2020年08月08日 | 串行输入输出共阴极显示驱动器MAX7219应用

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：

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。

（19）脚：VCC。电源输入端。

（24）脚：DOUT。串行数据输出。输入到DIN的数据在16.5各时钟周期后，在DOUT端有效。该脚常用于几个MAX7219的级联。

2．串行数据传送的说明

MAX7219采用串行寻址方式，在传送的串行数据中包含内部RAM的地址。加在DIN脚上的串行数据，必须在LOAD信号为高电平的前提下，以每个字节为一个数据包，在CLK信号上升沿移入16位的移位寄存器。然后在LOAD信号的上升沿锁存进数字或控制寄存器中。LOAD信号必须在第16个CLK信号上升沿的同时，或在下一个CLK信号上升沿之前升高，否则，数据会丢失。DIN脚上的串行数据在16.5个CLK信号后出现在DOUT脚上，以便级联应用时传到下一个MAX7219上。

其数据串行传送时序图如下图所示：

发送的16位串行数据格式为：

发送的16位串行数据格式如上表所示：D15在先，D15---D12位（4位）可为任意值。D11---D8位(4位)指定14个内部寄存器的地址。D7---D0位（8位）为送入的指定寄存器的数据（包括显示数据和控制数据）。

3．寄存器功能及说明

MAX7219内部共有14个可寻址的数字、控制寄存器和空操作寄存器。数字寄存器由一个片内8×8静态RAM组成。控制寄存器包括译码方式、亮度控制、扫描数量、停机模式、测试模式等寄存器组成，如下表所示：

下面从使用的角度，对MAX7219内部控制器的功能加以说明：

（1）译码控制寄存器（地址09H）：译码方式寄存器可以对每个数进行设置，使其为BCD译码方式或不译码方式。寄存器的每一位和一个数位相对应。为“1”时，选择BCD译码方式，为“0”选择不译码方式。例如，0---7位不译码，则给译码寄存器09H送00H。第一位译码，其余位不译码，则给译码寄存器09H送01H。

译码方式控制寄存器举例（地址09H）：

* 当采用BCD译码方式时，译码器仅对寄存器中数据的低四位（D3-D0）有效，高四位（D7-D4）位无效。BCD码的字形为：当数据为00-09H时，显示为0-9；当数据为0AH-0EH时，显示为-，E，H，L，P。当数据为0FH时，数据被消隐，处于不显示状态。

代码BCD字形表：

小数点由D7设置，D7=1亮，D7=0不亮。

* 当采用不译码方式时，数据位D7-D0和字段的对应关系如图3所示：

需要说明的是：不管对MAX7219设置的是译码方式还是非译码方式，D7位始终和数码位的小数点DP相连，当D7=1时，小数点亮，当D7=0时，小数点灭。

（2）亮度控制寄存器（地址0AH）：MAX7219的亮度控制有两种方式：即模拟法和数字法。

* 模拟法：在引脚ISET和VCC之间接电阻RSET，各段驱动峰电流约为RSET中电流（Iset）的100倍，RSET的最小阻值为9.53KΩ，这时数码显示处于最亮状态。RSET可用电位器代替，放到面板上用来调节数码显示的亮度。

* 数字法：将数据写入到亮度控制寄存器中，即可按16各等级控制亮度。数值为00H，对应电流1/32Iset（最暗）；数值为0FH，对应电流31/32Iset（最亮）。此数值加1，电流增大1/16。

亮度寄存器格式（地址0AH）

（3）扫描位数（界限）寄存器（地址0BH）：扫描（界限）寄存器用来设定多少个数位处于显示态，范围为1到8。MAX7219的各个数位按1300Hz的扫描频率分路驱动，轮流点亮8各显示器。若需要显示的数位少，可降低扫描数量，以提高扫速和亮度。该寄存器的低3位指定要扫描的数位，即00-07H分别对应1-8个数位。但此值最好不要小于4，否则需要改变RSET的值。

扫描位数寄存器（地址0BH）的格式：

（4）停机控制寄存器（地址0CH）：关断寄存器的D0位控制MAX7219处于怎样的显示状态。当D0=0时，MAX7219处于关断状态，当D0=1时，MAX7219处于正常显示状态。当处于关断状态时，扫描振荡器暂停，显示器熄灭，各寄存器中的数据不变，这时总电流小于150uA，，但仍可以编程。进入此状态后，至少250uS才能退出。当将D0位置1后（即0CH写01H），即可回到正常显示状态。

（5）显示测试寄存器（地址0FH）：显示测试寄存器有两种工作方式：当送01H时，MAX7219便进入测试工作状态，所有数码管显示8及小数点，电流占空比为31/32，内部的所有数据及控制寄存器的值都不改变。当送00H时，MAX7219进入正常工作方式。

（6）空操作寄存器（地址00H）：即写入0000H，可允许数据通过而不对当前的MAX7219产生影响，可用于两个或多个MAX7219进行级连。这样只要三根信号线就可以驱动，在控制时只要把待编程的MAX7219之前的那些MAX7219设置为空操作即可。

4．典型应用电路

典型应用

级联应用连线

二 MAX7219的PROTUES仿真电路

据说PROTEUS里的MAX7219模型在级连时仿真有问题，时序和实际电路的不同。

三 MAX7219的PROTUES仿真源程序

/* 显示12345678*/

#include

#include

#define uchar unsigned char

sbit DIN=P3^1;

sbit CLK=P3^3;

sbit LOAD=P3^2;

void send(uchar add,uchar dat)

{

                 uchar ADS,i,j;

                 CLK=0;

              LOAD=0;

              DIN=0;

                 i=4;

                 while(i<16)

                 {

                   if(i<8)

                              {

                                            ADS=add;

                            }

                else

                              {

                                          ADS=dat;

                            }

                for(j=8;j>=1;j--)

                              {

                                          if((ADS&0x80)==0)

                                          {              DIN=0 ;}

                                          else

                                          {              DIN=1;}

                                              ADS=ADS<<1;

                            CLK=1;

                            CLK=0;            

                            }

                i=i+8;

   }

   LOAD=1;

}

void main(void)

{

   send(0x0c,0x01);//正常状态

   send(0x0b,0x07);//设置扫描范围DIG0-7

              send(0x0a,0x05);//设置亮度11/32

   send(0x09,0xff);//采用译码方式

   while(1)

   {

   send(0x01,0x81);

   send(0x02,0x82);

   send(0x03,0x83);

   send(0x04,0x84);

   send(0x05,0x85);

   send(0x06,0x86);

   send(0x07,0x87);

   send(0x08,0x88);

   }

}