基于MAX7219的时钟显示设计.pdf

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1、第1 2 巷 第2 期 2010 年5月 律州职业技术学院学报 N O 一 2 J ou rn a lo fZ h an g Z h ouIn sti tut eofT eeh n o l o g y V O I .12 M a y2 0 10 基于 M Ax 7 2 1 9 的时钟显示设计 黄艺娜 (漳州职业技术学院 机械与自 动化工程系, 福建 漳州 36300 0 ) 摘要: 介绍一种使用M AX 72 1 9 实现时钟显示的设计. 设计主要由软硬件组成 ?软件方面, 主要针对申行发送 ?计 时中断程序进行编制, 实现了申行传输技术的时钟显示. 硬件方面, 基于M AX 72I g ,

2、采用可在线编程的A T89S5 1 芯片为 时钟的 CPU , 并采用高集成化的串行输人瀚 出共阴极显示驱动器 M A X721 9 为时钟 LED 的驱动器 ?使用申行传输技术大 大节省了CPU 的 10 口, 为 CPU 其他功能的扩展提供了端口. 关性词: M AX 7 2 1 9 ; 串行传输; 时钟显示 中圈分类号: 冲344文献标识码: A文章编号: 1673一 1417 (2010) 02 加05 0 3 l 引言 随着计算机技术的发展, 现代的计算机都是 大规模集成电路计算机, 它们具有功能强 ?结构 紧凑 ? 系统可靠等特点, 其发展趋势是巨型化 ? 微型化 ? 网络化及智能

3、化1 1 1 ?微型化是计算机发 展的重要方向, 也就是把计算机的运算器 ? 控制 器 ? 存储器 ? 沁接口四个组成部分集成在一个 硅片内, 于是就出现了一个以大规模集成电路为 主要组成的微型计算机即单片机 ( s i n g l ech i p M i cr o c o m pu t e r ) . 正是由于单片机技术的发展, 才能使 LED 七段数码管能够在减少驱动器的情 况下能够直接被驱动 ? 由于 LED 数码管显示技术 的优势使得它被广泛应用在工业过程控制系统 ? 智能仪表, 智能产品等领域1 2 1 ? 工业设备 ?汽车电子及仪器仪表中普遍使用 LED 显示器, 开发这类设备时

4、, 常常会因为系统 端口资源不足而不得不扩展CPU 的UO 口以满足 应用系统的需要 ?为了解决因系统功能模块多而 造成CPU 的1 1 0 口不足的情况, 本文介绍了一种使 用串行传输技术实现的LED显示, 节省了CPU 的 I 心 口, 简化了系统, 在无扩展的情况下为CPU处 理更多模块提供了拍 口? 本设计使用一种高集成 化的串行输人/输出共阴极显示驱动器M A X721 9 实现了CPU 串行控制L E D 显示,并通过举时钟显 示为例来体现这种技术 ? 收稿 日 期: 2010一 03一20 作者简介: 黄艺娜 (19 8 1一) , 女, 福建漳州市人, 助教, 硕士, 研究方向

5、: 微机及电子技术应用. 2 申行传抽时钟显示的实现 2. 1硬件设计 本时钟显示设计使用的器件较少, 硬件结构 简单, 主要器件有 A T89s51?M Ax 7219 和一个 4 位的L E D 共阴极数码管. M A X 721 9 是本设计的 核心, 为了很好实现设计, 就需要对这种驱动器 有个比较全面的认识 ? M A x721 9是一种高集成化的申行输人输 出 共阴极显示驱动器,可以驱动 8 位数字式 LED ? 芯片上包括 BCD 码译码器 ?多位扫描电路 ?段 驱动器 ? 位驱动器 ? 内含 8* 8位静态 R AM , 用 于存放显示数据1 3 1 ? M Ax 7 2 1

6、9 的三线串行接口可 方便连接所有通用的 CPU , 各个数据可被单一的 寻 址和 更新,无 需重写 整个显示 器数据 ? M Ax 7 2 1 9有软件译码和硬件译码两种功能 ?软 件译码是根据各段笔划与数字位的对应关系进行 译码;一 硬件译码采用 BcD 译码 4 ?本设计使用硬 件译码方式 ? 本设 计只 占用 C PU的三个 拍口,即 M A x7 2 1 9 与 A T8 9 S5 1 通过三线连接 ?这三线分 别为: 片选线 ? 时钟线和数据线 ?M Ax 72 1 9 和 CPU 连接使用的引脚功能如表 1所示 ? 表 1M Ax 7 2 1 9 和 CPU 连接使用的引脚功能

7、引脚名称功能 l l2 l3 数据输人 装载 时钟 数据输人, 时钟上升沿时, 数据存人内部的16位移位寄存器 载人输人数据, 在装载的上升沿串行输人的前1 6 位被锁存 时钟输人, 最大频率 1OM Hz, 时钟上升沿时数据移人, 时钟下降沿时 数据从串行口 输出 2.1.1M A x7 2 1 9 的主要工作原理 ( l ) 译码模式控制寄存器1 5 1 译码模式控制寄存器可对每位进行硬件译码 (BcD码)或软件译码, 寄存器的每字对应一个数, 逻辑高电平选择BCD 码译码 ? 当选择软件译码工作方式时, 数据D 压 一 D7位 对应M A X 7 2 19码的各段, 其对应关系如表2所示

8、 ? 表2 软件译码 .寄存器数据对应的段笔划 D OG 当选择硬件译码时, 译码器只选择数据寄存器 中较低的几位 (D 3一DO) , 不考虑D今 一 D 6位, D 7 位是显示十进制小数点, 独立于译码器,当0 7= l 为逻辑正时十进制小数O P点亮 ? 字符压 一 9对应的1 6 进制码为XO- X g, 字符 一? E ? H ? L ?P ? 消隐分 别对应的16进制码为X A一X F ? (2) 亮度控制I ,l M Ax 7 2 1 9 应用一个外部电阻控制显示亮度, 外部电阻接于电源输人和段电流端之间, 并且使 用强度寄存器 ?由于段驱动器的峰电流,以电流 的 100 倍进

9、人段电流端 ?可设置调节面板亮度, 一般段电流为 37m A , 最大段电流为 4 0 m A , 由于 LED 有 2 . 5v 的电压降, 则调节电阻的电压也为 2 . 5v ?段电流的位控制由一个内部脉冲宽度控制 的 OA C 提供, DA C 从强度寄存器的低位载人, DA C 以 1 6 步从峰值电流的 31/ 3 2 减到 1/ 3 2 来调 节段电流, 每步减少 21 3 2 ?当循环到 31/ 3 1最亮, 因为内部位消隐时间置于一个周期的 1/ 3 2 处, 消 隐时间的增加则减少了工作周期, 3 1 /犯 对了 1 6 进制码为 XF, 随着亮度的降低对应的 1 6 进制码

10、 依次减 l,1/ 3 2 对应的 1 6 进制码为 XO ? (3 )限扫描寄存器l s l 限扫描寄存器设定显示几个数字 (l一8) , 8 位显示以典型扫描频率 130 0 H z, 有多种显示方 式 ?如果只有较少的位显示, 则扫描频率是 sf o sc/ N , 其中N 是被扫描位的个数, 由于扫描位 的个数影响显示的亮度, 限扫描寄存器不适用于 显示的消隐部分 ?扫描 压 一 7 位时对应的 1 6 进制 码为 X 7,随着扫描位的减少, 对应的 1 6 进制码 依次减 1, 仅扫描 0 位时 1 6 进制码为 x o ? 2 . 2 软件设计 软件部分主要设计了 M A x 7

11、2 1 9的串行发送 程序和计时中断程序 ? 2 2 1 M A x 7219 的串行发送程序 6 71 : send72一 9:e一 re s 7219; 片选,低有效 m ov论,#8: 8位数据 send72 19lP:elrelk72 19 D PA 0 B e E F 门 尹了0 1 ? J 峥 月,? ? , ? D D D D D D r ica ; 数据最高位先送 m ovd i n7 2 19,e set b? I k 7 2一 9: 时钟上升沿送出 d j nzr Z , send7219l P se t bes7219; 发送完毕 r e t 2 . 2 . 2 计时中断

12、程序1 6 7 : t i m ebegi n:e t b 一eddi spl 盯; 设置调显示标志 d j nzt oseeond,t i m equi t : 判断是否满 l秒 m ovt oseeond,们00: 满 l秒 i neSeeond mO V c j ne a , tim eq uit; seeon d, m i n U t e SeC0nd #6 0 ,$+3 判断是否满 1分钟 #0 ;满 1分钟 3 结束语 LED 显示在我们日常生活中随处可见, 其显 示方法和驱动技术也多种多样, 具体可根据实际 情况, 在众多方法中选择一种比较适用的方法 ? 对于比较复杂的系统,CP

13、U 的 I / o口非常的宝贵, 使用串行传输大大节省了 C PU的端口资源, 为 CPU 其他功能的扩展提供了端口, 从而尽可能的 不扩展 I / o口, 达到简化系统结构的目的 ?此设 计具有一定的实际应用价值,在 日常生活中可用, 也可应用在教学上, 开发出相关的实验实训项目, 引导学生进行研究开发课题 ? m inute #60,$+3 判断是否满 1小时 #氏 满 1小时 h0Ur 参考文献: ! l 李朝青.单片机原理及接口技术! 阅.北京: 北京航空航 天大学出版社, 1 9 9 9 . 2 张毅坤等.单片微型计算机原理及应用 M . 西安: 西安 电子科技大学出版社,19 9

14、8 . 3 唐小蓉, 周俊武, 肖玉明. 利用M A x721 9 驱动LED 显 示器闭. 电子技术应用, 9 9 8 (3) : 5 5 一 5 8 . 间陈粤初. 单片机应用系统设计与实践困. 北京: 北京航 空航天大学出版社, 20 0 1. 5 1李毅.申行接口 8 位 LED 显示驱动器J . 重庆职业技术 学院学报, 2003 (3) : 一 10一 3. 6 何立民. 单片机应用系统设计 ! 叫 . 北京: 北京航空航天 大学出版社, 2 0 0 3 . ! 刀 胡汉才. 单片机原理及其接口技术间. 北京: 清华大学 出版社,1998. (责任编辑: 季 平) V V O 0

15、C J c m m . m . c j n ea , jeti m equi t; m 0Vm i n Ut e m 0 Va , In C n 1O V c j ne jc In O V tim eq ui t: a hou 几 a , tim eq ui t hour, 邝ti # 24,$+ 3 #0 T h e D esig nof C 10ck D i s P la yB ased on M A X 72 19 H U 八 N G Y i n a (D eP翻 r tm entofM eeha n i ealE ngi neeri ng a n d A ut o m a t i on

16、 , Zha n gz h ou Ins t i t U t e ofT e ehnol og y , Z ha n gz h ou 36300 ( ) ,Chi na) A b straet: T h e PaP er e hief l y i ntrod u ee s a d esi gn of cl o ek d i s P l a y , a c h i ev i ng t h roug h the a d o Pti o n of M A X 72 l9. T hi s d esi g n 1 5 com Po sed o f h a r dw a r eand so f t w a

17、r e . T h e so t t wa r edesi g n , m ai n l y dea l i n g w it h seri a ls e nd i n g a n d P r o g r a r ns of ti m i n g stoP Ping, a c hieves the e l oek d i sP l a yi n seri al t 作 I n sm i ssi o n t e ch no l o留 . T he h a r dw 毗desi g n , b a s ed on M A X 72 19 , e d oP t s A T 89 S 5 1 eh i

18、 P s w hi eh Pc r mi ts i n 叩 Pli ea t i on Pr ogn # n m i ng a s the CP Uof t h e cl o c k, a n d di sPl a ydr i ve M A X 72 19 w hi c h1 5 hig h i nt e脚 ted seri al i nPu而 ut P uti n ea t hode a st h e el o c k, 5 LE D dri ve.T he use ofseri altr a nsm issi on t eehnol og ysi gni f i eantl y sa v es C PU ,s I0 i nte而 ee; t h us Pr o v i d es P o r t Sf o r C P U , 5 o t h er f u nc t i o n s. K ey w o rds:M A X 72 19 : seri al t 仆I n s mi s s i o n ; eloek d i sP l a y