代码收藏家技术教程 2023-12-18

使用STM32和MAX7219控制点阵屏及级联配置详解

本文仅仅针对如何使用STM32通过使用MAX7219对点阵屏的控制和级联，提供相应的程序说明和简单的芯片说明，具体的芯片说明请查找数据手册（找淘宝商家要最简单）

一、芯片简单介绍

1.芯片管脚配置

1.1管脚描述

2.时序图

2.1数据格式

二、如何使用

1.单字节写入函数

2.芯片初始化

3.显示函数

三、级联说明

一、芯片简单介绍

1.芯片管脚配置

1.1管脚描述

管脚	名称	功能
1	DIN	串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的16 位寄存器。
2,3,5-8,10,11	DIG 0–DIG 7	八个数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时 7219 此管脚输出高电平，7221 呈现高阻抗。
4,9	GND	地线（4 脚和9 脚必须同时接地）
12	LOAD (MAX7219)	载入数据。连续数据的后16 位在LOAD 端的上升沿时被锁定。
12	CS (MAX7221)	片选端。该端为低电平时串行数据被载入移位寄存器。连续数据的后16 位在cs 端的上升沿时被锁定。
13	CLK	时钟序列输入端。最大速率为10MHz.在时钟的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从DOUT 端输出。对MAX7221 来说，只有当cs 端为低电平时时钟输入才有效。
14-17,20-23	SEG A–SEG G, DP	7 段和小数点驱动，为显示器提供电流。当一个段驱动关闭时，7219 的此端呈低电平，7221 呈现高阻抗。
18	SET	通过一个电阻连接到VDD 来提高段电流。
19	V+	正极电压输入，+5V
24	DOUT	串行数据输出端口，从DIN 输入的数据在16.5 个时钟周期后在此端有效。当使用多个MAX7219/MAX7221 时用此端方便扩展。

2.时序图

通过三线控制，当CS拉低时开始传输数据，CLK由低变高时的DIN引脚的高低代表1和0。当CS由0变1时，数据将存入芯片内部。

2.1数据格式

数据格式上图所示，一帧数据由2部分组成，高8位是地址，低8位是数据。地址由0到15，分别对应数据寄存器和控制寄存器如下图所示：

具体内容参考官方数据手册，关于芯片内部这里只做简单的描述，主要会用就行。

二、如何使用

我使用的是共阴极点阵屏，配合寄存器图可知，其实Digit0~7控制的就是点阵屏的第1~8行，当给Digit命令后，相当于拉低电平了，那么这一行都是低电平，只要列是高，那么灯就会亮，所以根据这个特性编写程序。

1.单字节写入函数

编程的第一步便是通过时序图编写一个写入函数程序如下。

/*3个引脚的控制宏定低    位带操作*/
#define MAX7219_DIN PBout(5)
#define MAX7219_CS 	PBout(6)
#define MAX7219_CLK PBout(7)

void MAX7219_Write_byte(uint8_t data)//单字节写入
{
	uint8_t i=0;
	MAX7219_CS=0;//为了防止CS没有拉低，所以每次写都拉低
	for(i=8;i>0;i--)
	{
		MAX7219_CLK=0;
		if(data&0x80)//高位先行
		{
			MAX7219_DIN=1;
		}
		else
		{
			MAX7219_DIN=0;
		}
		data=data<<1;//最高位左移以为 次高位变最高位
		MAX7219_CLK=1;
	}
}

基本单字节函数完成后，为了方便使用，所以利用单字节写入函数写一个写入命令函数，如下：

void MAX7219_Write_Command(uint8_t addr,uint8_t data)//写命令
{
	MAX7219_Write_byte(addr);//寄存器地址
	MAX7219_Write_byte(data);//需要写入的数据
}

2.芯片初始化

首先初始化芯片的几个控制寄存器，程序如下

/************宏定义方便修改和观察*******************/
#define LEDCOUNT 	4///点阵屏的个数  我用的4连屏
#define DECODEMODE 		0X09	//编码模式
#define INTENSITY  		0X0A	//亮度
#define SCANLIMT		0x0B	//扫描寄存器个数
#define SHUTDOWN   		0X0C	//关闭寄存器
#define DISPLAYTEST		0X0F	//显示测试
/*************************************************/
void MAX7219_INIT(void)
{
	uint8_t i=0;
	GPIO_Config();
	MAX7219_CS=0;
	for(i=0;i<LEDCOUNT;i++)
	{
		MAX7219_Write_Command(DECODEMODE,0X00);
        /*译码寄存器：1使用BCD码   0不使用（数码管的话建议用BCD码）*/
	}
	MAX7219_CS=1;//这里发送4次后CS拉高，那么4个点阵屏都收到数据，然后加载到寄存器中
	MAX7219_CS=0;
	for(i=0;i<LEDCOUNT;i++)
	{
		MAX7219_Write_Command(INTENSITY,0X01);
        /*亮度控制：0x01~0x0F  1是最暗  0xFs是最亮*/
	}
	MAX7219_CS=1;
	MAX7219_CS=0;
	for(i=0;i<LEDCOUNT;i++)
	{
		MAX7219_Write_Command(SCANLIMT,0X07);
        /*点阵屏的行数  数码管的段位  0是1行，7是8行*/
	}
	MAX7219_CS=1;
	MAX7219_CS=0;
	for(i=0;i<LEDCOUNT;i++)
	{
		MAX7219_Write_Command(SHUTDOWN,0X01);
        /*掉电模式：0掉电模式  1正常模式*/
	}
	MAX7219_CS=1;
	
		for(i=0;i<LEDCOUNT;i++)
	{
		MAX7219_Write_Command(DISPLAYTEST,0X00);
        /*显示寄存器：0普通模式   1测试模式*/
	}
	MAX7219_CS=1;
	
}

3.显示函数

初始化完成后就可以进行显示了，显示函数如下：

/*字库定义的字库 */
 const u8 _4x7Num[10][8]={
	 {0x0f,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x0f,0x00},//0
	 {0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00},//1
	 {0x0f,0x01,0x01,0x0f,0x08,0x08,0x0f,0x00},//2
	 {0x0f,0x01,0x01,0x0f,0x01,0x01,0x0f,0x00},//3
	 {0x09,0x09,0x09,0x0f,0x01,0x01,0x01,0x00},//4
	 {0x0f,0x08,0x08,0x0f,0x01,0x01,0x0f,0x00},//5
	 {0x0f,0x08,0x08,0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x00},//6
	 {0x0f,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x00},//7
	 {0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x00},//8
	 {0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x01,0x01,0x0f,0x00}//9
 };
for(i=1;i<9;i++)//点阵屏的第1行到第8行
{
	MAX7219_CS=0;   
	for(j=0 ; j< 4; j++)//因为有4个点阵屏，所以同一行需要发4次
	{   
		switch(j)//用switch只是为了方便看而已
		 {
		  case 0:
		       MAX7219_Write_byte(i);            
		       MAX7219_Write_byte(_4x7Num[5][i-1]);
               //控制列的高低电平，行为低电平了，所以列为1时灯亮，如数据为
               //0xF0 那么这一行就是4个亮4个灭
		       break;
		   case 1:
			    MAX7219_Write_byte(i);			  
				MAX7219_Write_byte(_4x7Num[6][i-1]);
		        break;
		    case 2:
				MAX7219_Write_byte(i);			  
				MAX7219_Write_byte(_4x7Num[7][i-1]);
		        break;
		     case 3:
				MAX7219_Write_byte(i);			  
				MAX7219_Write_byte(_4x7Num[8][i-1]);
		        break;         
		   }
	   }
   	 MAX7219_CS=1;
}

三、级联说明

MAX7219的芯片有一个特点就是当CS产生上升沿后，才会将数据保存到寄存器中，而已当超过16位后，再传输一位的时候就会从OUT那溢出以为到下一个点阵屏的max7219的IN中，下表为示意图，第一次发送数据，此时数据在MAX7219①中，如表格中①所示此时CS不拉高继续发送数据，当在发送一个位时，比如0，此时的数据如表格中②所示，那么第一次发送的最高位就会溢出到max7219②中，依此类推，当再发送一个位，比如1，那么如表格中③所示。即当方法第一个16位数据时，数据会在第一个MAX7219中，如果CS拉高，那么寄存器将保存数据，如果没有拉高，当再发送2个字节的数据时，第一个2个字节的数据将被推到第二个MAX7219中，依此类推。