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基于MAX7219芯片的LED数码显示电路设计

Maxim公司的MAX7219芯片用于动态扫描显示驱动,芯片内有可存储显示信息的8x8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。它与通用微处置惩罚器有3根串行线相连,最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。采纳MAX7219芯片实现LED数码显示,具有电路紧凑、可节省CPU的I/O接口、芯片功能强大年夜、编程简单等优点,获得了广大年夜电路设计者认可。然而MAX7219的事情电压为5 V,共阴极LED显示驱动,只适用于3.5 V以下电压驱动的LED数码管,限定了其应用范围。

本文提出一种基于MAX7219芯片,具有扩展驱动能力的LED数码显示电路。主要利用在大年夜尺寸、高亮度LED数码管的显示电路。

1 电路器件功能简介

1.1 MAX7219功能简介

MAX7219为24引脚芯片,如图1所示。有+5 V电源和2个GND引脚;DIG 0~DIG 7引脚为8位数字驱动线,输出位选旌旗灯号;SEG A~SEG G和SEG DP引脚为LED 7段驱动线和小数点线,提供显示器驱动电流;SET引脚外接电阻调剂LED显示亮度;DIN(数据输入端)、CLK(时钟输入端)、LOAD(存旌旗灯号)引脚,构成与通用微处置惩罚器3线串行线相连,接管的数据和敕令款式为16位数据包;DOUT引脚是串行数据输出端口,用于多片MAX7219级联扩展显示。

图1 MAX7219的引脚散播

16位数据采纳串行移位接管要领,即单片机将16位二进制数逐位发送到DIN端。在CLK上升沿到来前筹备就绪,CLK的每个上升沿将一位数据移入MAX7219内移位寄存器,当16位数据移入完毕,在LOAD引脚旌旗灯号上升沿将16位数据装入MAX7219内的响应位置,在MAX7219内部硬件动态扫描显示节制电路感化下实现动态显示。对MAX7219的节制操作很方便,其片内具有8个位寄存器和6个节制寄存器。位寄存器对应LED的详细显示内容,节制寄存器抉择LED的事情要领。节制寄存器分手为:不事情要领寄存器、译码要领寄存器、亮度节制寄存器、扫描个数寄存器、关闭寄存器、显示测试寄存器。寄存器的操作款式为2字节的串行数据,第一个字节为寄存器地址,第二个字节为节制敕令或待显示数据。

1.2 ULN2803驱动电路

ULN2803是摩托罗拉公司临盆的具有高电压、大年夜电流的8路达林顿驱动器,广泛利用于谋略机、工业和破费类产品中。管脚连接见图2所示,引脚1~8为8路输入端,TTL电平驱动,引脚11~18为对应的8路集电极开路输出口,上挂负载,最大年夜事情电压50 V,驱动电流可达500 mA,引脚10为COM端,当上挂电阻性负载时,引脚10开路;当上挂电感性负载时,引脚10接负载电源,构成在每个感性负载两端并联一个续流二极管以防止反电势击穿器件。

图2 ULN2803管脚连接

1.3 大年夜尺寸数码管特点

图3是型号80011B共阳高亮血色8英寸数码管各字段的组成。A~G 7个段都是由8只发光二极管串、并联而成;DP是小数点,由3只发光二极管并联而成。单个发光二极管的正向电压标准值为2.1 V,极限值为2.5 V;正向电流标准值为20 mA,峰值为100 mA;功耗40 mW。正向电流If(20 mA)是长光阴静态驱动时的电流最大年夜值,假如跨越此值,将导致数码管寿命下降,以致毁坏。峰值电流Ipeak(100 mA)是动态驱动时的脉冲电流最大年夜值。80011B的A~G字段的导通电压为10.5~12.5 V,单管脉冲电流一样平常选50 mA,跨越50 mA后其亮度就不与电流成比例增添了。DP小数点要串接限流电阻,否则会造成发光二极管器件毁坏。

图3 80011B各字段的组成

2 大年夜尺寸LED数码显示驱动电路设计

2.1 电路组成与道理

MAX7219事情时,在内部硬件动态扫描显示节制电路感化下,实现动态显示。DIG0~DIG7引脚接8位数码管的公共端,其旌旗灯号时序见图4。当输出数码管位选旌旗灯号DIG0~DIG7某位为低电日常平凡,段码线SEGA~SEGG和SEGDP输出数据为所要显示段码,并驱动共阴极LED,实现8位数码管动态轮回显示。

图4 DIG0~DIG7引脚旌旗灯号时序

图5为8位共阳LED数码显示电路,图中MAX7219引脚DIG0~DIG7位码线分手接8片74LS273锁存器11(CP)脚锁存节制端,相称于片选旌旗灯号;段码线SEGA~SEGG和SEGDP以数据总线形式接在8片74LS273触发器器的D0~D7输入端;当DIG0~DIG7片选旌旗灯号某一位是低电日常平凡,数据总线D0~D7为对应的段码数据;当片选旌旗灯号11(CP)脚有一个上升沿,急速锁存输入脚的电平状态,并急速出现在输出脚Q0~Q7上锁存:DIG0~DIG7片选低电平旌旗灯号轮回扫描,将要显示的数据段码,分手送入对应的触发器锁存。

图5 8位共阳LED数码显示电路

ULN2803接管74LS273锁存器输出旌旗灯号,实现对数码管的驱动显示。ULN2803集电极开路输出口上挂共阳数码管的段码引脚,共阳数码管公共引脚接电源正极。当74LS273锁存器输出高电日常平凡,ULN2803驱动数码管对应段码亮,反之灭。

2.2 电路几点阐明

1)数码管显示要领

MAX7219在内部硬件动态扫描显示节制电路感化下,实现LED数码管动态显示。在本电路中采纳74LS273触发器锁存各数码管的段码驱动旌旗灯号,当MAX7219动态扫描完成一个周期后,可经由过程微处置惩罚器,节制MAX7219事情在休眠状态,即不事情要领。此时数码管为静态显示要领,经由过程74LS273锁存的数据,由ULN2803驱动数码管显示。电路实现MAX7219间歇事情,只有在数码管显示改变的环境下,启动MAX7219事情,完成数据更新锁存后,进入不事情状态,以节省功耗。

2)数码管亮度节制

图5中的数码管供电电压为最大年夜电压12.5 V,经由过程微处置惩罚器输出脉宽调制旌旗灯号PWM,节制PMOS管,调剂数码管供电电压,实现数码管亮度节制。因为数码管供电电压为最大年夜容许电压,前进了数码督事情的安然系数,采纳占空比调剂数码管亮度,靠得住、方便。同时取消了A~G字段的限流电阻,低落了功耗。

3 停止语

基于MAX7219芯片的大年夜尺寸LED数码显示驱动电路,保留MAX7219的应用优点的同时,实现了在显示电路感化下的大年夜尺寸数码管的动态显示,别的驱动电路可经由过程微处置惩罚器输出的脉宽调制旌旗灯号PWM,实现数码管得两度可调。经实验测试证实该电路事情机能稳定,具有很高的实用代价。

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