多位LED顯示硬件電路設計詳解

　　本文主要介紹實用八路物位測量儀的設計方法，包括其總體構成和軟、硬件設計，本設計的創(chuàng)新點在于充分利用了AT89C52的硬件資源，實現(xiàn)了軟件計數(shù)器，能夠對脈沖量信號所反映的物位信號通過數(shù)碼管來顯示，顯示部分的處理采用Max7219顯示驅動器，與軟件編程相結合，大大節(jié)約了硬件資源。

　　總體構成

　　本測量儀的信號采樣通過P0口的八根輸入線可接受八路經過整形后的標準TTL電平，因此可測量不同傳感器傳來的脈沖型物位采樣信號，只要在原始信號基礎上加以整形處理即可，每來一個脈沖均被P0口捕捉到并可以通過軟件編制使脈沖計數(shù)增一，定時讀取計數(shù)和便可以換算成相應的物位情況。通過P3.3～P3.5 三條線與串行顯示驅動器Max7219的連接加以軟件編程可完成八位數(shù)碼管顯示驅動，利用P1.3～P1.6四條口線接入四個按鍵，完成按鍵操作，利用 P2口作為八路輸出控制，可驅動八路固態(tài)繼電器。具體組成見圖1。

　　圖1

　　硬件線路設計

　　AT89C52 芯片是基于MCS-51結構的高集成度8位微控制器，其主要特性是具有一個用于多處理器通訊的增強型串口和一個增/減定時器計數(shù)器，專門適用于控制應用。選用89C52的另外一個重要原因就是在芯片上實現(xiàn)了256字節(jié)的RAM，高端128字節(jié)的地址和特殊功能寄存器（SFR）的地址相同，但可以通過不同尋址方式區(qū)分，因此解決了測量儀的軟件編程所用的RAM空間，不必再另外擴展隨機存儲器，節(jié)約了硬件資源。

　　串行顯示設計

　　多位LED顯示時，常將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I／O口控制，也可采用并行擴展口構成顯示電路，通常，需要擴展器件管腳的較多，價格較高。在本測量儀中，為了節(jié)約I/O口資源，采用了由Max7219芯片構成的串行顯示方式。Max7219是串行輸入，輸出共陰極顯示驅動電路，可直接與單片機的3條I/O線接口，特別適用于I/O口線少的系統(tǒng)，并且可以程序控制數(shù)碼管的亮度。在本設計中，采用P3.3～P3.4三條線經74LS273鎖存后與Max7219相連接，P3.3、P3.4鎖存后分別作為7219串行數(shù)據(jù)輸入信號DIN和時鐘信號 CLK，P3.5輸出口鎖存作為LOAD信號。具體硬件線路圖見圖2。

　　圖2 主要硬件連接圖

　　軟件計數(shù)器的設計

　　在物位測量儀表中，當傳感器書送來的信號為脈沖量時，通常需要通過專門計數(shù)器芯片如8254等來完成脈沖的計數(shù)，CPU將此變化的計數(shù)信號處理后使傳感器送來的脈沖的個數(shù)與物位信號相對應。而在本設計中，巧妙利用了89C52的P0口資源，將脈沖量整形后直接送至P0口的8條數(shù)據(jù)線，此時P0口作為數(shù)據(jù)輸入口使用。通過軟件設計，每路開辟存貯單元（利用片內RAM），當P0口有電平跳變時，相應的計數(shù)單元計數(shù)加1，通過軟件設置定時器，當定時時間到時，讀取存儲單元數(shù)值并清零，這樣就完成了軟件計數(shù)器的功能，節(jié)約了硬件資源，降低了硬件成本。

　　本設計的創(chuàng)新點在于充分利用了AT89C52的硬件資源，實現(xiàn)了軟件計數(shù)器，能夠對脈沖量信號所反映的物位信號通過數(shù)碼管來顯示，顯示部分的處理采用Max7219顯示驅動器，與軟件編程相結合，大大節(jié)約了硬件資源，減少了通用的單片機擴展芯片，降低了成本。