原标题：MAX7219和BC7281的LED显示方式与控制应用对比

引言

本文研究采用了MAX7219 和BC7281 控制芯片来实现对LED的显示和控制的不同。

1.MAX7219 显示方式应用

1.1 MAX7219 简介

MAX7219 是MAXIM 公司生产的8 位7 段LED串行输入/ 输出共阴显示驱动芯片,目前针对它的应用介绍较多。MAX7219 提供了诸多寄存器,允许使用者对译码显示、显示亮度、扫描限制等诸多方面进行控制。

1.2 系统硬件连接

MAX7219 与单片机有三根引线连接:DIN、CLK 和LOAD。DIN 是串行数据输入端,CLK 为时钟频率,LOAD 用来锁存信号。

单片机以16 位数据包的形式将二进制数逐位发送到DIN 端,在CLK 的每一个上升沿将一位数据移入MAX7219 的移位寄存器。在16 位数据传送过程中,LOAD 一定要维持低电平,当16 位数据移入完,LOAD必须在第16 个CLK 上升沿同时或之后, 但在下一个CLK 上升沿之前变高,将数据装入内部相应寄存器,否则数据将丢失。在多片MAX7219 级联使用时,还需要将上一片的DOUT 引脚连接到下一片的DIN,CLK 与LOAD 引脚公用。

16 位数据格式如下:

显示电路连接如下(仅画出主要引脚):

1.3 程序部分代码

显示部分代码如下:

2.BC7281 显示方式应用

2.1 BC7281 简介

BC7281 是16 位LED 数码管显示及键盘接口专用芯片,其各位可独立按不同的译码或不译码显示,可独立控制闪烁属性及显示亮度,并可随时改变闪烁频率。

BC7281 内部包括16 个显示寄存器和15 个控制寄存器,地址范围从00H-1FH;其中显示寄存器的地址为00H-0FH, 而最为常用的控制寄存器是工作模式寄存器,地址12H,其各数据位意义如下:

MOD:移位寄存器模式控制。当MOD=0,适用于一般移位寄存器,如74HC164 等;当MOD=1,适用于带有二级锁存的移位寄存器,如74HC595 等。

INV:段驱动数据输出极性控制。当INV=0 时,各位显示寄存器的数据直接通过移位寄存器输出作为段驱动数据;当INV=1 时,显示寄存器的内容经过反相后才从移位寄存器输出。

KMS:键盘工作模式选择。

BMS:闪烁控制模式选择。当BMS=0 时,采用一个闪烁开关控制寄存器(10H) 控制各显示位的闪烁属性,第8-15 个显示位不能单独控制;当BMS=1 时,工作于扩展模式,由10H 控制0-7 位的闪烁属性,由扩展控制寄存器19H 控制8-15 位的闪烁属性。

ES:节能模式。该位置为1 时,有效驱动电流减小为正常状态的一半(显示亮度随之降低)。

KO:显示关闭模式。该位置为1 时,显示扫描关闭,但键盘仍保持工作。(显示寄存器内容不被删除,并可以更新)。

RP:寄存器保护模式。当RP=1 时,BC7281 内部的寄存器不能够直接改写。

SCN:扫描使能控制。当SCN=0 时,扫描被禁止,包括显示扫描和键盘扫描;当SCN=1 时,扫描被使能。

2.2 系统硬件连接

BC7281 在显示时采用高速二线接口与MCU 进行通讯,只占用很少的I/O 口资源和主机时间,两根线分别为数据线DAT 和同步时钟线CLK。DAT:与MCU 串行通讯数据端,为双向数据传输口,作为输出时为漏极开路输出,需要外接上拉电阻;CLK:与MCU 通讯时钟端,下降沿有效。

接口空闲时,BC7281 的DAT 引脚处于高阻输入状态,上拉电阻使得DAT 线上为高电平。开始传送数据时,MCU 必须先与BC7281 建立握手信号,MCU 先向BC7281 发送若干CLK 时钟脉冲, 同时检测DAT 线,而BC7281 收到握手脉冲后会在DAT 线上输出一低电平, 表示准备好接收MCU 数据,MCU 检测到DAT 低电平后,在规定时间内继续发送一个CLK 脉冲,提示BC7281 将DAT 引脚恢复高阻输入状态,使得DAT 线恢复成高电平,MCU 在检测该高电平后, 可以开始发送数据。在每个CLK 的下降沿,数据移入存储器。

串行接口数据宽度为8 位, 两个字节一组构成一条完整指令。指令格式如下:

显示电路连接如下(仅画出主要引脚):

2.3 程序部分代码

显示部分代码如下:

3.两种显示方式应用对比

系统最早采用的是MAX7219 的显示方式。

MAX7219 在硬件连接上要比BC7281 简单很多, 但是在使用中偶发不稳定现象, 特别是级联多片(>=3)MAX7219 使用的情况下, 发生死机状况; 后来换成BC7281 的显示方式,系统整体稳定性大幅提高。而且使用BC7281 芯片, 系统初始化比MAX7219 简单,其多数寄存器可以缺省值设置,占用的I/O 资源较少,且成本相对具备优势。

【MAX7219】

MAX7219 是美国MAXIM 公司推出的多位LED 显示驱动器,采用3 线串行接口传送数据,可直接与单片机接口,用户能方便修改其内部参数,以实现多位LED 显示。它内含硬件动态扫描电路、BCD译码器、段驱动器和位驱动器。此外,其内部还含有8X8 位静态RAM,用于存放8 个数字的显示数据。显然,它可直接驱动64 段LED点阵显示器。当多片MAX7219 级联时,可控制更多的LED 点阵显示器。显示的数据通过单片机数据处理后,送给MAX7219 显示。

概述

MAX7219/MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示,也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路,段字驱动器,而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。 只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。 MAX7221与SPI™、 QSPI™以及 MICROWIRE™相兼容,同时它有限制回转电流的段驱动来减少EMI(电磁干扰)。 一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。 每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219/MAX7221同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。 整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式,模拟和数字亮度控制,一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据,还有一个让所有LED发光的检测模式。 在应用时要求3V的操作电压或segment blinking,可以查阅MAX6951数据资料。

制造商零件编号: MAX7219ENG+

制造商: Maxim IC

应用领域:条线图显示, 仪表面板, 工业控制,LED矩阵显示

功能特点编辑

1 10MHz连续串行口

2 独立的LED段控制

3 数字的译码与非译码选择

4 150μA的低功耗关闭模式

5 亮度的数字和模拟控制

6 高电压中断显示

7 共阴极LED显示驱动

8 限制回转电流的段驱动来减少EMI(MAX7221)

9 SPI, QSPI, MICROWIRE串行接口(MAX7221)

10 24脚的 DIP和 SO 封装

分类信息

芯片 工作温度范围 管脚封装

MAX7219CNG 0°C to +70°C 24 Narrow Plastic DIP

MAX7219CWG 0°C to +70°C 24 Wide SO

MAX7219C/D 0°C to +70°C Dice*

MAX7219ENG -40°C to +85°C 24 Narrow Plastic DIP

MAX7219EWG -40°C to +85°C 24 Wide SO

MAX7219ERG -40°C to +85°C 24 Narrow CERDIP

管脚描述

管脚 名称 功能

1 DIN 串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的16位寄存器。 2,3,5-8,10,11 DIG 0–DIG7 八个数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时7219此管脚输

出高电平,7221呈现高阻抗。

4,9 GND 地线 (4脚和9脚必须同时接地)

12 LOAD (MAX7219) 载入数据。连续数据的后16位在LOAD端的上升沿时被锁定。

CS (MAX7221) 片选端。该端为低电平时串行数据被载入移位寄存器。连续数据的后

16位在cs端的上升沿时被锁定。

13 CLK 时钟序列输入端。最大速率为 10MHz.在时钟的上升沿, 数据移入内

部移位寄存器。 下降沿时, 数据从DOUT端输出。对MAX7221来

说,只有当cs端为低电平时时钟输入才有效。

14-17,20-23 SEG 7 段和小数点驱动,为显示器提供电流。当一个段驱

A–SEG G, 动关闭时,7219的此端呈低电平,7221呈现高阻抗。

DP

18 SET 通过一个电阻连接到VDD 来提高段电流。

19 V+ 正极电压输入,+5V

24 DOUT 串行数据输出端口,从DIN输入的数据在16.5个时钟周期后在此端有

效。当使用多个MAX7219/MAX7221时用此端方便扩展。

典型应用框图

规格

数位数量: 8

片段数量: 7

封装 / 箱体: PDIP-24

工作电源电压: 4 V to 5.5 V

最大电源电流: 330 mA

最大功率耗散: 1066 mW

高电平输出电流: 65 mA

最大工作温度: + 85 ℃

最小工作温度: - 40 ℃

封装: Tube

安装风格: Through Hole

内部原理框图