MAX7219驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管（Proteus仿真）

最近很多網(wǎng)友后臺(tái)詢問(wèn)Proteus仿真的內(nèi)容，借此機(jī)會(huì)我做了一個(gè)例子，跟大家分享一下，感興趣的可以后臺(tái)留言“MAX7219”可以得到完整的仿真工程，包括：

• Proteus原理圖，主芯片為STM32F103R6
• Keil 5代碼工程，使用的是庫(kù)函數(shù)的方式編程。

仿真實(shí)現(xiàn)的功能點(diǎn)：

• MAX7219芯片驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管；

• STM32和DS1302結(jié)合，獲得實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并顯示在數(shù)碼管上；

• 兩個(gè)LED指示系統(tǒng)的當(dāng)前的工作模式

  注意：鬧鐘的具體功能未實(shí)現(xiàn)，可自行設(shè)計(jì)添加。

• 全滅為默認(rèn)模式0，實(shí)時(shí)獲取時(shí)間并顯示；
• 左亮右滅為模式1，為設(shè)置時(shí)間模式，按前三個(gè)按鍵可以修改對(duì)應(yīng)的時(shí)分秒；
• 左滅右亮為模式2，為設(shè)置鬧鐘模式；

• 系統(tǒng)中共有四個(gè)按鍵，按鍵4為模式修改鍵。

本文重點(diǎn)介紹一下MAX7219芯片的使用方法，使用MAX7219芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，電路很簡(jiǎn)單，程序也不難，是理想的驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的芯片，DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的驅(qū)動(dòng)留著以后再介紹。

MAX7219簡(jiǎn)介

MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片，一片MAX7219可驅(qū)動(dòng)8個(gè)7段（包括小數(shù)點(diǎn)共8段）數(shù)字LED、LED條線圖形顯示器、或64個(gè)分立的LED發(fā)光二級(jí)管。

該芯片具有10MHz傳輸率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設(shè)置所有LED的段電流。

它的操作很簡(jiǎn)單，MCU只需通過(guò)模擬SPI三線接口就可以將相關(guān)的指令寫(xiě)入MAX7219的內(nèi)部指令和數(shù)據(jù)寄存器，同時(shí)它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼位。

此外它還支持多片7219串聯(lián)方式，這樣MCU就可以通過(guò)3根線（即串行數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。

各引腳的功能為：

DIN : 串行數(shù)據(jù)輸入端

DOUT : 串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級(jí)連擴(kuò)展

LOAD : 裝載數(shù)據(jù)輸入

CLK: 串行時(shí)鐘輸入

DIG0~DIG7: 8位LED位選線，從共陰極LED中吸入電流

SEG A~SEG G DP:  7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)

ISET：通過(guò)一個(gè)10K電阻和Vcc相連，設(shè)置段電流

時(shí)序圖分析

時(shí)序圖中我們要注意的地方：

• 發(fā)送數(shù)據(jù)期間Max7219_pinCS引腳要拉低；
• 發(fā)送數(shù)據(jù)，首先發(fā)送高位，即先發(fā)送兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的D15位，最后發(fā)送D0位；
• 在Max7219_pinCLK引腳上升沿的時(shí)候，送出數(shù)據(jù)。

由上面的分析，我們得到向MAX7219寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)如下：

//功能：向MAX7219寫(xiě)入字節(jié)
//入口參數(shù)：DATA
//出口參數(shù)：無(wú)
//說(shuō)明：
void Write_Max7219_byte(u8 DATA)         
{
 u8 i;    
 Max7219_pinCS=0;  
 for(i=8;i>=1;i--)
 { 
  Max7219_pinCLK=0;
  
  if(DATA&0x80)
  {
   Max7219_pinDIN = 1;
  }
  else
  {
   Max7219_pinDIN = 0;
  }  

  DATA=DATA<<1;
  Max7219_pinCLK=1;
 }
}

由于串行發(fā)送數(shù)據(jù)，每次發(fā)送兩個(gè)字節(jié)，即16位，串行數(shù)據(jù)格式如下：

所以我們封裝了一個(gè)完整的向MAX7219寫(xiě)入數(shù)據(jù)的函數(shù)，具體實(shí)現(xiàn)如下：

//功能：向MAX7219寫(xiě)入數(shù)據(jù)
//入口參數(shù)：address、dat
//出口參數(shù)：無(wú)
//說(shuō)明：
void Write_Max7219(u8 address,u8 dat)
{ 
    Max7219_pinCS=0;
 
    Write_Max7219_byte(address);
 
    Write_Max7219_byte(dat);
 
    Max7219_pinCS=1;
}

寄存器地址映射

MAX7219內(nèi)部的寄存器如下圖所示，主要有：譯碼控制寄存器、亮度控制寄存器、掃描界限寄存器、關(guān)斷模式寄存器、測(cè)試控制寄存器。

編程時(shí)只有正確操作這些寄存器，MAX7219才可正常工作。

• 譯碼控制寄存器【Decode Mode】（X9H）

MAX7219有兩種譯碼方式：B譯碼方式和不譯碼方式。

當(dāng)選擇不譯碼時(shí)，8個(gè)數(shù)據(jù)位分別一一對(duì)應(yīng)7個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)位；

B譯碼方式是BCD譯碼，直接送數(shù)據(jù)就可以顯示。

實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇B譯碼或是不譯碼方式。

MAX7219的譯碼控制寄存器

Code B Font

由上面兩個(gè)表對(duì)比我們可知，不譯碼方式下數(shù)字0應(yīng)該發(fā)送如下數(shù)據(jù)：

下面的仿真實(shí)例中，咱們使用的是B譯碼的方式，直接發(fā)送對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。

Write_Max7219(DECODE_MODE,0xff);       //選用全譯碼模式

由上分析，我們可知，如果我們想要讓第一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字2，則只需執(zhí)行如下語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)：

Write_Max7219(0x01, 0x02);

• 亮度控制寄存器【Intensity Register Format】（XAH）

共有16級(jí)可選擇，用于設(shè)置LED的顯示亮度，從0xX0~0xXF，0xXF最亮。

咱們仿真中使用的初始亮度如下：

Write_Max7219(INTENSITY,0x04); 

• 掃描界限寄存器【Scan-Limit Register Format】（XBH）

此寄存器用于設(shè)置顯示的LED的個(gè)數(shù)（1~8），比如當(dāng)設(shè)置為0xX4時(shí)，LED 0~5顯示。因?yàn)榉抡嬷性蹅冇昧?個(gè)數(shù)碼管，所以掃描界限寄存器設(shè)置如下：

Write_Max7219(SCAN_LIMIT,0x07);        //8只LED全用

原理圖

仿真使用的原理圖如下：

仿真結(jié)果

仿真過(guò)程中注意事項(xiàng)

1. 芯片的VCC、GND引腳不連，一般不影響仿真效果，可以看到STM32主芯片上的晶振、電源，DS1302芯片的電源和地引腳都未連對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，但是不影響仿真效果；
2. 代碼中的延時(shí)跟仿真中的延時(shí)不匹配，導(dǎo)致在真正硬件中使用的按鍵掃描代碼，在仿真過(guò)程中，點(diǎn)擊按鈕響應(yīng)的準(zhǔn)確度不高；
3. 主芯片的晶振頻率不能設(shè)置過(guò)高，否則數(shù)碼管顯示將嚴(yán)重閃爍。

說(shuō)實(shí)話，真心不喜歡Proteus，本文撰寫(xiě)過(guò)程中，遇到各種bug，幾度想放棄本文，后來(lái)總算是相對(duì)滿意的完成了仿真工作。

如果本文幫助了你，請(qǐng)幫忙點(diǎn)個(gè) “在看” ，小哈在此謝過(guò)各位了。

相對(duì)而言還是在硬件上直接實(shí)際操作比較爽。

本月剩下的幾天將圍繞咱們的本月活動(dòng) “智能風(fēng)扇” 來(lái)更新文章，大家敬請(qǐng)關(guān)注。

明天將開(kāi)始投票下個(gè)月的“每月活動(dòng)”內(nèi)容，感興趣的留意一下。

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