基于MAX7219芯片和BC7281控制芯片實(shí)現(xiàn)LED顯示的兩種方式對比分析

引言

本文研究采用了MAX7219和BC7281控制芯片來實(shí)現(xiàn)對led的顯示和控制的不同。

1.MAX7219顯示方式應(yīng)用

1.1 MAX7219 簡介

MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的8位7段LED串行輸入／輸出共陰顯示驅(qū)動芯片，目前針對它的應(yīng)用介紹較多［1，2］。MAX7219 提供了諸多寄存器，允許使用者對譯碼顯示、顯示亮度、掃描限制等諸多方面進(jìn)行控制。

1.2 系統(tǒng)硬件連接

MAX7219 與單片機(jī)有三根引線連接：DIN、CLK 和LOAD。DIN 是串行數(shù)據(jù)輸入端，CLK 為時(shí)鐘頻率，LOAD 用來鎖存信號。

單片機(jī)以16 位數(shù)據(jù)包的形式將二進(jìn)制數(shù)逐位發(fā)送到DIN 端，在CLK 的每一個(gè)上升沿將一位數(shù)據(jù)移入MAX7219 的移位寄存器。在16 位數(shù)據(jù)傳送過程中，LOAD 一定要維持低電平，當(dāng)16 位數(shù)據(jù)移入完，LOAD必須在第16 個(gè)CLK 上升沿同時(shí)或之后， 但在下一個(gè)CLK 上升沿之前變高，將數(shù)據(jù)裝入內(nèi)部相應(yīng)寄存器，否則數(shù)據(jù)將丟失。在多片MAX7219 級聯(lián)使用時(shí)，還需要將上一片的DOUT 引腳連接到下一片的DIN，CLK 與LOAD 引腳公用。

16 位數(shù)據(jù)格式如下：

顯示電路連接如下（僅畫出主要引腳）：

1.3 程序部分代碼

顯示部分代碼如下：

2.BC7281 顯示方式應(yīng)用

2.1 BC7281 簡介

BC7281 是16 位LED 數(shù)碼管顯示及鍵盤接口專用芯片，其各位可獨(dú)立按不同的譯碼或不譯碼顯示，可獨(dú)立控制閃爍屬性及顯示亮度，并可隨時(shí)改變閃爍頻率。

BC7281 內(nèi)部包括16 個(gè)顯示寄存器和15 個(gè)控制寄存器，地址范圍從00H-1FH；其中顯示寄存器的地址為00H-0FH， 而最為常用的控制寄存器是工作模式寄存器，地址12H，其各數(shù)據(jù)位意義如下：

MOD：移位寄存器模式控制。當(dāng)MOD=0，適用于一般移位寄存器，如74HC164 等；當(dāng)MOD=1，適用于帶有二級鎖存的移位寄存器，如74HC595 等。

INV：段驅(qū)動數(shù)據(jù)輸出極性控制。當(dāng)INV=0 時(shí)，各位顯示寄存器的數(shù)據(jù)直接通過移位寄存器輸出作為段驅(qū)動數(shù)據(jù)；當(dāng)INV=1 時(shí)，顯示寄存器的內(nèi)容經(jīng)過反相后才從移位寄存器輸出。

KMS：鍵盤工作模式選擇。

BMS：閃爍控制模式選擇。當(dāng)BMS=0 時(shí)，采用一個(gè)閃爍開關(guān)控制寄存器（10H） 控制各顯示位的閃爍屬性，第8-15 個(gè)顯示位不能單獨(dú)控制；當(dāng)BMS=1 時(shí)，工作于擴(kuò)展模式，由10H 控制0-7 位的閃爍屬性，由擴(kuò)展控制寄存器19H 控制8-15 位的閃爍屬性。

ES：節(jié)能模式。該位置為1 時(shí)，有效驅(qū)動電流減小為正常狀態(tài)的一半（顯示亮度隨之降低）。

KO：顯示關(guān)閉模式。該位置為1 時(shí)，顯示掃描關(guān)閉，但鍵盤仍保持工作。（顯示寄存器內(nèi)容不被刪除，并可以更新）。

RP：寄存器保護(hù)模式。當(dāng)RP=1 時(shí)，BC7281 內(nèi)部的寄存器不能夠直接改寫。

SCN：掃描使能控制。當(dāng)SCN=0 時(shí)，掃描被禁止，包括顯示掃描和鍵盤掃描；當(dāng)SCN=1 時(shí)，掃描被使能。

2.2 系統(tǒng)硬件連接

BC7281 在顯示時(shí)采用高速二線接口與MCU 進(jìn)行通訊，只占用很少的I/O 口資源和主機(jī)時(shí)間，兩根線分別為數(shù)據(jù)線DAT 和同步時(shí)鐘線CLK。DAT：與MCU 串行通訊數(shù)據(jù)端，為雙向數(shù)據(jù)傳輸口，作為輸出時(shí)為漏極開路輸出，需要外接上拉電阻；CLK：與MCU 通訊時(shí)鐘端，下降沿有效。

接口空閑時(shí)，BC7281 的DAT 引腳處于高阻輸入狀態(tài)，上拉電阻使得DAT 線上為高電平。開始傳送數(shù)據(jù)時(shí)，MCU 必須先與BC7281 建立握手信號，MCU 先向BC7281 發(fā)送若干CLK 時(shí)鐘脈沖， 同時(shí)檢測DAT 線，而BC7281 收到握手脈沖后會在DAT 線上輸出一低電平， 表示準(zhǔn)備好接收MCU 數(shù)據(jù)，MCU 檢測到DAT 低電平后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)送一個(gè)CLK 脈沖，提示BC7281 將DAT 引腳恢復(fù)高阻輸入狀態(tài)，使得DAT 線恢復(fù)成高電平，MCU 在檢測該高電平后， 可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。在每個(gè)CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)移入存儲器。

串行接口數(shù)據(jù)寬度為8 位， 兩個(gè)字節(jié)一組構(gòu)成一條完整指令。指令格式如下：

顯示電路連接如下（僅畫出主要引腳）：

2.3 程序部分代碼

顯示部分代碼如下：

3.兩種顯示方式應(yīng)用對比

系統(tǒng)最早采用的是MAX7219 的顯示方式。

MAX7219在硬件連接上要比BC7281 簡單很多， 但是在使用中偶發(fā)不穩(wěn)定現(xiàn)象， 特別是級聯(lián)多片（》=3）MAX7219 使用的情況下， 發(fā)生死機(jī)狀況； 后來換成BC7281 的顯示方式，系統(tǒng)整體穩(wěn)定性大幅提高。而且使用BC7281 芯片， 系統(tǒng)初始化比MAX7219 簡單，其多數(shù)寄存器可以缺省值設(shè)置，占用的I/O 資源較少，且成本相對具備優(yōu)勢。
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