2019年11月08日 | 单片机常用芯片MAX7219驱动

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。

图5   MAX7219的扫描界限控制寄存器

（３）        亮度控制寄存器（XAH）

共有16级可选择，用于设置LED的显示亮度，从0xX0~0xXF

（４）        关断模式寄存器（XCH）

共有两种模式选择，一是关断状态，（最低位 D0=0）一是正常工作状态（D0=1）。

（５）        显示测试寄存器（XFH）

用于设置LED是测试状态还是正常工作状态，当测试状态时（最低位 D0=1）各位显示全亮，正常工作状态(D0=0)。

各寄存器具体操作见驱动程序详解。

2 读写时序说明

MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。

       要想与MAX7129通信，首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如图6。

图6   控制字（即地址及命令字节）

如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15~D12可以与操作无关，可以任意写入，D11~D8决定所选通的内部寄存器地址，D7~D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见图7。

由于51是8位单片机故需要分两次来送数据。具体操作见驱动程序详解。

图7  数据读写时序

3 电路原理图

电路原理图

电路原理图如图７，MAX7219与单片机的连接只需要3条线：LOAD（CS）片选引脚、CLK串行时钟引脚、DIN串行数据引脚。其中C1 为电源滤波电容，R1用来设置段电流。 MAX7219的PCB布线有些难度，作者可以提供画好的PCB给读者。有需要的读者请与作者联系。邮箱：zhaoliang_0801@dl.cn

图8  电路原理图

4 驱动程序

//管脚定义

sbit LOAD=P1^2;          //MAX7219片选           12脚

sbit DIN=P1^1;           //MAX7219串行数据       1脚

sbit CLK=P1^0;           //MAX7219串行时钟        13脚

//寄存器宏定义

#define DECODE_MODE  0x09   //译码控制寄存器

#define INTENSITY    0x0A   //亮度控制寄存器

#define SCAN_LIMIT   0x0B   //扫描界限寄存器

#define SHUT_DOWN    0x0C   //关断模式寄存器

#define DISPLAY_TEST 0x0F   //测试控制寄存器        

//函数声明

void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat);

void Initial(void);

//地址、数据发送子程序

void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat)

{  

    unsigned char i;

    LOAD=0;    //拉低片选线，选中器件

    //发送地址

    for (i=0;i<8;i++)        //移位循环8次             

    {  

       CLK=0;        //清零时钟总线

       DIN=(bit)(address&0x80); //每次取高字节     

       address<<=1;             //左移一位

       CLK=1;        //时钟上升沿，发送地址

    }

    //发送数据

    for (i=0;i<8;i++)              

    {  

       CLK=0;

       DIN=(bit)(dat&0x80);    

       dat<<=1; 

       CLK=1;        //时钟上升沿，发送数据

    }

    LOAD=1;    //发送结束，上升沿锁存数据                      

}

//MAX7219初始化，设置MAX7219内部的控制寄存器

void Initial(void)                

{

    Write7219(SHUT_DOWN,0x01);         //开启正常工作模式（0xX1）

    Write7219(DISPLAY_TEST,0x00);      //选择工作模式（0xX0）

    Write7219(DECODE_MODE,0xff);       //选用全译码模式

    Write7219(SCAN_LIMIT,0x07);        //8只LED全用

    Write7219(INTENSITY,0x04);          //设置初始亮度     

}

测试程序

void main(void)

{

    unsigned char i;

    Initial();               //MAX7219初始化

    while(1)

    { 

       for(i=1;i<9;i++)

       {

           Write7219(i,i);      //数码管显示1~8

       }

    }

}

典型应用电路：