MAX7219四合一点阵显示模块

四合一点阵显示模块采用MAX7219作为控制，它是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。它可以连接所有通用的微处理器。每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。
整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。

只需要3个IO口即可驱动1个点阵！点阵显示时无闪烁！支持级联！

模块来源

资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/19WdOd8D2QlPi1Q_EWlb3fQ
资料提取码：b822

规格参数

工作电压：4-5.5V
工作电流：8-330MA
扫描速率：500-1300Hz
通信协议：串行通信
管脚数量：5 Pin（2.54mm间距排针）
左侧信息见厂家资料文件1.11.2-1 产品规格书

移植过程

我们的目标是在天空星GD32F407上能够实现点阵显示的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

查看资料

时序讲解

• 无论数据输入或输出CS端必须为低电平。然后数据在CS端的上升沿被载入数据寄存器或控制寄存器。CS端在第 16个时钟的上升沿之后，下个时钟上升沿之前变为高电平，否则数据将会丢失。
• 对 MAX7219 来说，串行数据在 DIN 输入 16 位数据包，在CLK的上升沿数据均移入到内部 16 位移位寄存器。即DIN不能在CLK的上升沿时进行数据变换。 数据位讲解 DIN传输的16位数据包说明，见表格000。其中D8-D11 为寄存器地址位。D0-D7 为数据位。D12-D15 为无效位。

根据以上的时序说明和传输格式，实现的数据传输代码。

//向MAX7219写入字节
//dat写入的数据
void Write_Max7219_byte(uint8_t dat)
{
    uint8_t i;
    MAX7219_CS(0);//确认CS拉低
    for(i=8;i>=1;i--)//传输8位
    {
        MAX7219_CLK(0);//拉低CLK
        //当前数据位是否为1
        if( dat&0x80 )
        {
            MAX7219_DIN(1);
        }
        else
        {
            MAX7219_DIN(0);
        }
        dat=dat<<1;//准备下一位数据
        //CLK拉高将数据载入寄存器
        MAX7219_CLK(1);
    }
}

//向MAX7219写入数据
//address写入地址  dat写入数据
void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat)
{
    //CS拉低
    MAX7219_CS(0);
    //传输高8位数据（寄存器地址）
    Write_Max7219_byte(address);
    //传输低8位数据（数据）
    Write_Max7219_byte(dat);
    //CS拉高
    MAX7219_CS(1);
}

关键寄存器讲解
相关寄存器地址，见下表。这里先讲解0X09译码方式寄存器。

我们发送的数据位是16位，而进入译码方式寄存器只使用到了D15-D8数据位（0x09），还有D7到D0没有设置。而根据数据手册的说明，关于译码方式寄存器的D7-D0的设置在数据手册的表格4.

按照图中所示，如果要设置译码方式为全部数码管都不进行译码，那么要发送：

//高8位=0x09（寄存器地址）, 低8位=0x00（数据）
Write_Max7219(0x09,0x00);

点阵是通过一个个像素点显示，要在8x8点阵上显示个字符，需要以下两步:

• 占据屏幕上的一块地方，大小由字体大小说了算;
• 在占据的地方上依次控制每个像素点是否显示。 比如一个8x8字体大小的字符，表示水平方向需要8个像素点，垂直方向需要8个像素点。在这块8x8的地盘上，每个像素点是否显示由字模说了算，字模中的每1位数据表示一个像素点，如果该位为0则表示此处像素点不显示、为1则表示显示(阴码规则)。
  以下为 逐行式，顺向（高位在前），阴码格式输出的字模数据。在程序中逐位读取字模，如果该位为0则该点点亮，如果该位为1则灭。

如果想要第0行显示一条直线，应如何操作？
先在数据手册中找到关于第0个行的寄存器地址。根据右图显示得知，第0个数码管的地址是0X01知道地址后，根据数据手册提示找到数据位设置表，因为全部没有进行译码，那么只需要发送：

//高8位=0x01（寄存器地址）, 低8位=0xff（数据）
Write_Max7219(0x01,0xff);//第0行显示一条直线

文件下载

取模软件

引脚选择

该模块有10个引脚，其中有5个是接入下一个级联的点阵。如果不接入下一个级联的点阵，则只要接5个引脚，具体引脚连接见 表1.11.3.2 各引脚连接。

移植至工程

我们新建两个文件分别是bsp_DotMatrix.c 和 bsp_DotMatrix.h ，然后将C文件添加至工程中，将h文件路径添加到工程中。

在文件bsp_DotMatrix.c中，编写如下代码。

#include "bsp_DotMatrix.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MAX7219_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：初始化MAX7219引脚
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void MAX7219_GPIO_Init(void)
{
    /* 开启时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_MAX7219_CLK);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_MAX7219_DIN);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_MAX7219_CS);

        /* 配置CLK为输出模式 上拉模式 */
        gpio_mode_set(PORT_MAX7219_CLK,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_MAX7219_CLK);
        /* 配置CLK为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_MAX7219_CLK,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_MAX7219_CLK);
    gpio_bit_set(PORT_MAX7219_CLK,GPIO_MAX7219_CLK);

    /* 配置DIN */
        gpio_mode_set(PORT_MAX7219_DIN,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_MAX7219_DIN);
        gpio_output_options_set(PORT_MAX7219_DIN,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_MAX7219_DIN);
    gpio_bit_set(PORT_MAX7219_DIN,GPIO_MAX7219_DIN);
    /* 配置CS */
        gpio_mode_set(PORT_MAX7219_CS,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_MAX7219_CS);
        gpio_output_options_set(PORT_MAX7219_CS,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_MAX7219_CS);
    gpio_bit_set(PORT_MAX7219_CS,GPIO_MAX7219_CS);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Write_Max7219_byte
 * 函 数 说 明：向MAX7219写入字节
 * 函 数 形 参：dat写入的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Write_Max7219_byte(uint8_t dat)
{
    uint8_t i;
    MAX7219_CS(0);
    for(i=8;i>=1;i--)
    {
        MAX7219_CLK(0);
        if( dat&0x80 )
        {
            MAX7219_DIN(1);
        }
        else
        {
            MAX7219_DIN(0);
        }
        dat=dat<<1;
        MAX7219_CLK(1);
    }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Write_Max7219
 * 函 数 说 明：向MAX7219写入数据
 * 函 数 形 参：address写入地址  dat写入数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat)
{
        Write_Max7219_byte(address);           //写入地址，即点阵行号1-8
    Write_Max7219_byte(dat);               //写入数据，即该行显示内容
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Max7219_Lock
 * 函 数 说 明：将更新的数据写入芯片
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Max7219_Lock(void)
{
    MAX7219_CS(1);
    MAX7219_CS(0);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Max7219_display
 * 函 数 说 明：4个点阵显示
 * 函 数 形 参：show1第一个点阵显示内容   show2第二个 show3第三个 show4第四个
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Max7219_display(uint8_t* show1, uint8_t* show2, uint8_t* show3, uint8_t* show4)
{
    uint8_t i = 0;
    for(i = 1; i < 9; i++ )//1~8行 进行更新
    {
        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(show1[]);  //第一个点阵

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(show2[]);  //第二个点阵

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(show3[]);  //第三个点阵

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(show4[]);  //第四个点阵
        Max7219_Lock();//锁存显示数据
    }
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Write_Max7219_AllOff
 * 函 数 说 明：控制第一片MAX7219的全部数码管全灭
 * 函 数 形 参：address写入地址  dat写入数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Write_Max7219_AllOff(void)
{
    int i =  0;
    for( i = 1; i < 9; i++ )//1~8行 进行更新
    {
        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(0x00);  //全灭

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(0x00);  //全灭

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(0x00);  //全灭

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(0x00);  //全灭
        Max7219_Lock();//更新内容
    }
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MAX7219_Init
 * 函 数 说 明：MAX7219初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void MAX7219_Init(void)
{
    unsigned int i = 0;

    MAX7219_GPIO_Init();//引脚初始化

    for( i = 0; i < 4; i++ )//设置4个点阵
    {
        Write_Max7219(0x09, 0x00);       //译码方式：不进行译码
    }
    Max7219_Lock();//更新设置
    for( i = 0; i < 4; i++ )//设置4个点阵
    {
        Write_Max7219(0x0a, 0x01);       //亮度
    }
    Max7219_Lock();//更新设置
    for( i = 0; i < 4; i++ )//设置4个点阵
    {
        Write_Max7219(0x0b, 0x07);       //扫描界限；8个数码管显示
    }
    Max7219_Lock();//更新设置

    for( i = 0; i < 4; i++ )//设置4个点阵
    {
        Write_Max7219(0x0c, 0x01);       //掉电模式：0，普通模式：1
    }
    Max7219_Lock();//更新设置
    for( i = 0; i < 4; i++ )//设置4个点阵
    {
        Write_Max7219(0x0f, 0x00);       //显示测试：1；测试结束，正常显示：0
    }
    Max7219_Lock();//更新设置
}

在文件bsp_DotMatrix.h中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_DOTMATRIX_H_
#define _BSP_DOTMATRIX_H_

#include "gd32f4xx.h"

#define RCU_MAX7219_CLK         RCU_GPIOB
#define PORT_MAX7219_CLK        GPIOB
#define GPIO_MAX7219_CLK        GPIO_PIN_15

#define RCU_MAX7219_DIN         RCU_GPIOB
#define PORT_MAX7219_DIN        GPIOB
#define GPIO_MAX7219_DIN        GPIO_PIN_10

#define RCU_MAX7219_CS          RCU_GPIOB
#define PORT_MAX7219_CS         GPIOB
#define GPIO_MAX7219_CS         GPIO_PIN_13

#define MAX7219_CLK(X) gpio_bit_write(PORT_MAX7219_CLK, GPIO_MAX7219_CLK, X?SET:RESET)
#define MAX7219_DIN(X) gpio_bit_write(PORT_MAX7219_DIN, GPIO_MAX7219_DIN, X?SET:RESET)
#define MAX7219_CS(X)  gpio_bit_write(PORT_MAX7219_CS,  GPIO_MAX7219_CS,  X?SET:RESET)


void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat);
void Write_Max7219_2(unsigned char address,unsigned char dat);
void Write_Max7219_AllOff(void);
void MAX7219_Init(void);
void Max7219_display(uint8_t* show1, uint8_t* show2, uint8_t* show3, uint8_t* show4);
#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
 * 开发板官网：www.lckfb.com
 * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
 * 立创论坛：club.szlcsc.com
 * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
 * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_DotMatrix.h"
unsigned char disp1[][]={//一共12行

{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x66,0x38},/*"0",0*/

{0x38,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x18},/*"1",1*/

{0x7C,0x42,0x02,0x04,0x08,0x30,0x42,0x7E},/*"2",2*/

{0x7C,0x46,0x04,0x18,0x06,0x02,0x42,0x3C},/*"3",3*/

{0x0C,0x14,0x14,0x24,0x44,0x3C,0x04,0x0C},/*"4",4*/

{0x3E,0x40,0x58,0x64,0x02,0x02,0x42,0x3C},/*"5",5*/

{0x3E,0x40,0x48,0x76,0x42,0x42,0x42,0x3C},/*"6",6*/

{0x7E,0x04,0x04,0x08,0x10,0x10,0x10,0x10},/*"7",7*/

{0x7C,0x42,0x62,0x3C,0x44,0x42,0x42,0x3C},/*"8",8*/

{0x7C,0x42,0x42,0x46,0x3A,0x02,0x44,0x38},/*"9",9*/

{0x3A,0x04,0x04,0x24,0x24,0x18,0x08,0x7E},/*"立",10*/

{0x52,0x4E,0x76,0xD6,0x56,0x76,0x4A,0x4E},/*"创",11*/
};

int main(void)
{
    board_init();
    bsp_uart_init();

    int i =0,j;
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  //优先级分组

    MAX7219_Init();
    Write_Max7219_AllOff();
    printf("MAX7219 demo start\r\n");


    while(1)
    {
        //第一个点阵显示disp1数组的第10行内容
        //第二个点阵显示disp1数组的第11行内容
        //第三个点阵显示disp1数组的第7行内容
        //第四个点阵显示disp1数组的第6行内容
        Max7219_display(disp1[],disp1[], disp1[], disp1[]);
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：显示“立创76”

代码下载

链接在开发板介绍章节的资料下载！！