LED光柱显示器与PLC的接口技术

    PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制。现代PLC以集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定受到普遍欢迎，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用。但PLC设计的控制系统显示界面比较单调，一般通过观察控制柜上设置的指示灯或PLC本身的LED灯来了解控制仪的状态，对于像液位采集与控制之类的仪器仪表，这种显示界面远远不够。为了弥补PLC显示界面的不足，可以采用led光柱显示器或PC机显示。本文提出了一种基于MAX7219的LED光柱显示器与PLC的接口技术。

    1 LED光柱显示器简介

    LED光柱显示器是由若干LED管芯按规定长度等距排列组成，因具有显示醒目、直观，亮度均匀，可靠性高以及成本低、抗振、耐冲击、体积小、重量轻且具有连续显示工业参数变化趋势等特点已用于各种显示调节仪表，作为过程量或控制量以及阀位的模拟指示。LED光柱显示器具有红、绿、橙、黄等不同颜色，有共阴和共阳两种类型。按所含发光二极管数有101线(或100线)、64线、51线等规格，其中一个LED(对101线、51线等产品)一般用于电源指示，也可以作其他用途或不用，而另外的LED一般组成×8或×10结构，采用行列扫描方式以节省资源。如100线有10×10结构和8×13结构，64线有8×8结构。本文选用64线的共阴接法的LED光柱显示器。

    2 MAX7219管脚和功能说明

    MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入／输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段(包括小数点共8段)数字LED或64线LED光柱显示器。该芯片具有10 MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。它的操作很简单，PLC只需通过三个输出端口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片MAX7219串联方式，这样PLC就可以通过3根线(即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线)控制更多的LED显示。

    MAX7219引脚排列参见图1。其中，SEG A～SEG G和SEG DP分别为LED数码管七段驱动器线和小数点驱动器，供给显示器电流，用于驱动LED光柱显示器时则为每段中的8只发光二极管提供驱动电流；DIG0～DIG7为8位数字位或光柱显示器的8段驱动线输入，它从共阴极显示器吸收电流。ISET为电流调节端，通过一只电阻与电源相连来调节最大段电流，以改变LED显示亮度。DIN是串行数据输入端，DOUT为串行数据输出端，输入到DIN的数据在16.5个时钟周期后送到DOUT端，以便在级联时传送到下一片MAX7219。CLK最高频率可达10 MHz，在输入时钟的每个上升沿均有一位数据由DIN端移入到内部寄存器中；选通端LOAD用来装载数据，在LOAD的上升沿，16位串行数据被锁存到数据或控制寄存器中，LOAD必须在第16个时钟上升沿的同时或之后、在下一个时钟上升沿之前变高，否则数据将被丢失。每组数据为16位二进制数据包，其格式如表1所示。