Maxim公司的MAX7219芯片用于動(dòng)態(tài)掃描顯示驅(qū)動(dòng)，芯片內(nèi)有可存儲(chǔ)顯示信息的8x8靜態(tài)RAM、動(dòng)態(tài)掃描電路以及段、位驅(qū)動(dòng)器。它與通用微處理器有3根串行線相連，最多可驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰數(shù)碼管或64個(gè)發(fā)光二極管。采用MA電感生產(chǎn)廠家X7219芯片實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼顯示，具有電路緊湊、可節(jié)省CPU的I／O接口、芯片功能強(qiáng)大、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣大電路設(shè)計(jì)者認(rèn)可。然而MAX7219的電感器制作工作電壓為5 V，共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)，只適用于3.5 V以下電壓驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)碼管，限制了其使用范圍。
本文提出一種基于MAX7219芯片，具有擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)能力的LED數(shù)碼顯示電路。主要應(yīng)用在大尺寸、高亮度LED數(shù)碼管的顯示電路。
1 電路器件功能簡(jiǎn)介
1.1 MAX7219功能簡(jiǎn)介
MAX7219為24引腳芯片，如圖1所示。有+5 V電源和2個(gè)GND引腳；DIG 0～DIG 7引腳為8位數(shù)字驅(qū)動(dòng)線，輸出位選信號(hào)；SEG A～SEG G和SEG DP引腳為L(zhǎng)ED 7段驅(qū)動(dòng)線和小數(shù)點(diǎn)線，供給顯示器驅(qū)動(dòng)電流；SET引腳外接電阻調(diào)整LED顯示亮度；DIN（數(shù)據(jù)輸入端）、CLK（時(shí)鐘輸入端）、LOAD（鎖存信號(hào)）引腳，構(gòu)成與通用微處理器3線串行線相連，接收的數(shù)據(jù)和命令格式為16位數(shù)據(jù)包；DOUT引腳是串行數(shù)據(jù)輸出端口，用于多片MAX7219級(jí)聯(lián)擴(kuò)展顯示。工字電感
圖1 MAX7219的引腳分布
16位數(shù)據(jù)采用串行移位接收方式，即單片機(jī)將16位二進(jìn)制數(shù)逐位發(fā)送到DIN端。在CLK上升沿到來前準(zhǔn)備就緒，CLK的每個(gè)上升沿將一位數(shù)據(jù)移入MAX7219內(nèi)移位寄存器，當(dāng)16位數(shù)據(jù)移入完畢，在LOAD引腳信號(hào)上升沿將16位數(shù)據(jù)裝入MAX7219內(nèi)的相應(yīng)位置，在MAX7219內(nèi)部硬件動(dòng)態(tài)掃描顯示控制電路作用下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。對(duì)MAX7219的控制操作很方便，其片內(nèi)具有8個(gè)位寄存器和6個(gè)控制寄存器。位寄存器對(duì)應(yīng)LED的具體顯示內(nèi)容，控制寄存器決定LED的工作方式。控制寄存器分別為：不工作方式寄存器、譯碼方式寄存器、亮度控制寄存器、掃描個(gè)數(shù)寄存器、關(guān)閉寄存器、顯示測(cè)試寄存器。寄存器的操作格式為2字節(jié)的串行數(shù)據(jù)，第一個(gè)字節(jié)為寄存器地址，第二個(gè)字節(jié)為控制命令或待顯示數(shù)據(jù)。
1.2 ULN2803驅(qū)動(dòng)電路
ULN2803是摩托羅拉公司生產(chǎn)的具有高電壓、大電流的8路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。管腳連接見圖2所示，引腳1～8為8路輸入端，TTL電平驅(qū)動(dòng)，引腳11～18為對(duì)應(yīng)的8路集電極開路輸出口，上掛負(fù)載，最大工作電壓50 V，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)500 mA，引腳10為COM端，當(dāng)上掛電阻性負(fù)載時(shí)，引腳10開路；當(dāng)上掛電感性負(fù)載時(shí)，引腳10接負(fù)載電源，構(gòu)成在每個(gè)感性負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管以防止反電勢(shì)擊穿器件。模壓電感
圖2 ULN2803管腳連接
1.3 大尺寸數(shù)碼管特性
圖3是型號(hào)80011B共陽高亮紅色8英寸數(shù)碼管各字段的組成。A～G 7個(gè)段都是由8只發(fā)光二極管串、并聯(lián)而成；DP是小數(shù)點(diǎn)，由3只發(fā)光二極管并聯(lián)而成。單個(gè)發(fā)光二極管的正向電壓標(biāo)準(zhǔn)值為2.1 V，極限值為2.5 V；正向電流標(biāo)準(zhǔn)值為20 mA，峰值為100 mA；功耗40 mW。正向電流If（20 mA）是長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流最大值，如果超過此值，將導(dǎo)致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。峰值電流Ipeak（100 mA）是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖電流最大值。80011B的A～G字段的導(dǎo)通電壓為10.5～12.5 V，單管脈沖電流一般選50 mA，超過50 mA后其亮度就不與電流成比例增加了。DP小數(shù)點(diǎn)要串接限流電阻，否則會(huì)造成發(fā)光二極管器件損壞。
圖3 80011B各字段的組成
2 大尺寸LED數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.1 電路組成與原理
MAX7219工作時(shí)，在內(nèi)部硬件動(dòng)態(tài)掃描顯示控制電路作用下，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。DIG0～DIG7引腳接8位數(shù)碼管的公共端，其信號(hào)時(shí)序見圖4。當(dāng)輸出數(shù)碼管位選信號(hào)DIG0～DIG7某位為 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
