1、MAX7219介绍
MAX7219是一种高集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，可实现微处理器与7段码的接口，可以显示8位或64位单一LED。芯片上包括BCD码译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器、内含8×8位静态RAM，用于存放显示数据。只需外接一个电阻就可为所有的LED提供段电流。
MAX7219的三线串行接口适用于所有微处理器，单一位数据可被寻址和修正，无需重写整个显示器。MAX7219具有软件译码和硬件译码两种功能，软件译码是根据各段笔划与数据位的对应关系进行编码，硬件译码采用BCD码（简称B码）译码。MAX7219工作模式包括150μA低压电源关闭模式、模拟数字亮度控制、限扫寄存器（允许用户从第1位数字显示到第8位）及测试模式（点亮所有LED）。
2、MAX7219引脚功能
MAX1279引脚排列如图1所示，
图1 MAX1279引脚排列图
引脚功能：
DIN：串行数据输入端。当CLK为上升沿时，数据存入内部的16位寄存器
DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展
LOAD：装载数据输入，在装载的上升沿，串行输入的最后一个16位数据被锁存。
CLK：串行时钟输入，其最大工作频率可达10MHz。时钟上升沿是数据输入，时钟下降时数据从串行数据输出口输出
DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流
SEGA~SEGGDP7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
GND：地线
V+：电源
3、MAX7219的功能框图
图2 MAX7219的功能框图
串行输入数据在时钟上升沿时移入内部的16位移位寄存器，在装载的上升沿时数据被锁存在每一位或寄存器中。装载信号必须在第16个时钟上升沿发生时或之后达到高电平，但要在下一个时钟的上升沿和数据丢失之前到达。串行输入数据通过移位寄存器传输，在以后数据输出的16.5个时钟循环出现，数据在时钟的下降沿记录下来。数据各位记录为D0～D15（如表2所列），D8～D11为移位寄存器地址，D0～D7为数据，D12～D15是无关位。第一位接收到的位是最高位D15。D7为数据最高有效位，D0为数据最低有效位。
4、MAX7219控制字
MAX7219有14个可寻址的控制字寄存器（如表3），控制字寄存器由芯片的8×8双端口SRAM识别，SRAM直接寻址，这样单一的位能被更改或保留，条件是电源电压明显大于2V。控制字寄存器包括译码模式、显示强度、扫描限制（被扫描位的个数）、关闭模式、显示测试（点亮所有的LED）。另外还有一个空操作寄存器，该寄存器允许数据从DIN直送DOUT，在设备串接情况下，不会改变显示或影响任何控制寄存器。
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
当选择软件译码方式时，数据D7～D0对应的MAX7219码的各段笔划如表5所列。当工作于硬件（B码）译码模式时，译码器只选择数据寄存器中较低的几位（D3～D0），不考虑D4～D6位。D7位显示十进制小数点，独立于译码器，当D7=1时，十进制小数DP点亮。字符0～9对应的16进制码为×0～×9，字符-、E、H、L、P和消隐分别对应的16进制码为×A～×F。
（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，LED0~5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）
显示检测寄存器有两种操作模式：一般测试和显示测试。显示测试模式时所有的LED点亮，方法是将所有控制字寄存器（包括关闭寄存器）置成无效。在显示测试模式下扫描8位的串行接口8位LED显示驱动器MAX7219工作周期是31/32。正常测试的16进制码为×0，显示测试的16进制码为×1。
（6）空操作寄存器
空操作寄存器在MAX7219串接时使用，把所有芯片的LOAD端连在一起，并将DOUT连接到下一个MAX7219的DIN上。DOUT是CMOS输出，可以驱动后边的串接MAX7219。例如，4个MAX7219串联，然后写第4个片子，再送入设想的16位字，紧跟3个空操作码（×0××），当LOAD升高时，所有装置的数据被锁存，前3个芯片接到空操作命令，第4个芯片接到设想的数据。
5、 应用实例
图3 为8051 与MAX7219 接口组成的8位L ED 硬件扫描动态显示器。假如使显示器显示出“HEL P7219”， 软件译码和硬件译码的具体实现方法如下。
（1） 软件译码编程：
先找出各字符的编码，根据a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 各段与数据位的对应关系，可得： H 中a 、d 段为0 ， 。其余为1 ，即00110111 或37H ，同样E、L 、P 、7、2、1、9 的编码分别为4FH、0EH、67H、70H、6DH、30H、73H。将HEL P7219 字符编码分别存入8051 地址为50H 单元（片内RAM存放显示数据的8 个字节单元首地址） 。显示器最左边一位为第一位，R0 为对应的显示位，R1 为显示数据单元地址，R2 为显示位数，共8 位。因8051 串行输出的时序顺序为将一字节的最低位最先送出， 而MAX7219 的时序顺序为将接收到的第一位当作该一字节数据的最高位， 所以需要改变送出位的顺序。
程序如下：
SHOW： CL R P1. 0 ;LOAD 置低
MOV A ， # 09H ;译码模式控制字
LCALL CHAN GE
MOV A ， # 00H ;软件译码
LCALL CHAN GE
SETB P1. 0 ; 置LOAD 为高， 锁存软件译码控制字
ACALL DISPLA Y8 ;显示8 位数据
DISPLA Y8 ：MOV R0 ， # 01H ;置显示位，从第0 位开始
MOV R1 ， # 50H ;置显示数据首址
MOV R2 ， # 08H ;共8 位显示
A GAIN ： CL R P1. 0
MOV A ，R0 ;显示位
LCALL CHAN GE
MOV A ， @R1 ;取出显示数据
LCALL CHAN GE ;输出数据
SETB P1. 0
INC R0 ;指向下一位
INC R1 ;指向下一位显示数据
DJNZ R2 ，A GAIN ;8 位未完，继续
RET
CHAN GE ： MOV C ，ACC. 7 ; 改变位顺序，对应于接收位
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 （下转P45图3 8051 与MAX7219 组成的8 位L ED 显示器）
JNB TI ， ＄ ;等待发送完毕
CL R TI ;清TI 标志，允许再发
RET
（2） 硬件译码编程：
若采用B 码译码显示“HEL P7219”字符串，对应的编码分别为：0CH、0BH、0DH、0EH、07H、02H、01H、09H。8 个数据字节存50H开始的单元中，程序如下：
SHOW： CL R P1. 0 ;LOAD 置低
MOV A ， # 09H ;译码模式控制字
LCALL CHAN GE
MOV A ， # FFH ;B 码硬件译码
SETB P1. 0 ; 置LOAD 为高， 锁存硬件译码控制字
ACALL DISPLA YS ;显示8 位数据