MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器，它連接微處理器與8位數字的7段數字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅動器，而且還有一個8*8的靜態RAM用來存儲每一個數據。

　　只有一個外部寄存器用來設置各個LED的段電流。 MAX7221與SPI?、 QSPI?以及 MICROWIRE?相兼容，同時它有限制回轉電流的段驅動來減少EMI（電磁干擾）。 一個方便的四線串行接口可以聯接所有通用的微處理器。 每個數據可以尋址在更新時不需要改寫所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶對每一個數據選擇編碼或者不編碼。 整個設備包含一個150μA的低功耗關閉模式，模擬和數字亮度控制，一個掃描限制寄存器允許用戶顯示1-8位數據，還有一個讓所有LED發光的檢測模式。 在應用時要求3V的操作電壓或segment blinking

　　MAX7219的工作原理詳解

　　MAX7219是一個采用3線串行接口的8位共陰極7段LED顯示驅動器。本文分析了MAX7219各個寄存器的功能，并結合MAX7219的工作時序，給出了MAX7219在Motorola MC68HC908單片機系統中的一個應用實例。?

　　MAX7219工作時序及其寄存器

　　MAX7219是一個高性能的多位LED顯示驅動器，可同時驅動8位共陰極LED或64個獨立的LED。其內部結構框圖如圖1所示，主要包括移位寄存器、控制寄存器、譯碼器、數位與段驅動器以及亮度調節和多路掃描電路等。

　　MAX7219 采用串行接口方式，只需LOAD、DIN、CLK三個管腳便可實現數據傳送。DIN管腳上的16位串行數據包不受LOAD狀態的影響，在每個CLK的上升沿被移入到內部16位移位寄存器中。然后，在LOAD的上升沿數據被鎖存到數字或控制寄存器中。LOAD必須在第16個時鐘上降沿或之后，但在下一個時鐘上升沿之前變高，否則數據將會丟失。DIN端的數據通過移位寄存器傳送，并在16.5個時鐘周期后出現在DOUT端，隨CLK的下降沿輸出。 MAX7219的操作時序如圖2所示。

　　MAX7219的串行數據標記為D15~D0，其中低8位表示顯示數據本身，最高的4位D15~D12未使用，尋址內部寄存器的地址位占用D11~D8，選擇14個內部寄存器。

MAX7219內部結構框圖

　　MAX7219 內部具有14個可尋址數字和控制寄存器。其中的8個數字寄存器由一個片內8×8雙端口SRAM實現。它們可直接尋址，因此可對單個數進行更新并且通常只要 V+超過2V數據就可保留下去。除8個數位寄存器之外，還有無操作、譯碼方式、亮度調整、掃描位數、睡眠模式和顯示器測試6個控制寄存器。

　　無操作寄存器用于多片MAX7219級聯，在不改變顯示或不影響任意控制寄存器條件下，它允許數據從DIN傳送到DOUT。

　　睡眠模式控制寄存器用于節省電源消耗，延長顯示器的使用壽命。當睡眠模式控制寄存器控制字節中的最低位D0=0時，為睡眠模式;D0=1時，為正常操作模式。上電時所有的控制寄存器都復位，顯示器都熄滅，芯片

　　進入睡眠模式。睡眠模式下的各個寄存器保留原數據而不更新，消耗的電流少于250mA。

　　顯示器測試寄存器有正常與測試兩種設定模式，數據字節的D0位置0為正常模式，D0置1為測試模式。測試時以31/32或15/16的占空比掃描全部數位段，使得所有顯示器的所有段以最大的亮度點亮。

顯示器與寄存器數據位的對應關系

　　譯碼方式控制寄存器可以設置每個數位工作于BCD譯碼方式，或者非譯碼方式，控制字節的8位正好對應8個數位，該位為1表示該數位工作于BCD碼方式，為0 表示該數位工作于非譯碼方式。當采用代碼BCD譯碼方式時，對10個數字“0~9”和5個字符“-，E，H，L，P”，譯碼器僅針對數字寄存器中數據的低四位D3~D0，而不考慮D6~D4位。設置小數點（SEG DP）的D7與編碼方式，點亮時，D7置“1”，熄滅時，D7置“0”即可。表2是BCD碼的字符編碼。

　　當選擇不譯碼方式時，數據位D7~D0對應于LED的段線如圖3所示。 顯示器的亮度可以通過模擬與數字兩種方式進行調整，模擬方式是在Vcc與ISET引腳之間外接一個電阻RSET，這時段驅動器提供的峰值電流約為ISET引腳電流的100倍，調整該電阻的大小即可改變顯示器亮度，電阻的最小值為9.53KW，此時提供的段驅動電流典型值為40mA。

　　亮度的數字化調整是使用亮度調整寄存器，此時芯片內啟用一個脈寬調制器，它受亮度調整寄存器低半字節D3~D0的控制，產生16種占空比不同的輸出脈沖，形成16級亮度調整，此時以RSET設定峰值電流。寄存器數據為×0H時，脈沖占空比為1/32，表示MAX7219驅動的段點亮時間僅為整周期的1/32，這是最暗的情況。數據從×0H變化到×FH，表示脈沖占空比由1/32變化到31/32 （注意這里的分子只有奇數），此時掃描消隱期按比例遞減，亮度線性遞增。因此寄存器數據為×FH時最亮，消隱期僅為1/32。

? ? ? MAX7219應用連接圖

MAX7219應用連接圖

　　MAX7219 有驅動8個數碼管的能力，但實際應用中不一定恰好是8個。掃描位數寄存器用于設置顯示器數碼管的實際掃描個數，由掃描位數寄存器的D2~D0設定，其數據為×0H時，表示僅掃描數位0，數據為01H時

　　高、功能強和價格低等特點，其指令碼與M68HC05完全兼容。Motorola自1999年推出該系列單片機以來，至今已推出了三十余種不同型號的MC68HC908單片機。本文以Motorola在中國大力推廣的通用型芯片MC68HC908GP32為例，介紹MAX7219與MC68HC908系列單片機的接口電路，如圖4所示。由于MC68HC908系列的單片機都具有一定數量的I/O管腳，所以該應用實例同樣適用于其它型號的MC68HC908單片機，具有一定的代表性。

　　圖中MC68HC908GP32的PORTB口工作于輸出方式，并結合MAX7219的工作時序，對MAX7219進行控制。WRI_INSTRU為MAX7219控制子程序，它在CLK管腳產生8個時鐘脈沖，并將入口參數A中的8位值在CLK的上升沿串行輸出到DIN。LED_WR為MAX7219控制主程序，它首先置LOAD為低電平，然后通過兩次調用 WRI_INSTRU完成向MAX7219寫入16位串行數據，最后再置LOAD為高電平，產生一個上升沿脈沖以滿足MAX7219的數據傳送時序。 結語

　　MAX7219 能夠驅動8個LED，可方便地對每位LED進行單獨控制、刷新，不需重寫整個顯示器寄存器，通信方式采用串行數據方式，可與任何一種單片機方便接口。 Motorola MC68HC908系列單片機，多采用32.768KHz外部晶體，或內部集成了晶振電路，功能強大，抗干擾能力強。它們構成的顯示系統可應用在條狀圖形顯示器、7段數碼管顯示器、工業控制器顯示模板、面板表與LED矩陣顯示器等眾多場合。