摘 要： max7219是一个采用3线串行接口的8位共阴极7段led显示驱动器。本文分析了max7219各个寄存器的功能，并结合max7219的工作时序，给出了max7219在motorola mc68hc908单片机系统中的一个应用实例。
关键词： mcu；max7219；led motorola mc68hc908

max7219工作时序及其寄存器
max7219是一个高性能的多位led显示驱动器，可同时驱动8位共阴极led或64个独立的led。其内部结构框图如图1所示，主要包括移位寄存器、控制寄存器、译码器、数位与段驱动器以及亮度调节和多路扫描电路等。
max7219采用串行接口方式，只需load、din、clk三个管脚便可实现数据传送。din管脚上的16位串行数据包不受load状态的影响，在每个clk的上升沿被移入到内部16位移位寄存器中。然后，在load的上升沿数据被锁存到数字或控制寄存器中。load必须在第16个时钟上降沿或之后，但在下一个时钟上升沿之前变高，否则数据将会丢失。din端的数据通过移位寄存器传送，并在16.5个时钟周期后出现在dout端，随clk的下降沿输出。max7219的操作时序如图2所示。
max7219的串行数据标记为d15~d0，其中低8位表示显示数据本身，最高的4位d15~d12未使用，寻址内部寄存器的地址位占用d11~d8，选择14个内部寄存器，见表1。

图1 max7219内部结构框图

图2 max7219的数据传送时序
max7219内部具有14个可寻址数字和控制寄存器。其中的8个数字寄存器由一个片内8×8双端口sram实现。它们可直接寻址，因此可对单个数进行更新并且通常只要v+超过2v数据就可保留下去。除8个数位寄存器之外，还有无操作、译码方式、亮度调整、扫描位数、睡眠模式和显示器测试6个控制寄存器。
无操作寄存器用于多片max7219级联，在不改变显示或不影响任意控制寄存器条件下，它允许数据从din传送到dout。
睡眠模式控制寄存器用于节省电源消耗，延长显示器的使用寿命。当睡眠模式控制寄存器控制字节中的最低位d0=0时，为睡眠模式；d0=1时，为正常操作模式。上电时所有的控制寄存器都复位，显示器都熄灭，芯片进入睡眠模式。睡眠模式下的各个寄存器保留原数据而不更新，消耗的电流少于250ma。
显示器测试寄存器有正常与测试两种设定模式，数据字节的d0位置0为正常模式，d0置1为测试模式。测试时以31/32或15/16的占空比扫描全部数位段，使得所有显示器的所有段以最大的亮度点亮。

图3 显示器与寄存器数据位的对应关系

译码方式控制寄存器可以设置每个数位工作于bcd译码方式，或者非译码方式，控制字节的8位正好对应8个数位，该位为1表示该数位工作于bcd码方式，为0表示该数位工作于非译码方式。当采用代码bcd译码方式时，对10个数字“0~9”和5个字符“-，e，h，l，p”，译码器仅针对数字寄存器中数据的低四位d3~d0，而不考虑d6~d4位。设置小数点(seg dp)的d7与编码方式，点亮时，d7置"1"，熄灭时，d7置“0”即可。表2是bcd码的字符编码。
当选择不译码方式时，数据位d7~d0对应于led的段线如图3所示。
显示器的亮度可以通过模拟与数字两种方式进行调整，模拟方式是在vcc与iset引脚之间外接一个电阻rset，这时段驱动器提供的峰值电流约为iset引脚电流的100倍，调整该电阻的大小即可改变显示器亮度，电阻的最小值为9.53kw，此时提供的段驱动电流典型值为40ma。
亮度的数字化调整是使用亮度调整寄存器，此时芯片内启用一个脉宽调制器，它受亮度调整寄存器低半字节d3~d0的控制，产生16种占空比不同的输出脉冲，形成16级亮度调整，此时以rset设定峰值电流。寄存器数据为×0h时，脉冲占空比为1/32，表示max7219驱动的段点亮时间仅为整周期的1/32，这是最暗的情况。数据从×0h变化到×fh，表示脉冲占空比由1/32变化到31/32 (注意这里的分子只有奇数)，此时扫描消隐期按比例递减，亮度线性递增。因此寄存器数据为×fh时最亮，消隐期仅为1/32。

图4 max7219应用连接图

max7219有驱动8个数码管的能力，但实际应用中不一定恰好是8个。扫描位数寄存器用于设置显示器数码管的实际扫描个数，由扫描位数寄存器的d2~d0设定，其数据为×0h时，表示仅扫描数位0，数据为01h时，扫描数位0与数位1，如此类推，直至数据为×7h，表示8个全扫描。8个全部扫描时，扫描速率为800hz，只扫描n个时，扫描速率为8fosc/n。应注意扫描的位数变化对亮度有明显影响。当扫描的数码管等于或少于3个时，单个数位驱动器将消耗较大的功率，因而必须依据使用的数码管实际数量调整电阻rset的大小，限制消耗的电流。
显示器测试寄存器有正常与测试两种设定模式，数