據(jù)格式如表1所示。其中：D12～D15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、顯示測試等，其地址分布如表2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2中X可為16進制任意值，一般取為0。每組16位數(shù)據(jù)中，首先接收的為最高有效位，最后接收的為最低有效位。
解碼方式寄存器可設(shè)置各位數(shù)碼管為解碼顯示方式，或非解碼的數(shù)據(jù)位與顯示段直接對應(yīng)的顯示方式。亮度寄存器用于與外部電阻配合控制數(shù)碼管的顯示亮度。掃描限制寄存器控制顯示的位數(shù)。停機寄存器控制 顯示器為停機或正常工作狀態(tài)，停機狀態(tài)下描振蕩器停止工作，消隱所有顯示位。顯示測試寄存器設(shè)置器件為正常工作或測試狀態(tài)�？詹僮骷拇嫫饔糜诙鄠�MAX7219級連。器件上電后所有控制寄存器復(fù)位。解碼方式寄存器的值為非解碼方式，亮度寄存器的值設(shè)置為最小，掃描寄存器設(shè)置為僅顯示1位，停機寄存器處于停機狀態(tài)，顯示消隱。因此MAX7219必須經(jīng)過初始化后才可正常工作。
MAX7219的工作時序如圖1所示。數(shù)據(jù)由DIN引腳輸入，最先輸入的為最高位，在CLK的上升沿將數(shù)據(jù)位移入器件內(nèi)的移位寄存器，LOAD引腳信號的上升沿將最后移入的16位數(shù)據(jù)鎖存入相應(yīng)的寄存器中，LOAD信號的上升沿必須與CLK的上升沿同時，或在其后。從DIN輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過16．5個CLK脈沖后移到DOUT引腳上。
2 MCS－51單片機的串行工作方式
MCS－51單片機串行口有四種發(fā)送工作方式，其中方式0每幀共發(fā)送8位數(shù)，其
他工作方式下每幀發(fā)送均不為8位數(shù)或其倍數(shù)。因此只能考慮使用方式0。串行口工
作于方式0時，通過RXD（P3．0）引腳發(fā)送／接收串行數(shù)據(jù)，通過TXD（P3．1）引腳發(fā)送移位時鐘脈沖。發(fā)送順序為低位在前高位在后，與MAX7219的接收順序相反。從單片機時序上看，只需在發(fā)送前將顯示數(shù)據(jù)和地址碼的高低位順序顛倒，利用串行方式0進行發(fā)送，每發(fā)送兩次，就可向MAX7219輸出一個要顯示的數(shù)據(jù)或控制寄存器參數(shù)。而在單片機與MAX7219的時序配合中，時鐘脈沖的配合是非常關(guān)鍵的。
3 單片機與MAX7219的連接
控制系統(tǒng)單片機與MAX7219及顯示器件的連接如圖2所示。單片機的RXD、TXD
引腳分別接MAX7219的DIN、CLK，以P3．2控制LOAD引腳。接在電源端和地之間的電
容起抗干擾的作用，其值應(yīng)大于10μF，據(jù)作者經(jīng)驗，在（10～100）μF間即可，太大作用并不明顯。由于MAX7219是在脈沖信號控制下工作的，抗干擾非常關(guān)鍵，在線路上，MAX7219應(yīng)盡量與顯示器件相靠近，以減少外部的干擾。
4 控制程序設(shè)計
本系統(tǒng)中單片機采用中斷方式對MAX7219進行控制，傳送16位數(shù)據(jù)的地址位和數(shù)據(jù)位。在主程序中，包括串行方式的設(shè)置、顯示緩沖單元和各控制寄存器的地址碼及數(shù)據(jù)單元的分配、對MAX7219的初始化等。以下程序中，顯示緩沖區(qū)為RAM的
30H～37H單元，控制寄存器地址碼及數(shù)據(jù)單元為40H～47H單元。要顯示的數(shù)據(jù)是程
序執(zhí)行的運算結(jié)果，以BCD碼數(shù)形式存放在顯示緩沖單元的數(shù)據(jù)字節(jié)中，用轉(zhuǎn)換子程
序BSHIFT倒序后存回原處。
單片機串行發(fā)送數(shù)據(jù)的啟動在主程序中進行，每發(fā)送兩個字節(jié)后，在中斷子程序
中控制使MAX7219的LOAD引腳產(chǎn)生正跳變，把數(shù)據(jù)鎖存入相應(yīng)的寄存器中。該中斷
子程序既可發(fā)送一個16位數(shù)據(jù)，也可連續(xù)發(fā)送多個，非常方便。由于MAX7219易受干
擾影響，因此在程序執(zhí)行過程中應(yīng)經(jīng)常對顯示進行更新。主程序及發(fā)送中斷子程序、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換子程序如下。
；主程序
……
；把數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為7219的方式
MOV R1，＃31H
MOV R5，＃8
LCALL BSHIFT；把8位數(shù)均轉(zhuǎn)換為7219 方式
；初始化7219
MOV R2，＃8
MOV R0，＃40H
SETB；奇偶字節(jié)發(fā)送判斷標(biāo)志 CLR P3．2
MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；發(fā)送40H起內(nèi)容，初始化7219
……
；發(fā)送8個要顯示的數(shù)據(jù)
MOV R2，＃8＋8；8個數(shù)據(jù)共16字節(jié)
MOV R0，＃30H；30H為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址
SETB P3．2；準(zhǔn)備7219的LOAD 電平 MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；開始發(fā)送數(shù)據(jù)
……
；對7219的串行發(fā)送中斷子程序
STINT1：
CLR TI CPL F0
JNB F0，ST13
SETB P3．2；發(fā)完16位后產(chǎn)生 LOAD脈沖
CLR P3．2
ST13：CJNE R2，＃0，STI1；判斷是否發(fā)送完
SJMP STI2
STI1：DEC R2；沒送完
INC R0；地址偏移
MOV A，＠R0
MOV SBUF，A；發(fā)下一字節(jié)
STI2：RETI
；BCD碼轉(zhuǎn)換為7219數(shù)據(jù)形式子程序，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及結(jié)果由R1間址
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
參考文獻<--→標(biāo)題EN(開始)-->
1 MAXIM公司，MAXIM1998產(chǎn)品資料全集
2［美］Intel公司，碩良士等譯，常用單片微計算機手冊，上�？茖W(xué)普及出版社，1989
