单片机的学习可以分为几个阶段:单片机的I/O口的学习、单片机内部的资源(定时器、中断、串口驱动等等)的学习和常用外围器件的驱动程序等等几个步骤。之后你就可以用所学过的东西作些项目了。这里作者主要介绍单片机常用外围器件的驱动以及简单应用,并陆续介绍了几种通用串行总线的驱动方法。 总结 1 MAX7219 简介 MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片,一片MAX7219可驱动8个7段(包括小数点共8段)数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连,只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。。它的操作很简单,MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器,同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式,这样MCU就可以通过3根线(即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线)控制更多的数码管显示。MAX7219的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。 图1 MAX7219的外部引脚分配 图2 MAX7219的内部引脚分配 各引脚的功能为: DIN:串行数据输入端 DOUT:串行数据输出端,用于级连扩展 LOAD:装载数据输入 CLK:串行时钟输入 DIG0~DIG7:8位LED位选线,从共阴极LED中吸入电流 SEG A~SEG G DP 7段驱动和小数点驱动 ISET: 通过一个10k电阻和Vcc相连,设置段电流 MAX7219有下列几组寄存器:(如图3) MAX7219内部的寄存器如图3,主要有:译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器,MAX7219才可工作。 图 3 MAX7219内部的相关寄存器 分别介绍如下: (1) 译码控制寄存器(X9H) 如图4所示,MAX7219有两种译码方式:B译码方式和不译码方式。当选择不译码时,8个数据为分别一一对应7个段和小数点位;B译码方式是BCD译码,直接送数据就可以显示。实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。 图4 MAX7219的译码控制寄存器 (2) 扫描界限寄存器(XBH) 如图5所示,此寄存器用于设置显示的LED的个数(1~8),比如当设置为0xX4时,LED 0~5显示。 图5 MAX7219的扫描界限控制寄存器 (3) 亮度控制寄存器(XAH) 共有16级可选择,用于设置LED的显示亮度,从0xX0~0xXF (4) 关断模式寄存器(XCH) 共有两种模式选择,一是关断状态,(最低位 D0=0)一是正常工作状态(D0=1)。 (5) 显示测试寄存器(XFH) 用于设置LED是测试状态还是正常工作状态,当测试状态时(最低位 D0=1)各位显示全亮,正常工作状态(D0=0)。 各寄存器具体操作见驱动程序详解。 2 读写时序说明 MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字,还需要读取相应寄存器的数据。 要想与MAX7129通信,首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如图6。 图6 控制字(即地址及命令字节) 如图,工作时,MAX7219规定一次接收16位数据,在接收的16位数据中:D15~D12可以与操作无关,可以任意写入,D11~D8决定所选通的内部寄存器地址,D7~D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下,DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器,然后在一个LOAD上升沿作用下,锁存到内部的寄存器中。注意在接收时,先接收最高位D16,最后是D0,因此,在程序发送时必须先送高位数据,在循环移位。工作时序图见图7。 由于51是8位单片机故需要分两次来送数据。具体操作见驱动程序详解。 图7 数据读写时序 驱动程序
//管脚定义
sbit LOAD=P2^1; //MAX7219片选 12脚
sbit DIN=P2^0; //MAX7219串行数据 1脚
sbit CLK=P2^2; //MAX7219串行时钟 13脚
//寄存器宏定义
#define DECODE_MODE 0x09 //译码控制寄存器
#define INTENSITY 0x0A //亮度控制寄存器
#define SCAN_LIMIT 0x0B //扫描界限寄存器
#define SHUT_DOWN 0x0C //关断模式寄存器
#define DISPLAY_TEST 0x0F //测试控制寄存器
//函数声明
void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat);
void Initial(void);
//地址、数据发送子程序
void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat)
{
unsigned char i;
ACC=address;
LOAD=0; //拉低片选线,选中器件
//发送地址
for (i=0;i<8;i++) //移位循环8次
{
CLK=0; //清零时钟总线
DIN=A7; //每次取最高位 送max7219
CLK=1; //时钟上升沿,发送地址
address<<=1; //左移一位
}
//发送数据
ACC=dat;
for (i=0;i<8;i++)
{
CLK=0;
DIN=A7;
dat<<=1;
CLK=1; //时钟上升沿,发送数据
}
LOAD=1; //发送结束,上升沿锁存数据
}
//MAX7219初始化,设置MAX7219内部的控制寄存器
void Initial(void)
{
Write7219(SHUT_DOWN,0x01); //开启正常工作模式(0xX1)
Write7219(DISPLAY_TEST,0x00); //选择工作模式(0xX0)
Write7219(DECODE_MODE,0x00); //选用不译码模式
Write7219(SCAN_LIMIT,0x07); //8只LED全用
Write7219(INTENSITY,0x04); //设置初始亮度
}
单片机源程序如下:
- #include<reg52.h>
- #include<max7219.h>
- /*-------------------------------------------------
- 此函数是向MAX7219写数据(操作字或者显示数据)
- address是内部寄存器的地址;
- dat是操作字或者显示的数据
- -------------------------------------------------*/
- void Write_7219(uchar address,uchar dat)
- { uchar i;
- ACC=address;
- LOAD=0; //拉低片选线,选中器件
- //发送地址
- for (i=0;i<8;i++) //移位循环8次
- {
- CLK=0; //清零时钟总线
- DIN=A7; //每次取最高位 送max7219
- CLK=1; //时钟上升沿,发送地址
- address<<=1; //左移一位
- }
- //发送数据
- ACC=dat;
- for (i=0;i<8;i++)
- {
- CLK=0;
- DIN=A7;
- CLK=1; //时钟上升沿,发送数据
- dat<<=1;
- }
- LOAD=1; //发送结束,上升沿锁存数据
- }
- /*-------------------------------------------------
- 这个是MAX7219的初始化程序
- DECODE_MODE 0x09 //译码控制寄存器
- INTENSITY 0x0A //亮度控制寄存器
- SCAN_LIMIT 0x0B //扫描界限寄存器
- SHUT_DOWN 0x0C //关断模式寄存器
- DISPLAY_TEST 0x0F //测试控制寄存器
- -------------------------------------------------*/
- void Init_7219(void)
- {
- Write_7219(SHUT_DOWN,0x01); //开启正常工作模式(0xX1)
- Write_7219(DISPLAY_TEST,0x00); //选择工作模式(0xX0)
- Write_7219(DECODE_MODE,0x00); //选用不译码模式
- Write_7219(SCAN_LIMIT,0x07); //8只LED全用
- Write_7219(INTENSITY,0x04); //设置初始亮度
- }
- /*
- void mul_write_7219( uchar *point) //写多个数据
- {
- uchar i;
-
- for (i=0;i<8;i++)
- {
- Write_7219(i+1,*point);
- point++;
- }
-
- }
- */
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