基于MAX7219芯片和BC7281控制芯片实现LED显示的两种方式对比分析

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［1，2］。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。
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