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

采购链接：

MAX7219 点阵模块 4 点阵合一显示屏模块 单片机控制驱动模块

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）

移植过程

我们的目标是在天空星 STM32F407 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:

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**

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。

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。

/*
 * 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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * 2024-03-14     LCKFB-LP    first version
 */
#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)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCU_MAX7219, ENABLE); // 使能GPIOB时钟

    /* 配置GPIO */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_MAX7219_CLK|GPIO_MAX7219_DIN|GPIO_MAX7219_CS;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(PORT_MAX7219, &GPIO_InitStructure);
}

/******************************************************************
 * 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[i-1]);  //第一个点阵

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

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

        Write_Max7219_byte(i);   //写入地址，即行编号1-8
        Write_Max7219_byte(show4[i-1]);  //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。

/*
 * 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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * 2024-03-14     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_DOTMATRIX_H_
#define _BSP_DOTMATRIX_H_

#include "stm32f4xx.h"

#define RCU_MAX7219                 RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_MAX7219                GPIOB

#define GPIO_MAX7219_CLK        GPIO_Pin_15
#define GPIO_MAX7219_DIN        GPIO_Pin_10
#define GPIO_MAX7219_CS         GPIO_Pin_13

#define MAX7219_CLK(X) GPIO_WriteBit(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_CLK, X?1:0)
#define MAX7219_DIN(X) GPIO_WriteBit(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_DIN, X?1:0)
#define MAX7219_CS(X)  GPIO_WriteBit(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_CS,  X?1:0)


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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * 2024-03-14     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_DotMatrix.h"
unsigned char disp1[12][8]={//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();

    uart1_init(115200U);

    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[10],disp1[11], disp1[7], disp1[6]);
        delay_ms(1000);
    }


}

上电效果：显示“立创 76”

代码下载

链接在开发板介绍章节的离线资料下载！！