摘要：生產實際中單片機應用系統往往需要顯示諸多數據，采用MAX7219驅動LED顯示器有許多優點，該芯片采用BCD譯碼模式編程比較方便，但要使顯示器顯示一系列連續數要經過一定的程序處理。本文介紹了一種用MAX7219驅動數碼管顯示器顯示連續數的硬件電路及編程方法，它設計思想獨特，程序簡單，在包裝機械及數據采集系統中使用效果良好。
關鍵詞： MAX7219；LED；BCD譯碼模式；顯示；連續數
1 引言
顯示是單片機應用系統中非常重要的環節,通常用數碼管顯示器LED作為輸出設備顯示一些信息和結果。在很多設備中，往往需要顯示一系列不斷遞增的連續數，例如采集數據過程中不僅要顯示采集數據的具體數值還要顯示已經采集數據的個數，那么采集數據的個數就是一系列連續數，又如很多生產設備要不斷顯示已加工好的零件或產品的數量等。
在傳統的顯示驅動電路中,每一個LED顯示器需要一個譯碼芯片,而每一段又需要一個限流電阻,在顯示信息量較大時,電路變得復雜而且也會占用系統很多資源。MAX7219芯片是美國MAXIM公司出品的新型緊湊型、可編程共陰極LED數碼管的驅動芯片,它集BCD譯碼器、多路掃描器、段驅動和位驅動電路于一體, 內含8×8位雙口靜態SRAM ,可保存8位LED數據。MAX7219芯片的外圍接口電路簡單,使用方便,僅需三根I/O口線便可驅動多塊LED進行動態顯示。MAX7219只需一個外部電阻來設置所有LED的段電流,不僅可以克服常規的動態顯示亮度不夠、閃爍等缺點，而且大大簡化硬件電路并減少軟件的工作量，因此MAX7219芯片成為單片機應用系統中首選的LED顯示接口電路。MAX7219具有BCD譯碼模式和非譯碼模式。如果僅顯示一些連續數，當然可采用非譯碼模式，這時可做一個TAB表，依次存放數字的相應編碼, 通過使用查表指令即可實現。但生產實際中往往要顯示很多種數據，其它數據的顯示采用BCD譯碼顯示方式比較方便。雖然一片MAX7219可以在不同的LED同時輸出兩種顯示方式，但這樣將大大增加軟件編程的負擔，為使程序簡化，可將連續數和其它數據同時采用BCD譯碼模式顯示。本文以MAX7219串行LED驅動器驅動LED顯示連續數1～99999為例，說明其實現顯示連續數的方法。
2 硬件接口電路
MAX7219是24腳DIP塑料封裝元件,MAX7219芯片與AT89C52單片機及共陰極小電流LED段碼顯示器的接口電路簡單,原理圖如圖1所示。AT89C52的引腳P1.0、P1.1、P1.2分別與MAX7219的DIN數據輸入管腳、LOAD鎖定輸入管腳、CLK時鐘輸入管腳相連。
MAX7219可通過V+ 管腳和ISET管腳之間所接的外部電阻RSET來控制顯示的亮度,RSET電阻越大段電流越小,硬件電路中RSET可采用10KΩ。為了減少外界的干擾,應在MAX7219的V+ 管腳和GND管腳之間加上一個0.1μF的滌綸電容和一個10μF的鉭電容。
圖1 MAX7219與AT89C52單片機硬件接口電路
3 軟件編程
MAX7219與AT89C52芯片編程主要分為兩部分:初始化子程序、送顯子程序以及數據傳送。初始化程序主要是對MAX7219的顯示模式、顯示亮度、顯示位數等進行初始化。本例中主要的初始化部分是選擇每一顯示位相應的顯示方式為全譯碼方式,即給譯碼方式寄存器X9H 單元送相應的數值0FFH；限制顯示掃描顯示位數為5位，即給掃描限制寄存器XBH 單元送相應的數值04H。
數據傳送子程序是根據器件的傳送時序編寫的子程序,其主要功能是串行傳送數據。送顯程序的功能是將要顯示的數值送到MAX7219的數據寄存器里,使其顯示出來。這兩部分的內容在很多文獻中都有說明，本文不多加說明。
本文要重點介紹在數據傳送和送顯程序前面部分的處理程序，也就是使要顯示的一系列連續數1～99999逐步放入各個顯示數據暫存單元的程序。當MAX7219采用BCD譯碼模式時，這個處理程序是往往是不好編程的，因為它要顯示數據的位數不固定，要從一位數逐步跳變為多位數。如果采用普通的設計思路，這個程序將會十分復雜。我們采用了一種新的設計思路進行編程，取得了令人滿意的結果。
顯示器顯示數據刷新的時間是根據需要而定的，本例采用單片機內部的定時器來進行定時，在每次定時時間到后先執行該處理程序，然后再調用數據傳送和送顯程序便可實現在LED數碼管上顯示連續數。
該處理程序的設計思想是在程序執行前先將各顯示暫存單元中數字都清零，即讓顯示器最初顯示“00000”。每當定時時間到時先將個位暫存單元中的數字與9相減，結果不為0時，將個位數字加1后送入個位暫存單元并送出顯示（所有數的個位數字1～9的變化都通過該段程序完成）；如果結果為0，則將十位暫存單元中的數字與9相減，結果不為0時，則先將個位數字變為0，再將十位數字加1后分別送入個位、十位暫存單元并送出顯示（所有數的十位數字1～9的變化都通過該段程序完成）；如果十位數字與9相減結果為0，則要再將百位暫存單元中的數字與9相減比較，結果不為0時，則先將個位、十位數字都先變為0，再將百位數字加1后分別送入個位、十位、百位數據暫存單元并送出顯示（所有數的百位數字1～9的變化都通過該段程序完成）；如果百位數字與9相減比較結果為0，再將千位數字與9相減比較結果…如此下去，便可使顯示器顯示一系列連續數。例如程序執行第一次時，個位暫存單元中的數字為0，它與9相減的結果不為0，那么將0加上1的結果1放入個位暫存單元送顯便顯示出數據“00001”，執行第九次顯示數據為“00009”，執行第十次時，要先將個位暫存單元中的數字9與9相減，結果為0，這時再將十位暫存單元中的數字0與9相減，0與9相減的結果不為0，這時先將個位數字變為0放入個位暫存單元，再將十位暫存單元中的數字0加上1后的結果1放入十位暫存單元送顯，便可顯示數據“00010”。要使顯示的數最大為99999，只需在每一數位與9比較之前判斷它的下一數位是否是十萬位，如果下一數位是十萬位時退出程序即可。該處理程序十分巧妙地根據要顯示的數不同數位上的數字與9比較的結果，來選擇執行不同的程序段而達到目的，因此雖然程序設計思想復雜，但程序十分簡單。程序如下：
（程序入口為C0）
C1:MOV @R1,#00H
INC R1
MOV A,R1
SUBB A,#45H ；判斷是否到十萬位暫存單元45H
CLR C
JZ C2
C0:MOV A,@R1
SUBB A,#09H
JZ C1
MOV A,@R1
ADD A,#01H
MOV @R1,A
C2:MOV R1,#40H ；個位暫存單元40H送寄存器
RET
4 結論
用MAX7219作為顯示驅動電路，只需三根端口線，且軟件驅動編程簡單，控制方式靈活，使顯示部分的電路和編程大為簡化。本文通過一個實例說明使用MAX7219驅動LED顯示器在其 BCD譯碼模式下顯示連續數的方法，該方法已經在數據采集系統和包裝設備上得到運用，效果良好。本文創新點是：MAX7219芯片在其BCD譯碼模式下驅動LED顯示器顯示連續數的軟件部分如果采用普通編程設計思路，程序會十分復雜。本文采用一種新穎獨特的編程思想，十分巧妙地根據要顯示的一系列連續數不同數位上的數字與9比較的結果，來選擇執行不同的程序段而達到目的，使得程序十分簡單。本程序可供其它單片機應用系統如既需要顯示產品個數又需要顯示產品其它參數的場合參考使用。
參考文獻
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[3] 孫思梅，趙秋等.基于89S51的TiO2氧敏傳感器測量電路[J],微計算機信息，2006，22：88-89