用MCS－51单片机串行口对 MAX7219的控制

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

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