2014届本科毕业论文 - 第二稿

商丘师范学院2014届本科毕业论文（设计）

路、段和位驱动器和一个8×8的静态RAM，可以用来存放每一位数码管要显示的内容。MAC7219的外部只需要接一个电阻就能设置了所有LED显示器字段电流。允许对每一位的选择采用BCD译码方式显示或不译码方式来显示，同时还可以选择停机的模式、数字亮度的控制模式、从1~8选择扫描位数的模式以及对所有的LED显示器的测试的模式等。采用MAX7219芯片来实现LED数码显示，具有电更路紧凑、节省CPU的I/O接口、芯片功能更强大、编程更简单等优点，得到了广大电路设计者的认可。

MAX7219是24引脚的DIP（Dual In Line/SO(Small Outline)封装。在引脚图中，包括+5V的电源和2个GND的引脚，其中DIG 0～DIG 7引脚是8位数字的驱动线，可以从数码管共阴极吸收电流，输出的是位选信号，SEG A～SEG G和SEG DP引脚为LED 7段的驱动线和小数点的驱动线，来给显示器驱动电流，ISET引脚外接电阻，来调整LED 的显示亮度；DIN（数据输入端）、CLK（时钟输入端）、LOAD（锁存信号）引脚，分别与通用的微处理器3线串行线相连，接收的数据和命令格式为16位的数据包，DOUT引脚是串行数据的输出端口，用于多片MAX7219的级联扩展。 3.4.2 MAX7219的数据接收

MAX7219能够接收数据和命令格式为16的数据包，如表3.1 所示。其中前8位用来选择7219内部寄存器地址，后8位是指令或数据的内容，高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。

表3-1 串行数据格式

D15 X D14 X D13 X D12 X D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MSB DATA LSB ADDRESS MAX7129是SPI的一种总线驱动方式。它不仅仅向寄存器内写入控制字，还需要读取相应寄存器内的数据。想与MAX7129通信，就要要先了解MAX7129控制字。工作时，MAX7219规定一次性的接收16位数据，这16位数据中，D15~D12可以与操作无关，它们可以任意写入，D11~D8决定了所选通的内部寄存器地址，D7~D0做为待显示数据或初始化控制字。在CLK的脉冲作用下，DIN数据以串行的方式依次移入内部的16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿的作用下，锁存到内部寄存器中。应该注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0。因此，在程序发送时必须要先送高位数据，在循环移位。

16位的数据采用串行移位接收的方式，即单片机将16位二进制数逐位的发送到DIN端，在CLK的上升沿到来前准备就绪，CLK每个上升沿将一位数据移入MAX7219的内移位寄存器，当16位数据移入完毕后，在LOAD引脚信号上升沿的过程中，将16位的数据装入MAX7219内的相应位置，在MAX7219的内部硬件动态扫描显示控制电路作用下，就可以实现动态显示。MAX7219的控制操作很方便，片内有8个位寄存器和6个控制寄存器。位寄存器的作用是对应LED具体显示内容，控制寄存器决定了LED工作方式。控制寄存器有：不工作方式的寄存器、译码方式的寄存器、亮度控制的寄存器、扫描个数的寄存器、关闭的寄存器、显示测试的寄存器。寄存器操作格式为2字节的串行数据，第一个字节为寄存器地址，第二个字节为控制命令或待显数据。 3.4.3 MAX7219与PIC16F877的接口电路

在MAX7219驱动的七段数码管的接口电路中，CLK,LOAD,DIN是分别接到单片机RC3，RC4，RC5对应位置上。在条件比较恶劣的背景下，干扰可能会通过3根信号线串入到显示电路，造成数码管的显示不稳定。因此，我们在3根信号线上对地分别接入一个22pF的陶瓷电容，以消除周围环境干扰引入的尖脉冲。为减小尖峰位驱动电流导致的电源波动，在V+和GND之间需接一个0.1uF的瓷片电容和一个10uF的电解电容。此外还需要注意对于MAX7219来说，连接到V+和ISET端的电阻可以对数码管的亮度进行调节，但不得小于9.53千欧，本设计采用的是10千欧。该硬件电路的原理图如3.2所示：

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4.1 软件设计

软件部分的设计可分为两大部分：主程序和子程序。 4.1.1 软件设计概述

主程序中完成了软硬件初始化，判断按键的状态以及调用相应的子程序。子程序中主要完成数据的采集、码制的转换以及数码管显示等的功能。该子程序包括初始化子程序、数码管的显示子程序、A/D转换子程序、双字节定点数转化成5位BCD码子程序、电压值采样结果处理程序、电流值采样结果处理程序以及一些四则运算程序等。由于每个功能的设计都是模块化的，因而给软件的调试和修改带来了很大的便利。 4.1.2 软件设计的原则

软件设计在需求分析、硬件系统以及使系统实现中起到了很重要的作用，因此，对于软件设计的原则我们应该要注意，即可靠性；健壮性即合理判断并处理规范要求以外的程序；可修改性；容易被理解；程序很简便；可测试性；效率性；先进性；可扩展性即软件设计完之后有对其升级的空间。掌握这些原则之后，可以为我们设计便捷效率高的软件做好了准备。

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4.2 主程序模块

在设计的面板中，电源旋钮为自行车电源输入端（面板上的电源开关和电源批示灯是指该检测装置的工作电源）；负载旋钮处接入电动自行车；4个七段数码管显示当前采集的电压/电流值；电流校正旋钮和电压校正旋钮用来校正所测量的电流电压值。遥控器上共有A，B，C三个键，分别为复位键（KA）、选择键（KB）和采集键（KC）.系统软件设计的主程序流程图如图4.1所示。

开始 N调动初始化子程序Select,0=1?Selece,1-1?NYY复位键是否按下？采集空载电流采集堵转电流采集欠压值电压电流寄存器初始化将A/D转化转化为BCD码将A/D转化转化为BCD码将A/D转化转化为BCD码复位LED点亮数码管显示结果数码管显示结果数码管显示结果N选择键是否按下？空载电流LED点亮，采集完毕堵转电流LED点亮，采集完毕欠压值LED点亮，采集完毕复位LED灭，寄存器select置1采集键是否按下？Y结束 图4.1 系统软件设计的主程序流程图

该装置的操作步骤如下：（1）检测到该装置通电，此时电源指示灯LED1被点亮。（2）按下复位键KA，复位批示灯LED2点亮，表示准备好，可以采样了。（3）按下选择键KB，选择要采集的参数，对应的选择批示灯LED3/4/5D点亮，连续按下KB，循环选择，（4）按下采集键KC，采集眼下选中的参数，对应的批示灯LED6/7/8被点亮，采集完毕后，并将参数值送数码管显示，再返回步骤（3），直至所有的参数被采集完毕。

4.3 初始化子程序

初始化程序是完成了对寄存器、I/O端口、串口和MAX7219的初始化，是很重要的初始步骤，对于实现的代码我们不予简要介绍。其流程图如图4.2所示：

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图4.2 初始化子程序流程图

4.4 数码显示子程序

数码管显示子程序完成PIC16F877和MAX7219之间的通信，数码显示子程序流程图如图4.3所示：

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