TM1637数码管模块的使用

这个数码管模块有意思的地方不是中间有两个小点，而是它的控制方式：只需要两个引脚就能够控制，通信方式与IIC很像。

TM1637的通信比IIC要简单些，可以作为IIC入门的学习，还是有一定帮助的。

模块简介

先说明一下，TM1637是天微电子的一款驱动芯片，数码管是普通的共阳数码管，模块是连接了驱动芯片和数码管的板子，模块的功能不完全代表芯片的功能。

相比于直接使用数码管，这一模块有这些优点：

1. 占用的IO少，只需要2个IO口就能控制；
2. 驱动芯片带有显存，不需要占用资源做动态显示；
3. 不需要写PWM程序，可以直接调节数码管的亮度；
4. 价格不高，两块多一个，淘宝到处都有卖（误）。

此外，TM1637还有按键扫描功能，可以接8*2bit的矩阵键盘，可惜这模块并没有引出相应的引脚。

相比于IIC的通信方式，TM1637没有设备地址，直接发送数据，且传输数据时是按从低位到高位的顺序。

通信内容

简单介绍完毕，因为这模块只有数码管显示功能，下面就只以控制数码管显示为例，说说怎么玩这个模块。

TM1637芯片引脚图

TM1637的数据指令只有3种，以最高两位比特位B7、B6进行区别：

一个完整数据指令包含四个部分（按传输顺序排列）：

1. 开始命令
2. 数据指令
3. 应答信号
4. 结束命令

1、开始与结束命令

当CLK在高电平时，DIO从高变为低为开始命令，从低变为高为结束命令。

除了开始与结束命令外，在传输其他数据时DIO都不能在CLK为高电平时发生变化，否则会影响数据的传输。

如果在指令或数据传输时发送了结束命令，那么当前传输的指令或数据无效（之前传输的会保留），通信会被初始化。

2、应答信号

当传输数据正确时，TM1637会在第八个时钟的下降沿，产生一个应答信号ACK将DIO拉低，在第九个时钟结束之后释放DIO。

翻译一下就是，每过了8个时钟，在第9个时钟DIO会变为低电平，第10个时钟才可以开始发送下一部分数据。

判断应答信号可以知道数据是否正确传输：先将DIO置高电平，若DIO不被拉低，则数据没有正确传输。

3、数据指令

数据指令有三种：数据命令设置、地址命令与显示数据、显示控制。

1. 数据命令设置：设置TM1637的通信模式与通信方式。
2. 显示控制命令设置：设置数码管的亮度。
3. 地址命令设置：对数码管进行段选和位选。
   说明：为了配合数据手册的时序图，下面按1→3→2的顺序讲，这一顺序不会对实际效果产生影响。

3.1、数据命令设置

数据命令设置包含三部分：数据读写模式设置、地址增加模式设置、测试模式设置。

在控制数码管时，数据读写模式设置、测试模式设置都是固定的，地址增加模式设置可以根据情况进行调整：

自动地址增加模式：

在设置了地址后，每传输完一个显示数据，地址会自动加一，当出现结束命令时停止。

举例：该模式下，假设进行位选选中第二个数码管后发送段选数据，当段选数据完成后，位选会自动选中第三个数码管。

固定地址模式：

在设置了地址后，后面只有一个显示数据，之后发送结束命令。

举例：该模式下，对每位数码管发送段选数据后位选不会自动加一，只能控制一位数码管；若需要控制多位，在发送完一次段选数据后需要再发送下一位数码管的位选数据。

3.2、地址命令设置

这一步开始就是真正的数码管控制了，和直接控制数码管的步骤一样，TM1637先处理地址命令（位选），随后处理显示数据（段选）。

位选：

该模块一共有4位共阳数码管（芯片最多能控制6个），地址从00H到03H，中间的小点由第二位数码管的小数点控制

段选：

显示数据一共8个比特位，从低位到高位对应着数码管的8个段（就是段选，一样一样的），需要注意数码管共阳与共阴的数据是相反的。

例如，需要控制第2位数码管显示数字2，需要发送以下数据（以固定地址模式为例）：

1. 【灰色】发送开始命令；
2. 【红色】发送地址命令（进行位选）0xC1（1100 0001）；
3. 【绿色】TM1637产生ACK应答；
4. 【蓝色】发送显示数据（进行段选）0x5B（0101 1011，共阳数码管显示数字2）；
5. 【绿色】TM1637产生ACK应答；
6. 【黄色】发送结束命令。

3.3、显示命令设置

TM1637可以调节8级占空比：

需要注意，B3控制显示的开关，只有为1时数码管才会进行显示。

编程流程

下面结合一个例子，说说TM1637的通信流程。

假设需要控制第一位数码管显示2，第二位数码管显示3，模式为固定地址模式，亮度为最大亮度。

大致流程：

1. 发送设置数据；
2. 发送数码管显示数据；
3. 发送亮度数据。

第一步：发送设置数据

1. 发送开始命令；
2. 进行数据命令设置，发送0x44（0100 0100）；
3. TM1637产生ACK应答；
4. 发送结束命令；

第二步：发送数码管显示数据

（和上面那个例子一样，看过上面的这里跳过就行了）

1. *发送开始命令；
   *
2. 发送地址命令（进行位选）0xC0（1100 0000）；
3. *TM1637产生ACK应答；
   *
4. 发送显示数据（进行段选）0x5B（0101 1011，共阳数码管显示2）；
5. TM1637产生ACK应答；
6. 发送结束命令。
7. *发送开始命令；
   *
8. 发送地址命令（进行位选）0xC1（1100 0001）；
9. *TM1637产生ACK应答；
   *
10. 发送显示数据（进行段选）0x4F（0100 1111，共阳数码管显示3）；
11. TM1637产生ACK应答；
12. 发送结束命令。

第三步：发送亮度数据

1. *发送开始命令；
   *
2. 进行显示控制，发送0x8F（1000 1111）；
3. TM1637产生ACK应答；
4. 发送结束命令。

这里就完成了数码管的显示控制，流程不多，也比较简单。

再进一步，可以写一下计数程序：

前面提到过，TM1637有显存功能，当不对其进行控制时，会一直显示之前显示的数据。

假设之前显示的是1234，然后按上面的例子只对第一、第二位数码管发送了数据，那么显示的的就是2334。

如果不能正常显示，可以检查一下是否没设置亮度，以及数据传输是否按照要求。

这里推荐一个小东西：逻辑分析仪，20多元的、像U盘的那种就够了，这东西在我之前舵机的那篇文章中出现过，但它正真的作用是分析通信的时序，在检查数据传输时非常有用。

最后

兜兜转转最后还是在玩灯哈哈

像上面说的，这芯片的通信方式与IIC类似，正在学习IIC的同学可以尝试一下玩玩这个。

这里只是简单讲了下这一芯片的控制，要想了解这块芯片的更多玩法可以去看官方的数据手册。