基于MAX7219驅(qū)動芯片的點陣型電梯樓層顯示器

廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院 周彥明 梁偉鄯 韋俊權(quán)

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基于MAX7219驅(qū)動芯片的點陣型電梯樓層顯示器

廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院 周彥明 梁偉鄯 韋俊權(quán)

【摘要】電梯作為一種安裝在建筑物內(nèi)部的特殊交通工具，其與人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)息息相關(guān)，人們的生活日益離不開電梯。本文針對電梯的樓層顯示需要，設(shè)計了一種基于MAX7219的電梯樓層顯示器。本文給出了最佳的設(shè)計方案實現(xiàn)相應(yīng)的硬件電路和軟件編程。硬件電路通過單片機(jī)接收外部開關(guān)信號輸入的樓層信息和電梯運行方向信息，由MAX7219芯片驅(qū)動LED點陣顯示信息；軟件編程包括有主程序設(shè)計和顯示驅(qū)動的串行數(shù)據(jù)發(fā)送子程序設(shè)計。最后，對所設(shè)計的基于MAX7219的電梯樓層顯示器進(jìn)行實際測試，通過測試檢驗系統(tǒng)的可靠性和正確性。

【關(guān)鍵詞】電梯顯示；MAX7219；單片機(jī)；LED點陣

1　引言

電梯是一個綜合了多個學(xué)科技術(shù)的應(yīng)用型裝置，其隨著各種相關(guān)技術(shù)的發(fā)展必然也會引起本身的不斷改進(jìn)。電梯中主要包括有轎廂、電機(jī)、電梯控制器和電梯顯示器幾個部分，由于電梯本身設(shè)計最重視的是安全可靠，這使得電梯的顯示部分跟其他各個部分相比顯得不是那么重要，也正是因為如此，電梯的顯示部分一直沒有得到足夠的重視和發(fā)展。隨著電梯控制器對電梯運行控制效果的提高，人們乘坐電梯的舒適性和安全性都有了明顯的改善，相比之下，電梯的顯示功能在目前情況下更需要進(jìn)行研究改善。為了對電梯的顯示功能進(jìn)行更為深入的研究，采用LED發(fā)光二極管的點陣方案具有成本低，設(shè)計簡單，實現(xiàn)容易的特點，不僅應(yīng)用在電梯樓層顯示中，在其他很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在很長一段時間內(nèi)基于LED點陣都是電梯顯示的不二選擇。 本文設(shè)計了一種基于MAX7219的電梯樓層顯示器，是對電梯的顯示功能進(jìn)行一種有益的嘗試。

2　總體方案設(shè)計

根據(jù)上述的電梯樓層顯示器的各個方案的選擇以及系統(tǒng)整體設(shè)計的需要，實現(xiàn)了電梯樓層顯示器的總體設(shè)計方案，如圖1所示。

圖1　總體設(shè)計方案

圖2 電梯樓層顯示器系統(tǒng)的硬件電路

包含了4個關(guān)鍵模塊，它們分別為：電梯樓層信息處理、顯示信息控制、顯示驅(qū)動和按鍵設(shè)置信號采集。

3　硬件電路設(shè)計

所設(shè)計的電梯樓層顯示器系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計如圖2所示，其中硬件設(shè)計主要包括有：一片型號為STC89C51的單片機(jī)芯片、用于顯示樓層信息的8*8 LED點陣、用于驅(qū)動LED點陣的MAX7219驅(qū)動芯片、復(fù)位模塊、輸入時鐘模塊、開關(guān)輸入模塊和電源模塊。

在圖2中，對單片機(jī)的控制是通過開關(guān)輸入的形式實現(xiàn)的，其中樓層開關(guān)通過5個撥碼開關(guān)可以實現(xiàn)最多32層的樓層選擇，而兩個指示上下樓層箭頭則通過2個撥碼開關(guān)實現(xiàn)，樓層信息的顯示則通過兩路MAX7219和LED點陣實現(xiàn)。所設(shè)計的程序是通過串口接口下載到單片機(jī)中，并且可以采用串口對程序進(jìn)行在線調(diào)試。

4　顯示驅(qū)動模塊

MAX7219芯片是一種采用串行輸入并行輸出的驅(qū)動芯片，其通過3個管腳可以與絕大部分的微控制器進(jìn)行連接通信，而并行輸出接口可以連接一個具有8位數(shù)的七段數(shù)碼管或者8*8的LED點陣模塊。如圖3所示為MAX7219芯片的管腳圖和實物圖。

MAX7219芯片能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)碼管和LED點陣的直接驅(qū)動，不需要添加其他的輔助設(shè)計，使用方便，廣泛的應(yīng)用于各種儀表的面板和LED點陣的顯示中，MAX7219芯片的具體管腳功能如表1所示。

圖3　MAX7219芯片的管腳圖和實物圖

圖4　主程序流程圖

表1　MAX7219的管腳描述

5　程序設(shè)計

5.1主程序設(shè)計

如圖4所示為電梯樓層顯示器的主程序流程，在單片機(jī)上電的時候?qū)崿F(xiàn)開關(guān)狀態(tài)和MAX7219的初始化之后，一直循環(huán)捕獲7個開關(guān)控制輸入信息并將電梯樓層信息和電梯運行方向信息通過8*8的LED點陣進(jìn)行實時顯示。

5.2顯示驅(qū)動子程序設(shè)計

單片機(jī)主程序中將需要顯示的樓層信息和電梯運行方向信息通過該子程序?qū)懭氲綄?yīng)的MAX7219顯示驅(qū)動芯片中。MAX7219芯片用使用者提供了簡單的操作接口，通過串行寫入數(shù)據(jù)的方式即可實現(xiàn)對其控制，寫入的數(shù)據(jù)不僅包括LED顯示的內(nèi)容，還有對MAX7219的初始化工作配置，其中串行寫入數(shù)據(jù)的時序圖如圖5所示。

圖5　串行寫入數(shù)據(jù)的時序圖

在向MAX7219芯片寫入數(shù)據(jù)之前，LOAD管腳和時鐘CLK管腳初始狀態(tài)處于低電平，在DIN管腳給出數(shù)據(jù)（D15），并將CLK管腳從低電平變?yōu)楦唠娖?，在CLK信號的上升沿觸發(fā)下使得DIN管腳的數(shù)據(jù)寫入到MAX7219芯片內(nèi)部寄存器中，該過程實現(xiàn)1bit數(shù)據(jù)的寫入，依次循環(huán)操作16次，寫入16bit的數(shù)據(jù)之后將LOAD管腳信號從低電平變?yōu)楦唠娖?，LOAD的上升沿信號觸發(fā)了MAX7219內(nèi)部寄存器接收一個完整的16bit輸入數(shù)據(jù)。

其中MAX7219芯片的初始化程序為：

6　結(jié)束語

基于MAX7219的電梯樓層顯示器作為一種數(shù)字集成電路的應(yīng)用，其在人們的生活中起到越來越重要的作用，基于MAX7219芯片驅(qū)動LED點陣的顯示方案不僅使用在電梯樓層的顯示中，還被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。如漢字點陣屏顯示等。

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