1、MAX7219介紹

MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器，可實(shí)現(xiàn)微處理器與7段碼的接口，可以顯示8位或64位單一LED。芯片上包括BCD碼譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)含8×8位靜態(tài)RAM，用于存放顯示數(shù)據(jù)。只需外接一個(gè)電阻就可為所有的LED提供段電流。

MAX7219的三線串行接口適用于所有微處理器，單一位數(shù)據(jù)可被尋址和修正，無需重寫整個(gè)顯示器。MAX7219具有軟件譯碼和硬件譯碼兩種功能，軟件譯碼是根據(jù)各段筆劃與數(shù)據(jù)位的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行編碼，硬件譯碼采用BCD碼（簡稱B碼）譯碼。MAX7219工作模式包括150μA低壓電源關(guān)閉模式、模擬數(shù)字亮度控制、限掃寄存器（允許用戶從第1位數(shù)字顯示到第8位）及測試模式（點(diǎn)亮所有LED）。

2、MAX7219引腳功能

MAX1279引腳排列如圖1所示，

圖1 ?MAX1279引腳排列圖

引腳功能：

DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端。當(dāng)CLK為上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的16位寄存器

DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級連擴(kuò)展

LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入，在裝載的上升沿，串行輸入的最后一個(gè)16位數(shù)據(jù)被鎖存。

CLK：串行時(shí)鐘輸入，其最大工作頻率可達(dá)10MHz。時(shí)鐘上升沿是數(shù)據(jù)輸入，時(shí)鐘下降時(shí)數(shù)據(jù)從串行數(shù)據(jù)輸出口輸出

DIG0~DIG7：8位LED位選線，從共陰極LED中吸入電流

SEGA~SEGGDP7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)

ISET：通過一個(gè)10k電阻和Vcc相連，設(shè)置段電流

GND：地線

V+：電源

3、MAX7219的功能框圖

圖2 ?MAX7219的功能框圖

串行輸入數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿時(shí)移入內(nèi)部的16位移位寄存器，在裝載的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存在每一位或寄存器中。裝載信號必須在第16個(gè)時(shí)鐘上升沿發(fā)生時(shí)或之后達(dá)到高電平，但要在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿和數(shù)據(jù)丟失之前到達(dá)。串行輸入數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳輸，在以后數(shù)據(jù)輸出的16.5個(gè)時(shí)鐘循環(huán)出現(xiàn)，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿記錄下來。數(shù)據(jù)各位記錄為D0～D15（如表2所列），D8～D11為移位寄存器地址，D0～D7為數(shù)據(jù)，D12～D15是無關(guān)位。第一位接收到的位是最高位D15。D7為數(shù)據(jù)最高有效位，D0為數(shù)據(jù)最低有效位。

4、MAX7219控制字

MAX7219有14個(gè)可尋址的控制字寄存器（如表3），控制字寄存器由芯片的8×8雙端口SRAM識別，SRAM直接尋址，這樣單一的位能被更改或保留，條件是電源電壓明顯大于2V。控制字寄存器包括譯碼模式、顯示強(qiáng)度、掃描限制（被掃描位的個(gè)數(shù)）、關(guān)閉模式、顯示測試（點(diǎn)亮所有的LED）。另外還有一個(gè)空操作寄存器，該寄存器允許數(shù)據(jù)從DIN直送DOUT，在設(shè)備串接情況下，不會(huì)改變顯示或影響任何控制寄存器。

圖3 ? MAX7219內(nèi)部的相關(guān)寄存器

分別介紹如下：

（1）譯碼控制寄存器（X9H）

如圖4所示，MAX7219有兩種譯碼方式：B譯碼方式和不譯碼方式。當(dāng)選擇不譯碼時(shí)，8個(gè)數(shù)據(jù)為分別一一對應(yīng)7個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)位；B譯碼方式是BCD譯碼，直接送數(shù)據(jù)就可以顯示。實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇B譯碼或是不譯碼方式。

圖4 ?MAX7219的譯碼控制寄存器

當(dāng)選擇軟件譯碼方式時(shí)，數(shù)據(jù)D7～D0對應(yīng)的MAX7219碼的各段筆劃如表5所列。當(dāng)工作于硬件（B碼）譯碼模式時(shí)，譯碼器只選擇數(shù)據(jù)寄存器中較低的幾位（D3～D0），不考慮D4～D6位。D7位顯示十進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)，獨(dú)立于譯碼器，當(dāng)D7=1時(shí)，十進(jìn)制小數(shù)DP點(diǎn)亮。字符0～9對應(yīng)的16進(jìn)制碼為×0～×9，字符-、E、H、L、P和消隱分別對應(yīng)的16進(jìn)制碼為×A～×F。

（2）掃描界限寄存器（XBH）

如圖5所示，此寄存器用于設(shè)置顯示的LED的個(gè)數(shù)（1~8），比如當(dāng)設(shè)置為0xX4時(shí)，LED0~5顯示。

圖5 ?MAX7219的掃描界限控制寄存器

（3）亮度控制寄存器（XAH）

共有16級可選擇，用于設(shè)置LED的顯示亮度，從0xX0~0xXF

（4）關(guān)斷模式寄存器（XCH）

共有兩種模式選擇，一是關(guān)斷狀態(tài)，（最低位D0=0）一是正常工作狀態(tài)（D0=1）。

（5）顯示測試寄存器（XFH）

顯示檢測寄存器有兩種操作模式：一般測試和顯示測試。顯示測試模式時(shí)所有的LED點(diǎn)亮，方法是將所有控制字寄存器（包括關(guān)閉寄存器）置成無效。在顯示測試模式下掃描8位的串行接口8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219工作周期是31/32。正常測試的16進(jìn)制碼為×0，顯示測試的16進(jìn)制碼為×1。

（6）空操作寄存器

空操作寄存器在MAX7219串接時(shí)使用，把所有芯片的LOAD端連在一起，并將DOUT連接到下一個(gè)MAX7219的DIN上。DOUT是CMOS輸出，可以驅(qū)動(dòng)后邊的串接MAX7219。例如，4個(gè)MAX7219串聯(lián)，然后寫第4個(gè)片子，再送入設(shè)想的16位字，緊跟3個(gè)空操作碼（×0××），當(dāng)LOAD升高時(shí)，所有裝置的數(shù)據(jù)被鎖存，前3個(gè)芯片接到空操作命令，第4個(gè)芯片接到設(shè)想的數(shù)據(jù)。

5、 應(yīng)用實(shí)例

圖3 為8051 與MAX7219 接口組成的8位L ED 硬件掃描動(dòng)態(tài)顯示器。假如使顯示器顯示出“HEL P7219”， 軟件譯碼和硬件譯碼的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。

（1） 軟件譯碼編程：

先找出各字符的編碼，根據(jù)a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 各段與數(shù)據(jù)位的對應(yīng)關(guān)系，可得： H 中a 、d 段為0 ， 。其余為1 ，即00110111 或37H ，同樣E、L 、P 、7、2、1、9 的編碼分別為4FH、0EH、67H、70H、6DH、30H、73H。將HEL P7219 字符編碼分別存入8051 地址為50H 單元（片內(nèi)RAM存放顯示數(shù)據(jù)的8 個(gè)字節(jié)單元首地址） 。顯示器最左邊一位為第一位，R0 為對應(yīng)的顯示位，R1 為顯示數(shù)據(jù)單元地址，R2 為顯示位數(shù)，共8 位。因8051 串行輸出的時(shí)序順序?yàn)閷⒁蛔止?jié)的最低位最先送出， 而MAX7219 的時(shí)序順序?yàn)閷⒔邮盏降牡谝晃划?dāng)作該一字節(jié)數(shù)據(jù)的最高位， 所以需要改變送出位的順序。

程序如下：

SHOW： CL R P1. 0 ;LOAD 置低

MOV A ， # 09H ;譯碼模式控制字

LCALL CHAN GE

MOV A ， # 00H ;軟件譯碼

LCALL CHAN GE

SETB P1. 0 ; 置LOAD 為高， 鎖存軟件譯碼控制字

ACALL DISPLA Y8 ;顯示8 位數(shù)據(jù)

DISPLA Y8 ：MOV R0 ， # 01H ;置顯示位，從第0 位開始

MOV R1 ， # 50H ;置顯示數(shù)據(jù)首址

MOV R2 ， # 08H ;共8 位顯示

A GAIN ： CL R P1. 0

MOV A ，R0 ;顯示位

LCALL CHAN GE

MOV A ， @R1 ;取出顯示數(shù)據(jù)

LCALL CHAN GE ;輸出數(shù)據(jù)

SETB P1. 0

INC R0 ;指向下一位

INC R1 ;指向下一位顯示數(shù)據(jù)

DJNZ R2 ，A GAIN ;8 位未完，繼續(xù)

RET

CHAN GE ： MOV C ，ACC. 7 ; 改變位順序，對應(yīng)于接收位

MOV 0A0H ，C

MOV C ，ACC. 6

MOV 0A1H ，C

MOV C ，ACC. 5

MOV 0A2H ，C

MOV C ，ACC. 4

MOV 0A3H ，C

MOV C ，ACC. 3

MOV 0A4H ，C

MOV C ，ACC. 2

MOV 0A5H ，C

MOV C ，ACC. 1

MOV 0A6H ，C

MOV C ，ACC. 0

MOV 0A7H ，C

MOV A ，0A0H

MOV SBU F ，A （下轉(zhuǎn)P45圖3 8051 與MAX7219 組成的8 位L ED 顯示器）

JNB TI ， ＄ ;等待發(fā)送完畢

CL R TI ;清TI 標(biāo)志，允許再發(fā)

RET

（2） 硬件譯碼編程：

若采用B 碼譯碼顯示“HEL P7219”字符串，對應(yīng)的編碼分別為：0CH、0BH、0DH、0EH、07H、02H、01H、09H。8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)存50H開始的單元中，程序如下：

SHOW： CL R P1. 0 ;LOAD 置低

MOV A ， # 09H ;譯碼模式控制字

LCALL CHAN GE

MOV A ， # FFH ;B 碼硬件譯碼

SETB P1. 0 ; 置LOAD 為高， 鎖存硬件譯碼控制字

ACALL DISPLA YS ;顯示8 位數(shù)據(jù)