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:
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:
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。
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:
- 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:
- 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:
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
- 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;
- 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;
- 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。