Maxim公司的MAX7219芯片用于動態(tài)掃描顯示驅(qū)動，芯片內(nèi)有可存儲顯示信息的8x8靜態(tài)RAM、動態(tài)掃描電路以及段、位驅(qū)動器。它與通用微處理器有3根串行線相連，最多可驅(qū)動8個共陰數(shù)碼管或64個發(fā)光二極管。采用MA電感生產(chǎn)廠家X7219芯片實現(xiàn)LED數(shù)碼顯示，具有電路緊湊、可節(jié)省CPU的I／O接口、芯片功能強大、編程簡單等優(yōu)點，得到了廣大電路設計者認可。然而MAX7219的電感器制作工作電壓為5 V，共陰極LED顯示驅(qū)動，只適用于3.5 V以下電壓驅(qū)動的LED數(shù)碼管，限制了其使用范圍。
本文提出一種基于MAX7219芯片，具有擴展驅(qū)動能力的LED數(shù)碼顯示電路。主要應用在大尺寸、高亮度LED數(shù)碼管的顯示電路。
1 電路器件功能簡介
1.1 MAX7219功能簡介
MAX7219為24引腳芯片，如圖1所示。有+5 V電源和2個GND引腳；DIG 0～DIG 7引腳為8位數(shù)字驅(qū)動線，輸出位選信號；SEG A～SEG G和SEG DP引腳為LED 7段驅(qū)動線和小數(shù)點線，供給顯示器驅(qū)動電流；SET引腳外接電阻調(diào)整LED顯示亮度；DIN（數(shù)據(jù)輸入端）、CLK（時鐘輸入端）、LOAD（鎖存信號）引腳，構(gòu)成與通用微處理器3線串行線相連，接收的數(shù)據(jù)和命令格式為16位數(shù)據(jù)包；DOUT引腳是串行數(shù)據(jù)輸出端口，用于多片MAX7219級聯(lián)擴展顯示。工字電感
圖1 MAX7219的引腳分布
16位數(shù)據(jù)采用串行移位接收方式，即單片機將16位二進制數(shù)逐位發(fā)送到DIN端。在CLK上升沿到來前準備就緒，CLK的每個上升沿將一位數(shù)據(jù)移入MAX7219內(nèi)移位寄存器，當16位數(shù)據(jù)移入完畢，在LOAD引腳信號上升沿將16位數(shù)據(jù)裝入MAX7219內(nèi)的相應位置，在MAX7219內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下實現(xiàn)動態(tài)顯示。對MAX7219的控制操作很方便，其片內(nèi)具有8個位寄存器和6個控制寄存器。位寄存器對應LED的具體顯示內(nèi)容，控制寄存器決定LED的工作方式?？刂萍拇嫫鞣謩e為：不工作方式寄存器、譯碼方式寄存器、亮度控制寄存器、掃描個數(shù)寄存器、關閉寄存器、顯示測試寄存器。寄存器的操作格式為2字節(jié)的串行數(shù)據(jù)，第一個字節(jié)為寄存器地址，第二個字節(jié)為控制命令或待顯示數(shù)據(jù)。
1.2 ULN2803驅(qū)動電路
ULN2803是摩托羅拉公司生產(chǎn)的具有高電壓、大電流的8路達林頓驅(qū)動器，廣泛應用于計算機、工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。管腳連接見圖2所示，引腳1～8為8路輸入端，TTL電平驅(qū)動，引腳11～18為對應的8路集電極開路輸出口，上掛負載，最大工作電壓50 V，驅(qū)動電流可達500 mA，引腳10為COM端，當上掛電阻性負載時，引腳10開路；當上掛電感性負載時，引腳10接負載電源，構(gòu)成在每個感性負載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管以防止反電勢擊穿器件。模壓電感
圖2 ULN2803管腳連接
1.3 大尺寸數(shù)碼管特性
圖3是型號80011B共陽高亮紅色8英寸數(shù)碼管各字段的組成。A～G 7個段都是由8只發(fā)光二極管串、并聯(lián)而成；DP是小數(shù)點，由3只發(fā)光二極管并聯(lián)而成。單個發(fā)光二極管的正向電壓標準值為2.1 V，極限值為2.5 V；正向電流標準值為20 mA，峰值為100 mA；功耗40 mW。正向電流If（20 mA）是長時間靜態(tài)驅(qū)動時的電流最大值，如果超過此值，將導致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。峰值電流Ipeak（100 mA）是動態(tài)驅(qū)動時的脈沖電流最大值。80011B的A～G字段的導通電壓為10.5～12.5 V，單管脈沖電流一般選50 mA，超過50 mA后其亮度就不與電流成比例增加了。DP小數(shù)點要串接限流電阻，否則會造成發(fā)光二極管器件損壞。
圖3 80011B各字段的組成
2 大尺寸LED數(shù)碼顯示驅(qū)動電路設計
2.1 電路組成與原理
MAX7219工作時，在內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下，實現(xiàn)動態(tài)顯示。DIG0～DIG7引腳接8位數(shù)碼管的公共端，其信號時序見圖4。當輸出數(shù)碼管位選信號DIG0～DIG7某位為 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
