廣西科技大學鹿山學院 周彥明 梁偉鄯 韋俊權

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基于MAX7219驅(qū)動芯片的點陣型電梯樓層顯示器

廣西科技大學鹿山學院 周彥明 梁偉鄯 韋俊權

【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，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，設計了一種基于MAX7219的電梯樓層顯示器。本文給出了最佳的設計方案實現(xiàn)相應的硬件電路和軟件編程。硬件電路通過單片機接收外部開關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計和顯示驅(qū)動的串行數(shù)據(jù)發(fā)送子程序設計。最后，對所設計的基于MAX7219的電梯樓層顯示器進行實際測試，通過測試檢驗系統(tǒng)的可靠性和正確性。

【關鍵詞】電梯顯示；MAX7219；單片機；LED點陣

1　引言

電梯是一個綜合了多個學科技術的應用型裝置，其隨著各種相關技術的發(fā)展必然也會引起本身的不斷改進。電梯中主要包括有轎廂、電機、電梯控制器和電梯顯示器幾個部分，由于電梯本身設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行研究改善。為了對電梯的顯示功能進行更為深入的研究，采用LED發(fā)光二極管的點陣方案具有成本低，設計簡單，實現(xiàn)容易的特點，不僅應用在電梯樓層顯示中，在其他很多領域都有著廣泛的應用。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行一種有益的嘗試。

2　總體方案設計

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)整體設計的需要，實現(xiàn)了電梯樓層顯示器的總體設計方案，如圖1所示。

圖1　總體設計方案

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)動和按鍵設置信號采集。

3　硬件電路設計

所設計的電梯樓層顯示器系統(tǒng)的硬件電路設計如圖2所示，其中硬件設計主要包括有：一片型號為STC89C51的單片機芯片、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、復位模塊、輸入時鐘模塊、開關輸入模塊和電源模塊。

在圖2中，對單片機的控制是通過開關輸入的形式實現(xiàn)的，其中樓層開關通過5個撥碼開關可以實現(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)。所設計的程序是通過串口接口下載到單片機中，并且可以采用串口對程序進行在線調(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計，使用方便，廣泛的應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　程序設計

5.1主程序設計

如圖4所示為電梯樓層顯示器的主程序流程，在單片機上電的時候?qū)崿F(xiàn)開關狀態(tài)和MAX7219的初始化之后，一直循環(huán)捕獲7個開關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點陣進行實時顯示。

5.2顯示驅(qū)動子程序設計

單片機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腗AX7219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)楦唠娖剑琇OAD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，還被廣泛的應用到各個領域中。如漢字點陣屏顯示等。

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