单片机系统中LED显示驱动电路的分析

图3 MAX7219 引脚功能

DIN是串行数据输入端。在CLK 的上升沿，一位数据被加载到内部16位移位寄存器中，CLK最高频率可达10MHz，在输入时钟的每个上升沿均有一位数据由DIN端移入到内部寄存器中；LOAD用来装载数据，在LOAD的上升沿，16位串行数据被锁存到数据或控制寄存器中，LOAD必须在第16个时钟上升沿的同时或之后、在下一个时钟上升沿之前变高, 否则数据将被丢失。每组数据为16 位二进制数据包，其格式如表1所示。

　　其中D15～D12位不用，D11～D8位为内部5个控制寄存器和8个LED显示数据寄存器的地址，D7～D0位为5个控制寄存器和8个LED 数码管待显示的数据，因为控制寄存器与显示数据寄存器独立编址，所以可以通过程序对每个寄存器进行操作。一般情况下，程序先送控制命令，后向显示寄存器送数据，每16 位为一组，从高位地址字节最高位开始送，直到低位数据字节最后一位。MAX7219内部有14个可寻址的控制字寄存器，各寄存器的功能及地址如表2所示。

其中，地址×0H 为空操作寄存器，允许数据从输入到输出直接通过，可用于设备串接。地址×1H～×8H为显示RAM区，分别对应DIG0～DIG7引脚的8 位LED显示数据。地址×9H为译码模式寄存器，其8 位二进制数分别控制着8个LED显示器的译码模式，逻辑高电平时选择硬件译码(BCD - B码译码)， 译码器选择数据寄存器中的低4位(D3～D0)进行BCD- B码译码， ×0H～×9H对应BCD码字符0～9，而×AH～×FH分别对应B码字符-、E、H、L、P及消隐，D4～D6无效，D7单独控制小数点；译码模式寄存器为逻辑低电平时选择软件译码，数据D6～D0分别对应LED显示器的A～G段，D7对应小数点DP。

　　地址×AH为显示亮度寄存器，通过对该寄存器的D0～D3位写入不同的数值可实现对LED显示亮度的控制，从00H到0FH共16级可调。地址 ×BH为扫描界限寄存器，其D0～D3位数值设定为00H～07H，表示显示器动态扫描个数为1～8。地址×CH为停机寄存器，当其D0位为0 时，MAX7219处于停机状态，扫描振荡器停振，所有显示器消隐，寄存器数据保持不变；当D0为1时，正常工作。地址×FH为显示测试寄存器，当其D0 位为0时，正常工作；当D0为1时处于测试状态，全部LED显示器的所有字段都以最大亮度接通显示。

应用举例

　　图4 为MAX7219的位LED显示电路实例。图4中，单片机89C2051的P1.0、P1.1分别接MAX7219的串行数据输入端DIN和时钟信号CLK, P1.2作为LOAD信号。电阻R根据不同的LED选值，范围在7KΩ～ 60KΩ之间。

图4　MAX7219 应用电路

　　结语

　　通过以上对比，并行译码方式电路最简单，但是资源利用率低，因此并不常用，串行- 并行转换方式在小型系统中应用具有很强的优势，但随着单片机应用系统的发展，很多复杂系统中都采用了专用显示驱动芯片。从上述应用实例可以看出，使用MAX7219 后，系统硬件结构简洁、程序流程清晰、控制灵活方便，应用于仪器仪表、医疗设备及智能家电等领域，可省去很多锁存器、译码器及驱动器，大大提高显示部分的集成程度，因此这种显示驱动方式在单片机系统设计中有着广阔的应用前景。