51单片机数码管显示的好帮手---MAX7219
                           
一、51单片机与MAX7219集成电路连接起来能干什么
    俗话说“一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮”。单片机这个“好汉”虽然发展已十分成熟，但仍需要很多“热心肠”的帮助，才能发挥其强大的功力，而MAX7219集成电路就是来帮助单片机输出显示的。我们知道单片机的输出显示最常用的是发光二极管和数码管，就是通常所说的LED显示技术（数码管就是用八个发光二极管搭的造型），拿数码管显示为例，分为静态显示和动态显示，静态显示需要占用很多I/O口资源，所以动态显示很受欢迎，但当单片机在做一些较复杂的工程时，尤其是有多个数码管显示时，动态显示也显得占用了较多的I/O口资源，以八个数码管（共阴极）显示输出为例，即使是用3-8译码器对公共端进行选择，加上数据端口，仍然需要11个I/O口，往往使单片机不堪重负，功能大打折扣，如图一所示。

 图一：单片机与八个数码管（共阴极）的连接线

 图中共用了单片机的11根I/O口。如果用MAX7219帮忙的话，只用三根根I/O口就可以完成任务，真的就是这样的神奇。
 
二、MAX7219的外形及管脚功能
 MAX7219封装常见的是DIP24，外形如图二。其中A图是实物图，B图是逻辑图。

 
                      图二：MAX7219的外形
 其管脚功能如下：    １）VCC：＋５Ｖ电源端。       ２）GND：接地端。    ３）ISET：LED段峰值电流提供端。它通过一只电阻与电源相连，以便给ＬＥＤ段提供峰值电流。帮助位选信号显示。
   ４）SEGA～SEGG：LED七段显示器段驱动端。    ５）SEGDP：小数点驱动端。    ６）DIG7～DIG0：８位数值驱动线。输出位选信号，从每个LED公共阴极吸入电流。    ７）DIN：串行数据输入端。在CLK的上升沿，数据被装入到内部的１６位移位寄存器中。    ８）CLK：串行时钟输入端。最高输入频率为10MHZ，在CLK的上升沿，数据被移入内部移位寄存器；在CLK的下降沿，数据被移至DOUT端。    ９） LOAD：装载数据控制端。在LOAD的上升沿，最后送入的１６位串行数据被锁存到数据或控制寄存器中。
 １０）DOUT：串行数据输出端。进入DIN的数据在１６．５个时钟后送到DOUT端，以便在级联时传送到下一片MAX7219。
 
三、MAX7219的时序图（DIN CLK LOAD原理）

 这个图很简单，就是告诉大家三个端口是怎么合作传送数据的。其中，DIN是串行数据输入端，CLK和LOAD实际上是充当了组织者。针对单片MAX7219介绍一下数据传送的过程：
 首先，在CLK的下降沿，无效，在CLK的上升沿，第一位二进制数据被移入内部移位寄存器，然后CLK再出现下降沿，无效，然后CLK再出现上升沿，第二位二进制数据被移入内部移位寄存器，就这样工作十六个周期，完成十六个二进制（前八个是地址，后八个是数据）的传送，这当中LOAD一直是低电平，当完成十六个二进制的传送后。把LOAD置成高电平，产生上升沿，把这16位串行数据锁存到数据或控制寄存器中。完成装载。然后再把LOAD还原为低。重复开始的动作。周而复之……
 例如：把数据09H传送到地址0AH（亮度控制寄存器）。即设定LED为十六级亮度的第10级。编程如下：
 
MOV A，#OAH     ；亮度控制寄存器地址以数据形式送累加器A
START：
CLR LOAD
MOV R6，#O8H    ；循环次数
LOOP：
CLR CLK
RLC A
MOV DIN，C
SETB CLK
DJNZ R6，LOOP
MOV A，#09H     ；亮度控制码送累加器A
LJMP START

四、AT89S51的5类工作寄存器
 它主要由８个数位寄存器和６个控制寄存器组成：    １）数位寄存器７～０：它决定该位ＬＥＤ显示内容。    ２）译码方式寄存器：地址为09H，它决定数位寄存器的译码方式，它的每一位对应一个数位。其中，１代表译码方式；０表示不译方式。比如，00H，表示都不译码。若用于驱动LED数码管，一般都设置为译码方式，方便编程；当用于驱动条形图显示器时，应设置为不译码方式。    ３）扫描位数寄存器：地址为0BH，设置显示数据位的个数。该寄存器的Ｄ２～Ｄ０（低三位）指定要扫描的位数，支持０～７位，比如要显示数据位的个数为三，则应送往地址0BH的数据就应为03H。各数位均以１．３ｋＨｚ的扫描频率被分路驱动。    ４）亮度控制寄存器：地址为0AH，该寄存器通常用于数字控制方式，利用其Ｄ３～Ｄ０位控制内部脉冲宽度调制ＤＡＣ的占空比来控制ＬＥＤ段电流的平均值，实现ＬＥＤ的亮度控制。Ｄ３～Ｄ０取值可从００００～１１１１，对应电流占空比则从１／３２变化到３１／３２，共１６级，Ｄ３～Ｄ０的值越大，ＬＥＤ显示越亮。而亮度控制寄存器中的其他各位未使用，可置任意值。前面已经举例。    ５）显示测试寄存器：地址为0FH，当Ｄ０置为１时，ＬＥＤ处于显示测试状态，所有８位ＬＥＤ的段被扫描点亮，电流占空比为３１／３２；若Ｄ０为０，则处于正常工作状态。Ｄ７～Ｄ１位未使用，可任意取值。简单来说就是，Ｄ０为１时，点亮整个显示器，为0时，恢复原数据。用来检测外挂ＬＥＤ数码管各段的好坏。    ６）关断寄存器：地址为0CH，又叫待机开关，用于关断所有显示器。当Ｄ０为０时，关断所有显示器，但不会消除各寄存器中保持的数据；当Ｄ０设置为１时，正常工作。剩下各位未使用，可取任意值。    ７）无操作寄存器：它主要用于多MAX7219级联，允许数据通过而不对当前MAX7219产生影响。

五、MAX7219与AT89S2051的连接及程序清单
   下面，把单片机、MAX7219和数码管连接起来，由于只用了单片机（MCU）三个管脚，所以用简化版的AT89S2051单片机就足够了。连接如下：

图四  MAX7219与AT89S2051的连接

  图中，DIN接 P1.0 ；    CLK 接P1.1；      LOAD 接P1.2
  先来做个简单的小实验：让数码管从左到右分别显示   0、1、2、3、4、5、6、7，电路图如图四。
 程序清单如下：
      ORG  0000H
      AJMP MAIN
      DIN BIT P1.0   ;定义变量
      CLK BIT P1.1
      LOAD BIT P1.2
      ORG 0080H
 MAIN:MOV A,#0BH      ; 扫描位数：八位
      MOV B,#07H
      LCALL WRITE
      MOV A,#09H     ;译码方式：译码
      MOV B,#0FFH
      LCALL WRITE
      MOV A,#0AH     ; 亮度调节：10级
      MOV B,#09H
      LCALL WRITE
      MOV A,#0CH     ; 待机开关：关
      MOV B,#01H
START:MOV R3,#08H
      MOV R0,#00H
LOOP:MOV DPTR,#TAB
      MOV R4,#01H
   LP:MOV A,R0
      MOVC A,@A+DPTR
      MOV B,A
      MOV A,R4
      LCALL WRITE
      INC R0
      INC R4
      DJNZ R3,LP
 LJMP START
  TAB:DB 00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H，08H，06H
 ；前面对“译码方式寄存器”采用了（BCD）译码方式。
WRITE:CLR LOAD
      LCALL QQ
      MOV A,B
      LCALL QQ
      SETB LOAD
      RET
   QQ:MOV R6,#08H
 LP1:CLR CLK
      RLC A
      MOV DIN,C
      NOP
      SETB CLK
      DJNZ R6,LP1
      RET
      END
六、多片MAX7219与AT89S51的连接（多片级联）
 如果在实际应用中需要更多的数码管，大于八个，还可以利用DOUT进行多片MAX7219的连接，这里就不再进行详细的解释。
七、几个注意事项
    ①串口时，单片机串行发送码
 ②数码管是共阴极的
 ③数码管可以换成64个发光二极管或者LCD
 ④用单片机的串口与MAX7219的DIN连接时，注意数据传送的方向

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