2024年10月25日发(作者：宰醉卉)
MAX7221
1 概述
MAX7221 是 Maxim（美信）公司专为 LED 显示驱动而设计生产的串行接口八位 LED 显 示
驱动芯片.该芯片包含有七段译码器、位和段驱动器、多路扫描器、段驱动电流调节器、亮度
脉宽调节器及多个特殊功能寄存器.
该芯片采用串行接口方式，可以很方便地和单片机相连，未经扩展最多可用于 8 位数码显
示或 64 段码显示.经实际使用发现，该芯片具有占用单片机 I/O 口少（仅三线）、显示多样、
可 靠性高、简单实用、编程灵活方便的特点.
2 MAX7221 功能简介
MAX7221 的功能特点
（1）10MHz 的串行接口；
（2）BCD 译码/非译码模式选择；
（3）耗电仅 150uA 的省电模式（显示关闭）；
（4）数字和模拟双重亮度控制；
（5）SPI、QSPI、Microwire 等多种串行接口；
（6）显示位数可方便地进行扩展.
MAX7221 引脚介绍（见图 1）
Din 脚，串行数据输入端，数据存入内部 16 位移位寄存器.
DIG0~DIG7 脚，8 位共阴极数码管的控制输入端，显示关闭时输出高电平.
GND 脚，接地端，4 和 9 脚都要接地.
CS 脚，片选输入端，当 CS=0 时，串行数据存入移位寄存器，当 CS 为上升沿时锁存最后
16 位数据.
CLK 脚，串行时钟输入端，最高频率 10MHz，在时钟上升沿数据移位存入内部移位寄存
器，当时钟下降沿时，数据由 Dout 输出，CLK 输入仅当 CS=0 时有效.
SEGA~SEGG，SEGDP 脚，数码管七段驱动和小数点驱动端，关闭显示时各段驱动输出为 高
电平.
收稿日期：2003－11－20
作者简介：张华林（1973－），男，福建诏安县人，讲师，学士
.
Iset 脚，连接到 Vdd 的电阻连接端，用来模拟设定各段驱动电流.
Vdd 脚，5V 正电压输入端.
Dout 脚，串行数据输出端，数据由 Din 输入，经 个时钟延迟后由 Dout 引脚输出，此引
脚用来扩展 MAX7221.
MAX7221 功能
串行数据输入和控制寄存器
串行数据输入输出时 CS 必须为低电平，串行数据由 Din 送入一个 16 位的数据包，并在每
个时钟上升沿时存入内部 16 位移位寄存器.数据经 个周期后，在时钟的下降沿由 Dout 引
脚输出.16 位数据 D0~D15 的排列见表 ~D7 包含数据，D8~D11 包含寄存器地址，D12~D15 为未
定义位，芯片最先接收 D15 位.控制寄存器的地址图见表 2.
表 1
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
X
X
X
X
地 址
表 2
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
数 据
地 址
D1
D0
寄存器
空操作
数字 0
数字 1
数字 2
数字 3
数字 4
数字 5
地 址
D15-
D11
D12
D10
D9
D8
HEX
CODE
寄存器
数字 6
数字 7
译码
亮度
显示位
省电
测试
D15-
D11
D10
D9
D8
D7
HEX
CODE
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
X7
X8
X9
XA
XB
XC
XF
省电模式
MAX7221 允许工作在省电模式（显示关闭，见表 3），在该模式下，供电电流可降低到 150uA.
器件在这种模式下上电时，250us 内即可进入正常工作模式.在测试状态下，省电模式被屏蔽.
表 3
模式
省电模式
正常操作
地
址
XC
XC
D7
X
X
D6
X
X
D5
X
X
D4
X
X
寄存器数据
D3
D2
X
X
X
X
D1
X
X
D0
0
1
译码/非译码模式
译码模式寄存器可以设置对每一位数字的 BCD 译码模式或非译码模式，寄存器的每一位
对应一个数字，高电平代表译码，低电平代表旁路译码器.见表 4.
当芯片处于译码模式时，数据位只有 D0~D3 有效，D4~D6 位为无效位，D7 为小数点位，
见表 5.
当芯片处于非译码模式时，数据 D0~D7 位对应 8 个笔划段，见表 6.
表 4
译码模式
0~7 不译码
0 译码
1~7 不译码
0~3 译码
4~7 不译码
0~7 译码
表 5
D7
0
D6
0
D5
0
寄存器数据
D4
D3
D2
0
0
0
D1
0
D0
0
HEX
CODE
00
01
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
显示字段
D
E
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0F
FF
7 段
D7
符号
0
1
2
D7
3
为
4
1
5
时
6
小
7
数
8
点
9
位
-
亮
E
H
L
P
blank
表 6
D4~D6
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
寄存器数据
D3
D2
D1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
DP
小
数
点
位
A
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
B
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
C
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
F
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
G
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
对应字段
D7
DP
D6
A
D5
B
寄存器数据
D4
D3
C
D
D2
E
D1
F
D0
G
亮度控制寄存器
本芯片允许由外加在 Vdd 和 Iset 之间的电阻 Rset 调节 LED 亮度，Rset 阻值至少为 ，
它也允许由亮度控制寄存器进行设置，通过设置每一笔划的扫描脉冲占空比达到调整亮度的目
的，见表 7.
扫描位数控制寄存器
扫描位数控制寄存器可以设置显示 1~8 位（见表 8），多路扫描器在显示 8 位时典型的扫
描频率为 800Hz.显示位数减少时，扫描频率上升为 8f/N（f 为扫描频率，N 为显示位数）.当
显 示位数为 3 位、2 位、1 位时，Rset 应至少增大为 15K、20K、40K.
表 7
占空比
1/16
2/16
3/16
4/16
5/16
6/16
7/16
8/16
9/16
10/16
11/16
12/16
13/16
14/16
15/16
15/16
表 8
D7
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D6
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D5
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D4
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
D2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
D1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
hexcode
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
XA
XB
XC
XD
XE
XF
扫描位数
扫描显示 1 位
扫描显示 2 位
扫描显示 3 位
扫描显示 4 位
扫描显示 5 位
扫描显示 6 位
扫描显示 7 位
扫描显示 8 位
D7
X
X
X
X
X
X
X
X
D6
X
X
X
X
X
X
X
X
D5
X
X
X
X
X
X
X
X
寄存器数据
D4
D3
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D2
0
0
0
0
1
1
1
1
D1
0
0
1
1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
HEX
CODE
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
显示测试模式和空操作模式
显示测试寄存器操作有两种模式：正常模式和显示测试模式（见表 9）.显示测试时屏蔽所
有功能设置，全部 8 位的每一笔划的扫描脉冲占空比均为 15/16.
空操作模式用于芯片扩展，后面的芯片要显示的数据经过前面的芯片时，前面的芯片应处
于空操作模式.
表 9
模式
正常操作
显示测试
D7
X
X
D6
X
X
D5
X
X
寄存器数据
D4
D3
X
X
X
X
D2
X
X
D1
X
X
D0
0
1
3 MAX7221 与 PIC 单片机的连接
MAX7221 与 PIC16C73 单片机的接口电路如图 2 所示，该电路是某型号打码机的显示部
分电路，U1、U2、U3 分别用来显示打码速度、打码碳带温度、打码位置.U1、U2、U3 共占用 7
个数码管，另有 4 个指示灯，分别为工作指示、测试指示、温度过高报警指示、碳带用完报警指
示.PIC 单片机的 RC3、RC4、RC5 分别接 MAX7221 的 CLK、DATAIN、CS 引脚.
本文介绍的显示电路应用于某型号打码机，经实践证明，其显示简单，运行可靠.该芯片还
可以广泛应用于段曲线显示、工业控制、LED 矩阵显示等.
Max7221
MAX7221
1
2
Din Dout
24
23
PIC16C73
24
Dout
S
E
G
A
S
E
G
B
S
E
G
C
S
E
G
D
S
E
G
E
S
E
G
F
S
E
G
G
14
A
SEGA
16
SEGB
A
B
C
D
E
F
G
D
P
3
22
4
DIG0 SEGD
21
5
DIG4 SEGDP
20
6
GND SEGE
19
7
DIG6 SEGC
DIG2 Vdd
18
8
9
DIG3
17
Iset DIG7 SEGG
16
10
11
GND SEGB
15
12
DIG5 SEGF
14
13
DIG1 SEGA
CS CLK
图1
B
SEGC
20
C
RC4
1
Din
SEGD
23
3
RC5
13
CLK
D
0123456
U
GGGGGGG
,
RC6
12
SEGE
21
CS
E
IIIIIII
2
SEGF
15
DDDDDDD
U
,
F
1
SEGG
U
G
17
SEGDP
22
DP
19
DIG0
2
Vdd
G0
0123456
DIG1
11
G1
GGGGGGG
18
Iset DIG2
6
G2
4
DIG3
7
BC
D
9
GND
GND
G3
LED2 LED4
DIG4
3
G4
DIG5
10
G5
A
DIG6
5
G6
DIG7
8
+5 LED1
LED3
图2
2024年10月25日发(作者：宰醉卉)
MAX7221
1 概述
MAX7221 是 Maxim（美信）公司专为 LED 显示驱动而设计生产的串行接口八位 LED 显 示
驱动芯片.该芯片包含有七段译码器、位和段驱动器、多路扫描器、段驱动电流调节器、亮度
脉宽调节器及多个特殊功能寄存器.
该芯片采用串行接口方式，可以很方便地和单片机相连，未经扩展最多可用于 8 位数码显
示或 64 段码显示.经实际使用发现，该芯片具有占用单片机 I/O 口少（仅三线）、显示多样、
可 靠性高、简单实用、编程灵活方便的特点.
2 MAX7221 功能简介
MAX7221 的功能特点
（1）10MHz 的串行接口；
（2）BCD 译码/非译码模式选择；
（3）耗电仅 150uA 的省电模式（显示关闭）；
（4）数字和模拟双重亮度控制；
（5）SPI、QSPI、Microwire 等多种串行接口；
（6）显示位数可方便地进行扩展.
MAX7221 引脚介绍（见图 1）
Din 脚，串行数据输入端，数据存入内部 16 位移位寄存器.
DIG0~DIG7 脚，8 位共阴极数码管的控制输入端，显示关闭时输出高电平.
GND 脚，接地端，4 和 9 脚都要接地.
CS 脚，片选输入端，当 CS=0 时，串行数据存入移位寄存器，当 CS 为上升沿时锁存最后
16 位数据.
CLK 脚，串行时钟输入端，最高频率 10MHz，在时钟上升沿数据移位存入内部移位寄存
器，当时钟下降沿时，数据由 Dout 输出，CLK 输入仅当 CS=0 时有效.
SEGA~SEGG，SEGDP 脚，数码管七段驱动和小数点驱动端，关闭显示时各段驱动输出为 高
电平.
收稿日期：2003－11－20
作者简介：张华林（1973－），男，福建诏安县人，讲师，学士
.
Iset 脚，连接到 Vdd 的电阻连接端，用来模拟设定各段驱动电流.
Vdd 脚，5V 正电压输入端.
Dout 脚，串行数据输出端，数据由 Din 输入，经 个时钟延迟后由 Dout 引脚输出，此引
脚用来扩展 MAX7221.
MAX7221 功能
串行数据输入和控制寄存器
串行数据输入输出时 CS 必须为低电平，串行数据由 Din 送入一个 16 位的数据包，并在每
个时钟上升沿时存入内部 16 位移位寄存器.数据经 个周期后，在时钟的下降沿由 Dout 引
脚输出.16 位数据 D0~D15 的排列见表 ~D7 包含数据，D8~D11 包含寄存器地址，D12~D15 为未
定义位，芯片最先接收 D15 位.控制寄存器的地址图见表 2.
表 1
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
X
X
X
X
地 址
表 2
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
数 据
地 址
D1
D0
寄存器
空操作
数字 0
数字 1
数字 2
数字 3
数字 4
数字 5
地 址
D15-
D11
D12
D10
D9
D8
HEX
CODE
寄存器
数字 6
数字 7
译码
亮度
显示位
省电
测试
D15-
D11
D10
D9
D8
D7
HEX
CODE
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
X7
X8
X9
XA
XB
XC
XF
省电模式
MAX7221 允许工作在省电模式（显示关闭，见表 3），在该模式下，供电电流可降低到 150uA.
器件在这种模式下上电时，250us 内即可进入正常工作模式.在测试状态下，省电模式被屏蔽.
表 3
模式
省电模式
正常操作
地
址
XC
XC
D7
X
X
D6
X
X
D5
X
X
D4
X
X
寄存器数据
D3
D2
X
X
X
X
D1
X
X
D0
0
1
译码/非译码模式
译码模式寄存器可以设置对每一位数字的 BCD 译码模式或非译码模式，寄存器的每一位
对应一个数字，高电平代表译码，低电平代表旁路译码器.见表 4.
当芯片处于译码模式时，数据位只有 D0~D3 有效，D4~D6 位为无效位，D7 为小数点位，
见表 5.
当芯片处于非译码模式时，数据 D0~D7 位对应 8 个笔划段，见表 6.
表 4
译码模式
0~7 不译码
0 译码
1~7 不译码
0~3 译码
4~7 不译码
0~7 译码
表 5
D7
0
D6
0
D5
0
寄存器数据
D4
D3
D2
0
0
0
D1
0
D0
0
HEX
CODE
00
01
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
显示字段
D
E
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0F
FF
7 段
D7
符号
0
1
2
D7
3
为
4
1
5
时
6
小
7
数
8
点
9
位
-
亮
E
H
L
P
blank
表 6
D4~D6
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
寄存器数据
D3
D2
D1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
DP
小
数
点
位
A
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
B
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
C
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
F
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
G
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
对应字段
D7
DP
D6
A
D5
B
寄存器数据
D4
D3
C
D
D2
E
D1
F
D0
G
亮度控制寄存器
本芯片允许由外加在 Vdd 和 Iset 之间的电阻 Rset 调节 LED 亮度，Rset 阻值至少为 ，
它也允许由亮度控制寄存器进行设置，通过设置每一笔划的扫描脉冲占空比达到调整亮度的目
的，见表 7.
扫描位数控制寄存器
扫描位数控制寄存器可以设置显示 1~8 位（见表 8），多路扫描器在显示 8 位时典型的扫
描频率为 800Hz.显示位数减少时，扫描频率上升为 8f/N（f 为扫描频率，N 为显示位数）.当
显 示位数为 3 位、2 位、1 位时，Rset 应至少增大为 15K、20K、40K.
表 7
占空比
1/16
2/16
3/16
4/16
5/16
6/16
7/16
8/16
9/16
10/16
11/16
12/16
13/16
14/16
15/16
15/16
表 8
D7
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D6
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D5
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D4
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
D2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
D1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
hexcode
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
XA
XB
XC
XD
XE
XF
扫描位数
扫描显示 1 位
扫描显示 2 位
扫描显示 3 位
扫描显示 4 位
扫描显示 5 位
扫描显示 6 位
扫描显示 7 位
扫描显示 8 位
D7
X
X
X
X
X
X
X
X
D6
X
X
X
X
X
X
X
X
D5
X
X
X
X
X
X
X
X
寄存器数据
D4
D3
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
D2
0
0
0
0
1
1
1
1
D1
0
0
1
1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
0
1
0
1
HEX
CODE
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
显示测试模式和空操作模式
显示测试寄存器操作有两种模式：正常模式和显示测试模式（见表 9）.显示测试时屏蔽所
有功能设置，全部 8 位的每一笔划的扫描脉冲占空比均为 15/16.
空操作模式用于芯片扩展，后面的芯片要显示的数据经过前面的芯片时，前面的芯片应处
于空操作模式.
表 9
模式
正常操作
显示测试
D7
X
X
D6
X
X
D5
X
X
寄存器数据
D4
D3
X
X
X
X
D2
X
X
D1
X
X
D0
0
1
3 MAX7221 与 PIC 单片机的连接
MAX7221 与 PIC16C73 单片机的接口电路如图 2 所示，该电路是某型号打码机的显示部
分电路，U1、U2、U3 分别用来显示打码速度、打码碳带温度、打码位置.U1、U2、U3 共占用 7
个数码管，另有 4 个指示灯，分别为工作指示、测试指示、温度过高报警指示、碳带用完报警指
示.PIC 单片机的 RC3、RC4、RC5 分别接 MAX7221 的 CLK、DATAIN、CS 引脚.
本文介绍的显示电路应用于某型号打码机，经实践证明，其显示简单，运行可靠.该芯片还
可以广泛应用于段曲线显示、工业控制、LED 矩阵显示等.
Max7221
MAX7221
1
2
Din Dout
24
23
PIC16C73
24
Dout
S
E
G
A
S
E
G
B
S
E
G
C
S
E
G
D
S
E
G
E
S
E
G
F
S
E
G
G
14
A
SEGA
16
SEGB
A
B
C
D
E
F
G
D
P
3
22
4
DIG0 SEGD
21
5
DIG4 SEGDP
20
6
GND SEGE
19
7
DIG6 SEGC
DIG2 Vdd
18
8
9
DIG3
17
Iset DIG7 SEGG
16
10
11
GND SEGB
15
12
DIG5 SEGF
14
13
DIG1 SEGA
CS CLK
图1
B
SEGC
20
C
RC4
1
Din
SEGD
23
3
RC5
13
CLK
D
0123456
U
GGGGGGG
,
RC6
12
SEGE
21
CS
E
IIIIIII
2
SEGF
15
DDDDDDD
U
,
F
1
SEGG
U
G
17
SEGDP
22
DP
19
DIG0
2
Vdd
G0
0123456
DIG1
11
G1
GGGGGGG
18
Iset DIG2
6
G2
4
DIG3
7
BC
D
9
GND
GND
G3
LED2 LED4
DIG4
3
G4
DIG5
10
G5
A
DIG6
5
G6
DIG7
8
+5 LED1
LED3
图2