The MAX7219/MAX7221 are compact, serial input/output common-cathode display drivers that interface microprocessors (µPs) to 7-segment numeric LED displays of up to 8 digits, bar-graph displays, or 64 individual LEDs. Included on-chip are a BCD code-B decoder, multiplex scan circuitry, segment and digit drivers, and an 8x8 static RAM that stores each digit. Only one external resistor is required to set the segment current for all LEDs. The MAX7221 is compatible with SPI™, QSPI™, and MICROWIRE™, and has slew-rate-limited segment drivers to reduce EMI.
A convenient 4-wire serial interface connects to all common µPs. Individual digits may be addressed and updated without rewriting the entire display. The MAX7219/MAX7221 also allow the user to select code-B decoding or no-decode for each digit.
The devices include a 150µA low-power shutdown mode, analog and digital brightness control, a scan-limit register that allows the user to display from 1 to 8 digits, and a test mode that forces all LEDs on.
For applications requiring 3V operation or segment blinking, refer to the MAX6951 data sheet.
MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。MAX7219的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。
图1 MAX7219的外部引脚分配
图2 MAX7219的内部引脚分配
各引脚的功能为：
DIN：串行数据输入端
DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展
LOAD：装载数据输入
CLK：串行时钟输入
DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流
SEG A~SEG G DP 7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
MAX7219有下列几组寄存器：（如图3）
MAX7219内部的寄存器如图3，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。
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
（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，LED 0~5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）
用于设置LED是测试状态还是正常工作状态，当测试状态时（最低位 D0=1）各位显示全亮，正常工作状态(D0=0)。
各寄存器具体操作见驱动程序详解。
2 读写时序说明
MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。
要想与MAX7129通信，首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如图6。
图6 控制字（即地址及命令字节）
如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15~D12可以与操作无关，可以任意写入，D11~D8决定所选通的内部寄存器地址，D7~D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见图7。
由于51是8位单片机故需要分两次来送数据。具体操作见驱动程序详解。
图7 数据读写时序
3 电路原理图
电路原理图
电路原理图如图７，MAX7219与单片机的连接只需要3条线：LOAD（CS）片选引脚、CLK串行时钟引脚、DIN串行数据引脚。其中C1 为电源滤波电容，R1用来设置段电流。 MAX7219的PCB布线有些难度，作者可以提供画好的PCB给读者。有需要的读者请与作者联系。邮箱：zhaoliang_0801@dl.cn
图8 电路原理图
4 驱动程序
//管脚定义
sbit LOAD=P1^2; //MAX7219片选 12脚
sbit DIN=P1^1; //MAX7219串行数据 1脚
sbit CLK=P1^0; //MAX7219串行时钟 13脚
//寄存器宏定义
#define DECODE_MODE 0x09 //译码控制寄存器
#define INTENSITY 0x0A //亮度控制寄存器
#define SCAN_LIMIT 0x0B //扫描界限寄存器
#define SHUT_DOWN 0x0C //关断模式寄存器
#define DISPLAY_TEST 0x0F //测试控制寄存器
//函数声明
void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat);
void Initial(void);
//地址、数据发送子程序
void Write7219(unsigned char address,unsigned char dat)
{
unsigned char i;
LOAD=0; //拉低片选线，选中器件
//发送地址
for (i=0;i<8;i++) //移位循环8次
{
CLK=0; //清零时钟总线
DIN=(bit)(address&0x80); //每次取高字节
address<<=1; //左移一位
CLK=1; //时钟上升沿，发送地址
}
//发送数据
for (i=0;i<8;i++)
{
CLK=0;
DIN=(bit)(dat&0x80);
dat<<=1;
CLK=1; //时钟上升沿，发送数据
}
LOAD=1; //发送结束，上升沿锁存数据
}
//MAX7219初始化，设置MAX7219内部的控制寄存器
void Initial(void)
{
Write7219(SHUT_DOWN,0x01); //开启正常工作模式（0xX1）
Write7219(DISPLAY_TEST,0x00); //选择工作模式（0xX0）
Write7219(DECODE_MODE,0xff); //选用全译码模式
Write7219(SCAN_LIMIT,0x07); //8只LED全用
Write7219(INTENSITY,0x04); //设置初始亮度
}
测试程序
void main(void)
{
unsigned char i;
Initial(); //MAX7219初始化
while(1)
{
for(i=1;i<9;i++)
{
Write7219(i,i); //数码管显示1~8
}
}
}
典型应用电路：
