MAX7219驱动数码管（Proteus仿真）

最近很多网友后台询问Proteus仿真的内容，借此机会我做了一个例子，跟大家分享一下，感兴趣的可以后台留言“MAX7219”可以得到完整的仿真工程，包括：

• Proteus原理图，主芯片为STM32F103R6
  
• Keil 5代码工程，使用的是库函数的方式编程。
  

仿真实现的功能点：

• MAX7219芯片驱动8个数码管；

• STM32和DS1302结合，获得实时时钟，并显示在数码管上；

• 两个LED指示系统的当前的工作模式

  注意：闹钟的具体功能未实现，可自行设计添加。

• 全灭为默认模式0，实时获取时间并显示；
  
• 左亮右灭为模式1，为设置时间模式，按前三个按键可以修改对应的时分秒；
  
• 左灭右亮为模式2，为设置闹钟模式；
  

• 系统中共有四个按键，按键4为模式修改键。

本文重点介绍一下MAX7219芯片的使用方法，使用MAX7219芯片驱动数码管，电路很简单，程序也不难，是理想的驱动数码管的芯片，DS1302实时时钟芯片的驱动留着以后再介绍。

MAX7219简介

MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。

该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。

它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。

此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。

各引脚的功能为：

DIN : 串行数据输入端

DOUT : 串行数据输出端，用于级连扩展

LOAD : 装载数据输入

CLK: 串行时钟输入

DIG0~DIG7: 8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流

SEG A~SEG G DP:  7段驱动和小数点驱动

ISET：通过一个10K电阻和Vcc相连，设置段电流

时序图分析

时序图中我们要注意的地方：

• 发送数据期间Max7219_pinCS引脚要拉低；
  
• 发送数据，首先发送高位，即先发送两个字节数据的D15位，最后发送D0位；
  
• 在Max7219_pinCLK引脚上升沿的时候，送出数据。
  

由上面的分析，我们得到向MAX7219写入一个字节函数的具体实现如下：

//功能：向MAX7219写入字节
//入口参数：DATA
//出口参数：无
//说明：
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;
 }
}

由于串行发送数据，每次发送两个字节，即16位，串行数据格式如下：

所以我们封装了一个完整的向MAX7219写入数据的函数，具体实现如下：

//功能：向MAX7219写入数据
//入口参数：address、dat
//出口参数：无
//说明：
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内部的寄存器如下图所示，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。

编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可正常工作。

• 译码控制寄存器【Decode Mode】（X9H）
  

MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。

当选择不译码时，8个数据位分别一一对应7个段和小数点位；

B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。

实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。

MAX7219的译码控制寄存器

Code B Font

由上面两个表对比我们可知，不译码方式下数字0应该发送如下数据：

下面的仿真实例中，咱们使用的是B译码的方式，直接发送对应的数据即可。

Write_Max7219(DECODE_MODE,0xff);       //选用全译码模式

由上分析，我们可知，如果我们想要让第一个数码管显示数字2，则只需执行如下语句即可实现：

Write_Max7219(0x01, 0x02);

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

共有16级可选择，用于设置LED的显示亮度，从0xX0~0xXF，0xXF最亮。

咱们仿真中使用的初始亮度如下：

Write_Max7219(INTENSITY,0x04); 

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

此寄存器用于设置显示的LED的个数（1~8），比如当设置为0xX4时，LED 0~5显示。因为仿真中咱们用了8个数码管，所以扫描界限寄存器设置如下：

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

原理图

仿真使用的原理图如下：

仿真结果

仿真过程中注意事项

1. 芯片的VCC、GND引脚不连，一般不影响仿真效果，可以看到STM32主芯片上的晶振、电源，DS1302芯片的电源和地引脚都未连对应网络，但是不影响仿真效果；
   
2. 代码中的延时跟仿真中的延时不匹配，导致在真正硬件中使用的按键扫描代码，在仿真过程中，点击按钮响应的准确度不高；
   
3. 主芯片的晶振频率不能设置过高，否则数码管显示将严重闪烁。
   

说实话，真心不喜欢Proteus，本文撰写过程中，遇到各种bug，几度想放弃本文，后来总算是相对满意的完成了仿真工作。

如果本文帮助了你，请帮忙点个 “在看” ，小哈在此谢过各位了。

相对而言还是在硬件上直接实际操作比较爽。

本月剩下的几天将围绕咱们的本月活动 “智能风扇” 来更新文章，大家敬请关注。

明天将开始投票下个月的“每月活动”内容，感兴趣的留意一下。

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