Maxim公司的MAX7219芯片用于动态扫描显现驱动，芯片内有可存储显现信息的8x8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。它与通用微处置器有3根串行线相连，最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。采用MAX7219芯片完成LED数码显现，具有电路紧凑、可俭省CPU的I／O接口、芯片功用强大、编程简单等优点，得到了广阔电路设计者认可。但是MAX7219的工作电压为5 V，共阴极LED显现驱动，只适用于3.5 V以下电压驱动的LED数码管，限制了其运用范围。

本文提出一种基于MAX7219芯片，具有扩展驱动才能的LED数码显现电路。主要应用在大尺寸、高亮度LED数码管的显现电路。

1 电路器件功用简介

1.1 MAX7219功用简介

MAX7219为24引脚芯片，如图1所示。有+5 V电源和2个GND引脚；DIG 0～DIG 7引脚为8位数字驱动线，输出位选信号；SEG A～SEG G和SEG DP引脚为LED 7段驱动线和小数点线，供应显现器驱动电流；SET引脚外接电阻调整LED显现亮度；DIN（数据输入端）、CLK（时钟输入端）、LOAD（锁存信号）引脚，构成与通用微处置器3线串行线相连，接纳的数据和命令格式为16位数据包；DOUT引脚是串行数据输出端口，用于多片MAX7219级联扩展显现。

图1 MAX7219的引脚散布

16位数据采用串行移位接纳方式，即单片机将16位二进制数逐位发送到DIN端。在CLK上升沿到来前准备就绪，CLK的每个上升沿将一位数据移入MAX7219内移位存放器，当16位数据移入终了，在LOAD引脚信号上升沿将16位数据装入MAX7219内的相应位置，在MAX7219内部硬件动态扫描显现控制电路作用下完成动态显现。对MAX7219的控制操作很便当，其片内具有8个位存放器和6个控制存放器。位存放器对应LED的详细显现内容，控制存放器决议LED的工作方式。控制存放器分别为：不工作方式存放器、译码方式存放器、亮度控制存放器、扫描个数存放器、关闭存放器、显现测试存放器。存放器的操作格式为2字节的串行数据，第一个字节为存放器地址，第二个字节为控制命令或待显现数据。

1.2 ULN2803驱动电路

ULN2803是摩托罗拉公司消费的具有高电压、大电流的8路达林顿驱动器，普遍应用于计算机、工业和消费类产品中。管脚衔接见图2所示，引脚1～8为8路输入端，TTL电平驱动，引脚11～18为对应的8路集电极开路输出口，上挂负载，最大工作电压50 V，驱动电流可达500 mA，引脚10为COM端，当上挂电阻性负载时，引脚10开路；当上挂电感性负载时，引脚10接负载电源，构成在每个理性负载两端并联一个续流二极管以避免反电势击穿器件。

图2 ULN2803管脚衔接

1.3 大尺寸数码管特性

图3是型号80011B共阳高亮红色8英寸数码管各字段的组成。A～G 7个段都是由8只发光二极管串、并联而成；DP是小数点，由3只发光二极管并联而成。单个发光二极管的正向电压规范值为2.1 V，极限值为2.5 V；正向电流规范值为20 mA，峰值为100 mA；功耗40 mW。正向电流If（20 mA）是长时间静态驱动时的电流最大值，假如超越此值，将招致数码管寿命降落，以至损坏。峰值电流Ipeak（100 mA）是动态驱动时的脉冲电流最大值。80011B的A～G字段的导通电压为10.5～12.5 V，单管脉冲电流普通选50 mA，超越50 mA后其亮度就不与电流成比例增加了。DP小数点要串接限流电阻， 芯片采购平台否则会形成发光二极管器件损坏。

图3 80011B各字段的组成

2 大尺寸LED数码显现驱动电路设计

2.1 电路组成与原理

MAX7219工作时，在内部硬件动态扫描显现控制电路作用下，完成动态显现。DIG0～DIG7引脚接8位数码管的公共端，其信号时序见图4。当输出数码管位选信号DIG0～DIG7某位为低电平常，段码线SEGA～SEGG和SEGDP输出数据为所要显现段码，并驱动共阴极LED，完成8位数码管动态循环显现。

图4 DIG0～DIG7引脚信号时序

图5为8位共阳LED数码显现电路，图中MAX7219引脚DIG0～DIG7位码线分别接8片74LS273锁存器11（CP）脚锁存控制端，相当于片选信号；段码线SEGA～SEGG和SEGDP以数据总线方式接在8片74LS273触发器器的D0～D7输入端；当DIG0～DIG7片选信号某一位是低电平常，数据总线D0～D7为对应的段码数据；当片选信号11（CP）脚有一个上升沿，立刻锁存输入脚的电平状态，并立刻呈如今输出脚Q0～Q7上锁存：DIG0～DIG7片选低电平信号循环扫描，将要显现的数据段码，分别送入对应的触发器锁存。

图5 8位共阳LED数码显现电路

ULN2803接纳74LS273锁存器输出信号，完成对数码管的驱动显现。ULN2803集电极开路输出口上挂共阳数码管的段码引脚，共阳数码管公共引脚接电源正极。当74LS273锁存器输出高电平常，ULN2803驱动数码管对应段码亮，反之灭。

2.2 电路几点阐明

1）数码管显现方式

MAX7219在内部硬件动态扫描显现控制电路作用下，完成LED数码管动态显现。在本电路中采用74LS273触发器锁存各数码管的段码驱动信号，当MAX7219动态扫描完成一个周期后，可经过微处置器，控制MAX7219工作在休眠状态，即不工作方式。此时数码管为静态显现方式，经过74LS273锁存的数据，由ULN2803驱动数码管显现。电路完成MAX7219间歇工作，只要在数码管显现改动的状况下，启动MAX7219工作，完成数据更新锁存后，进入不工作状态，以俭省功耗。

2）数码管亮度控制

图5中的数码管供电电压为最大电压12.5 V，经过微处置器输出脉宽调制信号PWM，控制PMOS管，调整数码管供电电压，完成数码管亮度控制。由于数码管供电电压为最大允许电压，进步了数码管工作的平安系数，采用占空比调整数码管亮度，牢靠、便当。同时取消了A～G字段的限流电阻，降低了功耗。

3 完毕语

基于MAX7219芯片的大尺寸LED数码显现驱动电路，保存MAX7219的运用优点的同时，完成了在显现电路作用下的大尺寸数码管的动态显现，另外驱动电路可经过微处置器输出的脉宽调制信号PWM，完成数码管得两度可调。经实验测试证明该电路工作性能稳定，具有很高的适用价值。

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