基于MAX7219芯片的大尺寸LED数码显示驱动电路设计

来源：电子设计工程　作者：李长安李志勇等　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-06 11:48　

核心提示：Maxim公司的MAX7219芯片用于动态扫描显示驱动，芯片内有可存储显示信息的8x8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。它与通用微处理器有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芯片实现LED数码显示，具有电路紧凑、可节省CPU

Maxim公司的MAX7219芯片用于动态扫描显示驱动，芯片内有可存储显示信息的8x8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。它与通用微处理器有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芯片实现LED数码显示，具有电路紧凑、可节省CPU的I/O接口、芯片功能强大、编程简单等优点，得到了广大电路设计者认可。然而MAX7219的工作电压为5V，共阴极LED显示驱动，只适用于3.5V以下电压驱动的LED数码管，限制了其使用范围。

本文提出一种基于MAX7219芯片，具有扩展驱动能力的LED数码显示电路。主要应用在大尺寸、高亮度LED数码管的显示电路。

1、电路器件功能简介

1.1 MAX7219功能简介

MAX7219为24引脚芯片，如图1所示。有+5V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，供给显示器驱动电流；SET引脚外接电阻调整LED显示亮度；DIN（数据输入端）、CLK（时钟输入端）、LOAD（锁存信号）引脚，构成与通用微处理器3线串行线相连，接收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级联扩展显示。

16位数据采用串行移位接收方式，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内移位寄存器，当16位数据移入完毕，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示控制电路作用下实现动态显示。对MAX7219的控制操作很方便，其片内具有8个位寄存器和6个控制寄存器。位寄存器对应LED的具体显示内容，控制寄存器决定LED的工作方式。控制寄存器分别为：不工作方式寄存器、译码方式寄存器、亮度控制寄存器、扫描个数寄存器、关闭寄存器、显示测试寄存器。寄存器的操作格式为2字节的串行数据，第一个字节为寄存器地址，第二个字节为控制命令或待显示数据。

1.2 ULN2803驱动电路

ULN2803是摩托罗拉公司生产的具有高电压、大电流的8路达林顿驱动器，广泛应用于计算机、工业和消费类产品中。管脚连接见图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50V，驱动电流可达500mA，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，构成在每个感性负载两端并联一个续流二极管以防止反电势击穿器件。

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标准值为2.1V，极限值为2.5V；正向电流标准值为20mA，峰值为100mA；功耗40mW。正向电流If（20mA）是长时间静态驱动时的电流最大值，如果超过此值，将导致数码管寿命下降，甚至损坏。峰值电流Ipeak（100mA）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，单管脉冲电流一般选50mA，超过50mA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，否则会造成发光二极管器件损坏。(责任编辑：admin)

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