MAX7219驱动8位数码管

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、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。

该芯片具有10MHz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，MCU只需通过模拟SPI三线接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7219串联方式，这样MCU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）控制更多的数码管显示。

MAX7219的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。

图1 MAX7219的外部引脚分配图2 MAX7219的内部引脚分配各引脚的功能为：DIN：串行数据输入端DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展LOAD：装载数据输入CLK：串行时钟输入DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流SEG A~SEG G DP 7段驱动和小数点驱动ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流MAX7219有下列几组寄存器：（如图3）MAX7219内部的寄存器如图3，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。

编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。

图 3 MAX7219内部的相关寄存器分别介绍如下：（１）译码控制寄存器（X9H）如图4所示，MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。

当选择不译码时，8个数据为分别一一对应7个段和小数点位；B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。

实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。

图4 MAX7219的译码控制寄存器（２）扫描界限寄存器（XBH）如图5所示，此寄存器用于设置显示的LED的个数（1~8），比如当设置为0xX4时，LED 0~5显示。

多功能LED译码显示驱动IC PS7219 1 引言PS7219是由力源公司自行研制、开发的一款新型多功能8位LED显示驱动IC。

接口采用三线SPI方式，用户只需简单修改内部相关的控制或数字RAM，便可很容易地实现多位LED显示。

在性能上PS7219与MAXIM 公司的MAX7219完全兼容，并增加了位闪等功能。

PS7219具有多个级联特性，为大屏幕LED显示提供了方便。

在理论上，只需三根用户I/O口控制线，便可以实现无穷多的LED级联显示。

在实际应用中，已实现了149片PS7219级联，可以控制1192位LED 显示。

2 PS7219特点与引脚说明PS7219的特点：★ 串行接口（16位控制字）；★ 8位共阴级LED显示驱动；★ 显示位数1～8，可数字调节；★ 按位进行BCD译码/不译码数字制；★ 16级亮度数字控制；★ 上电LED全熄；★ 提供位闪功能；★ 多个PS7219级联可实现任意多的LED显示；★ 宽24脚双列直插模块封装。

PS7219引脚图如图1所示。

引脚功能说明见表1。

3 PS7219内部结构如图2 所示，PS7219由六部分组成。

图2 PS7219内部组成框图图1 PS7219引脚排列3.1 串行输入缓冲部分主要功能是与外部控制信号接口，将控制命令串行读入，并进行串并转换，供控制器读取。

3.2 控制器是整个IC的核心部分。

它先将输入缓冲部分的控制字读入处理，根据其地址值送到相应的控制RAM或数字RAM，同时将数据送入串行同步输出部分，以便在下一个控制字输入周期，将其串行输出。

3.3 控制RAM数据RAM这两部分一起控制LED译码显示部分，实现不同功能及字符的显示。

控制RAM包括：空操作寄存器，译码模式控制寄存器，亮度控制寄存器，掉电控制寄存器，闪烁控制寄存器，测试控制寄存器和扫描界线寄存器。

数据RAM包括：数据1—8寄存器。

3.4 LED译码显示根据控制RAM和数据RAM的不同值，来实现相应的显示功能。

收稿日期：2010-11-05稿件编号：201011019作者简介：李长安（1954—），男，河南南阳人，教授。

研究方向：电子技术应用及智能控制。

Maxim 公司的MAX7219芯片用于动态扫描显示驱动，芯片内有可存储显示信息的8×8静态RAM 、动态扫描电路以及段、位驱动器。

它与通用微处理器有3根串行线相连，最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。

采用MAX7219芯片实现LED 数码显示，具有电路紧凑、可节省CPU 的I/O 接口、芯片功能强大、编程简单等优点，得到了广大电路设计者认可。

然而MAX7219的工作电压为5V ，共阴极LED 显示驱动，只适用于3.5V 以下电压驱动的LED 数码管，限制了其使用范围。

本文提出一种基于MAX7219芯片，具有扩展驱动能力的LED 数码显示电路。

主要应用在大尺寸、高亮度LED 数码管的显示电路。

1电路器件功能简介1.1MAX7219功能简介MAX7219为24引脚芯片，如图1所示。

有+5V 电源和2个GND 引脚；DIG 0～DIG 7引脚为8位数字驱动线，输出位选信号；SEG A ～SEG G 和SEG DP 引脚为LED 7段驱动线和小数点线，供给显示器驱动电流；SET 引脚外接电阻调整LED 显示亮度；DIN （数据输入端）、CLK （时钟输入端）、LOAD（锁存信号）引脚，构成与通用微处理器3线串行线相连，接收的数据和命令格式为16位数据包；DOUT 引脚是串行数据输出端口，用于多片MAX7219级联扩展显示[1-2]。

16位数据采用串行移位接收方式，即单片机将16位二进制数逐位发送到DIN 端。

在CLK 上升沿到来前准备就绪，CLK 的每个上升沿将一位数据移入MAX7219内移位寄存图1MAX7219的引脚分布Fig.1Pinouts of MAX7219电子设计工程Electronic Design Engineering第19卷Vol.19第5期No.52011年3月Mar.2011－190－李长安，等基于MAX7219芯片的大尺寸LED数码显示驱动电路设计图380011B各字段的组成Fig.3Composition of80011B information fields－191－《电子设计工程》2011年第5期图58位共阳LED 数码显示电路Fig.5Display circuit of 8-bit positiveLED74LS273锁存的数据，由ULN2803驱动数码管显示。

MAX7219工作原理简介MAX7219是一个采用3线串行接口的8位共阴极7段LED显示驱动器。

本文分析了MAX7219各个寄存器的功能,并结合MAX7219的工作时序,给出了MAX7219在Motorola MC68HC908单片机系统中的一个应用实例。

关键词： MCU;MAX7219;LED Motorola MC68HC908MAX7219工作时序及其寄存器MAX7219是一个高性能的多位LED显示驱动器,可同时驱动8位共阴极LED或64个独立的LED。

其内部结构框图如图1所示,主要包括移位寄存器、控制寄存器、译码器、数位与段驱动器以及亮度调节和多路扫描电路等。

MAX7219 采用串行接口方式,只需LOAD、DIN、CLK三个管脚便可实现数据传送。

DIN管脚上的16位串行数据包不受LOAD状态的影响,在每个CLK的上升沿被移入到内部16位移位寄存器中。

然后,在LOAD的上升沿数据被锁存到数字或控制寄存器中。

LOAD必须在第16个时钟上降沿或之后,但在下一个时钟上升沿之前变高,否则数据将会丢失。

DIN端的数据通过移位寄存器传送,并在16.5个时钟周期后出现在DOUT端,随CLK 的下降沿输出。

MAX7219的操作时序如图2所示。

MAX7219的串行数据标记为D15~D0,其中低8位表示显示数据本身,最高的4位D15~D12未使用,寻址内部寄存器的地址位占用D11~D8,选择14个内部寄存器,见表1。

图1 MAX7219内部结构框图图2 MAX7219的数据传送时序MAX7219 内部具有14个可寻址数字和控制寄存器。

其中的8个数字寄存器由一个片内8×8双端口SRAM实现。

它们可直接寻址,因此可对单个数进行更新并且通常只要 V+超过2V数据就可保留下去。

除8个数位寄存器之外,还有无操作、译码方式、亮度调整、扫描位数、睡眠模式和显示器测试6个控制寄存器。

无操作寄存器用于多片MAX7219级联,在不改变显示或不影响任意控制寄存器条件下,它允许数据从DIN传送到DOUT。

MAX7219驱动单个88点阵LED模块模块介绍MAX7219 是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。

其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。

只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。

一个方便的四线串行接口可以联接通用的微处理器。

每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。

MAX7219同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。

整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。

只需要3个IO口即可驱动1个点阵！点阵显示时无闪烁！支持级联！模块参数：1.单个模块可以驱动一个8*8共阴点阵2.模块工作电压：5V3.模块尺寸：长3.2厘米X宽3.2厘米X高1.3厘米4.带4个固定螺丝孔，孔径3mm5.模块带输入输出接口，支持多个模块级联接线说明：1.模块左边为输入端口，右边为输出端口。

2.控制单个模块时，只需要将输入端口接到CPU3.多个模块级联时，第1个模块的输入端接CPU，输出端接第2个模块的输入端，第2个模块的输出端接第3个模块的输入端，以此类推...器件列表◆Keywish Arduino Uno R3 主板*1◆USB 接口线*2◆MAX7219显示驱动器*1◆8位数字的7段数字LED显示*1◆跳线*4接线Arduino MAX7219显示驱动器VCC VCCGND GND5 CLK6 CS7 DIN程序#include "LedControl.h"int DIN =7;int CS =6;int CLK =5;byte e[8]={0x7C,0x7C,0x60,0x7C,0x7C,0x60,0x7C,0x7C};byte d[8]={0x78,0x7C,0x66,0x66,0x66,0x66,0x7C,0x78};byte u[8]={0x66,0x66,0x66,0x66,0x66,0x66,0x7E,0x7E};byte c[8]={0x7E,0x7E,0x60,0x60,0x60,0x60,0x7E,0x7E};byte eight[8]={0x7E,0x7E,0x66,0x7E,0x7E,0x66,0x7E,0x7E};byte s[8]={0x7E,0x7C,0x60,0x7C,0x3E,0x06,0x3E,0x7E};byte dot[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x18};byte o[8]={0x7E,0x7E,0x66,0x66,0x66,0x66,0x7E,0x7E};byte m[8]={0xE7,0xFF,0xFF,0xDB,0xDB,0xDB,0xC3,0xC3};LedControl lc=LedControl(DIN,CLK,CS,0);void setup(){lc.shutdown(0,false);//The MAX72XX is in power-saving mode on startup lc.setIntensity(0,15);// Set the brightness to maximum valuelc.clearDisplay(0);// and clear the display}void loop(){byte smile[8]={0x3C,0x42,0xA5,0x81,0xA5,0x99,0x42,0x3C};byte neutral[8]={0x3C,0x42,0xA5,0x81,0xBD,0x81,0x42,0x3C};byte frown[8]={0x3C,0x42,0xA5,0x81,0x99,0xA5,0x42,0x3C};printByte(smile);delay(1000);printByte(neutral);delay(1000);printByte(frown);delay(1000);printEduc8s();lc.clearDisplay(0);delay(1000);}void printEduc8s(){printByte(e);delay(1000);printByte(d);delay(1000);printByte(u);delay(1000);printByte(c);delay(1000);printByte(eight);delay(1000);printByte(s);delay(1000);printByte(dot);delay(1000);printByte(c);delay(1000);printByte(o);delay(1000);printByte(m);delay(1000);}void printByte(byte character []) {int i =0;for(i=0;i<8;i++){lc.setRow(0,i,character[i]); }}实验结果。

Max7219驱动程序一般的MCU因IO脚驱动能力不够，再加之MCU IO口资源有限，产品开发中通常是通过专门的驱动IC来驱动数码管。

7.1 学会看DatasheetMAX7219就是一款可以同时驱动8个数码管的IC。

下图是其引脚图及典型应用电路：我们的CPU只须三根线就可以控制MAX7219，这三根线是：DIN(第一脚)，CS(第12脚)，CLK（第13脚）。

DIN是数据输入脚，我们要显示的数据就是通过这根线发送到MAX7219的；CS是片选脚，MCU通过把该脚电平拉低来选中MAX7219，或者说MAX7219通过判断该引脚是否为低电平来使能该芯片。

CLK是时钟引脚，该时钟频率是MCU给到MAX7219的，MCU与7219之间的通信频率就根据该信号做基准。

7.2 MAX7219数据格式我们要让8个数码管显示"12345678"，这个过程是怎么实现的呢？首先，要搞清楚MAX7219的数据格式，看图：MAX7219是以16位数据接收和发送的，也就是MCU传给MAX7219的数据必须是16位。

下面分析这16位数据格式：D15~D12为X：表示可以为任意值，因为这四位MAX7219目前还用不到。

D11~D8为ADDRESS：表示MAX7219的地址。

D7~D0为DATA，并且位7为高位(最先发送)，位0位低位(最后发送)。

也就是当MCU向MAX7219发送一个16位数据时，其中的D11~D8表示选择MAX7219哪个地址，即数据D7~D0是送到该地址的。

7.3 地址译码MAX7219可以挂8个数码管，MCU是怎么把数据显示到指定的数码管的呢？这就要理解MAX7219的地址译码原理。

下图为MAX7219的地址映射图：D15~12以X表示，代表可为0，也可为1。

Digit0~7对应到8个数码管的地址。

Decode Mode：解码模式寄存器，其地址用16进制表示为0x09；Intensity：亮度调节寄存器，其地址用16进制表示为0x0A；Scan Limit：扫描范围寄存器，其地址用16进制表示为0x0B；Shutdown：省电模式，其地址用16进制表示为0x0C；Display Test：测试寄存器，其地址用16进制表示为0x0F；如果，我们要让第一个数码管显示，那么我们这里送到MAX7219的16位数据中的D11~8应该为0001。

MAX7219驱动数码管应用MAX7219的PROTEUS仿真MAX7219是美国MAXIM(美信)公司生产的串行输入/输出共阴极显示驱动器。

它采用了3线串行接口，传送速率达10M数据，能驱动8位七段数字型LED或条形显示器或64只独立的LED。

MAX7219内置BCD码译码器、多路扫描电路、段和数字驱动器和存储每一位的8*8静态RAM。

能方便的用模拟或数字方法控制段电流的大小，改变显示器的数量;能进入低功耗的关断模式(仅消耗150uA电流，数据保留);能方便地进行级联。

可广泛用于条形图显示、七段显示、工业控制、仪器仪表面板等领域。

而且其最重要的一点是，每个显示位都能个别寻址和刷新，而不需要重写其他的显示位，这使得软件编程十分简单且灵活。

MAX719后缀表示其封装方式和工作温度，如表所示:后缀封装工作温度 CNG 窄24脚 0----70? CWG SO24脚 0----70? ENG 窄24脚 -40---85? EWG SO24脚 -40---85? 一. MAX7219的结构和功能1(引脚说明MAX7219的引脚排列如图所示，各引脚功能叙述如下:(1)脚:DIN，串行数据输入。

在CLK的上升沿到来时，数据被移入到内部的16位移位寄存器中。

(2)、(3)、(5)~(8)、(10)、(11)脚:DIG0—DIG7，输入。

8位数字位位选线，从共阴极显示器吸收电流。

(4)、(9)脚:GND，地。

两个引脚必须连接在一起。

(12)脚:LOAD，数据装载输入端。

在LOAD上升沿，移位寄存器接受的数据被锁存。

(13)脚:CLK，时钟输入端，最高时钟频率10MHz。

在CLK的上升沿，数据被移入到内部的16位移位寄存器中。

在CLK的下降沿，数据从DOUT脚输出。

(14)~(15)、(20)~(23)脚:输出。

七段驱动器和小数点驱动器。

它供给显示器电流。

(18)脚:ISET，电流调节端。

通过一个电阻和VCC相连，来调节最大段电流。

8位串行接口数码显示驱动器MAX7219及其应用潍坊高等专科学校　王瑞兰LED数码管的应用已十分广泛，用于数码管显示的驱动电路种类较多，但大致可分为静态显示驱动和动态扫描显示驱动两大类别。

本文所要介绍的MAX7219芯片就是 用于动态扫描显示驱动的芯片。

该芯片的特点是利用一块芯片就能完成8位字数据和8位线数据的驱动,使得电路紧凑。

多芯片级联时，采用串行输入输出，可节省CPU的口线和接口芯片。

与数码管联接时无需限流电阻，8位显示的电流可通过一个外部电阻进行调节。

显示亮度也可通过程序进行控制。

片内具有，可以对输入的数据先进行译码再驱动输出，也可以将输入的数据直接驱动。

一、管脚功能MAX7219采用24管脚DIP和SO两种封装形式，管脚排列如图1所示，各引脚功能见表1。

二、MAX7219内部结构MAX7219的内部功能框图如图2所示。

16位移位寄存器所存数据为D0~D15，见表2。

D8~D11为寄存器地址，D0-D7为数据，D12-D15为不关心位。

片内有14个寄存器，其中8个数据寄存器，寄存着与DIG 0-DIG 7对应的显示数据，地址依次为×1H-8H；6个控制寄存器，即译码控制寄存器(Decode Mode)、显示亮度控制寄存器(Intensity)、扫描频率限制寄存器(Scan Limit)、消隐控制寄存器(Shutdown)、显示测试寄存器Display Test)及无操作寄存器(No-Op)，其地址依次为×9H-CH、×FH、×0H。

数据寄存器为8×8双指针SRAM。

因为各寄存器可直接寻址，所以寄存器的数据可分别进行修改。

寄存器的数据可以保存到电源电压降低到2V。

三、控制寄存器1. Shutdown 寄存器Shutdown 寄存器写入×××××××0B数据时，将呈现消隐状态。