1　PS7219簡介
PS7219是一種新型的序列介面的8位數字靜態顯示晶片。它是由武漢力源公司新推出的24腳雙列直插式晶片，採用流行的同步序列外設介面（SPI），可與任何一種微控制器方便介面，並可同時驅動8位LED（或64只獨立LED），其引腳圖如圖1所示。

                                                                                    
　　PS7219內部具有15×8RAM功能控制暫存器，可方便選址，對每位數字可單獨控制、重新整理、不需重寫整個顯示器。顯示數字亮度可由數字進行控制，每位具有閃爍使能控制位。當引腳CON（13腳）置高電平，可禁止所有顯示，達到降低功耗的效果，但同時並不影響對控制暫存器的修改。PS7219還有一個掉電模式、一個允許使用者從1位數顯示到8位數顯示選擇的掃描界限暫存器和一個強迫所有LED接通的測試模式。另外，PS7219A型內建一個可靠的uP監控電路，可為外部提供一個脈寬140ms，觸發門限典型值為4．63V的高電平復位訊號。

　　如果N個PS7219級聯，可實現N×8位LED顯示。

2　PS7219引腳功能

PS7219引腳功能如表1所示。

                                     

3　 PS7219工作過程
圖2為PS7219工作時序圖。由圖2可行，DIN是序列資料輸入端，在CLK的上升沿，一位資料被載入到內部16位移位暫存器中，CLK端最高輸入頻率可達500kHz，在輸入時鐘訊號的每個上升沿，均有1位資料由DIN移入到內部暫存器中，LOAD用來裝載資料，在LOAD的上升沿，16位序列輸入資料被鎖存到數字或控制暫存器中。LOAD必須在第16個時鐘上升沿的同時或之後，在下一個時鐘上升沿之前變高，否則資料將會丟失。

　　規定一組資料為16位二進位制資料包，其格式如下：

　　　　　　　

　　其中D15～D12位不用，D11～D8為內部5個控制暫存器和8個LED顯示資料暫存器的地址，地址編碼如表2。D7～D0為5個控制暫存器命令字或8個LED數碼管待顯示的資料。因為控制暫存器與顯示資料暫存器均獨立編址，所以可以通過程式單獨對每個暫存器進行操作。一般情況下，程式先送控制命令，後向顯示暫存器送資料，但必須注意，每16位為一組，從高位地址節最高位開始送起，直到低位資料字最後一位為止。

　　　　　　

　　PS7219按5個控制暫存器規定的方向對待顯示的數字自動掃描顯示，所以有必要對各控制暫存器的功能有所瞭解，現分述如下：

　　（1）譯碼方式暫存器：對每個數字設定BCD碼B（0～9、E、H、L、P和－）或非程式碼操作。暫存器中的每一位與一個數字對應。邏輯高電平選擇程式碼BCD譯碼，而低電平選擇旁路譯碼器。

　　（2）顯示亮度暫存器：其中D7～D4位可任意，而D3～D0可選擇0000～1111。D3～D0的值越大，LED顯示器越亮。

　　（3）掃描範圍暫存器：其掃描範圍暫存器設定所顯示資料的多少，可從1至8。它們一般以掃描速率1．5kHz、8位資料、多路複用方式顯示。

　　（4）掉電控制暫存器：其中D7～D1位可任意，D0＝0，關閉所有顯示器；D0＝1，允許顯示。

　　（5）顯示測試暫存器：其中D7～D1位可任意；D0＝00，LED處於正常工作狀態；D0＝1，允許顯示。LED處於顯示測試狀態。

　　在送完控制字後，可根據實際需要呼叫顯示子程式，改變1～8個數據暫存器的內容，完成顯示功能。

4　SPI介面

SPI是同步序列外設介面，主要用於與各種外圍器件以序列方式進行通訊、交換資訊。這些外圍器件可以是簡單的TTL移位暫存器、或是複雜的LCD顯示驅動器或A／D轉換子系統。SPI介面很容易與許多廠家的各種外圍器件直接相連。

　　它使用4條線：序列時鐘線（SCK）、主機輸入／從機輸出線（MISO）、主機輸出／從機輸入線（MOSI）、低電平有效的使能訊號線（CS———）。如圖3所示。這樣，僅需3－4根資料線和控制線即可擴充套件具有SPI介面的各種I／O器件。其典型結構如圖3。

5　介面設計

5．1　硬體設計
PS7219的SPI介面是一個高速的同步序列I／O口，它允許1～8位的序列位元流以特定的傳輸速率移進移出晶片。但這要求微處理器帶有SPI介面能力。對不帶SPI或相同介面能力的微處理器，需用軟體合成SPI操作來和PS7219介面，這裡筆者以目前應用廣泛的AT89C51為例，進行了電路設計，介面電路圖見圖4所示。

　　這裡，89C51的P1．6作序列資料輸出，連線到PS7219的DIN腳，P1．7和P1．5通過程式分別模擬PS7219的時鐘脈衝CLK及資料載入LOAD訊號。PS7219的SA～SG、SDP端連線到各LED數碼管對應的a～f及dp端，DIG0～DIG3分別接4位LED數碼管的共陰極，以實現位選。另外，選用XICOR公司的X25045作為看門狗監控電路。

　　實際上，數碼管的位數可在1～8位之間任意選擇，這可由寫入的掃描界線暫存器的命令字決定。注意，為了使由峰值數字驅動器電流引起的紋波減到最小，需要在V＋和GND之間儘可能靠近晶片的地方外接一個10μF的電解電容和一個0．1μF的瓷片電容。PS7219應放在緊靠LED顯示器的地方，且連線儘可能短，兩個GND引腳都必須連線到地線上。

　　PS7219只需一組＋5V電源和89C51的三個輸出口，且無附加電路，可驅動1～8個LED顯示器，顯示亮度可調，工作可靠。

5．2　軟體程式設計
在89C51的程式儲存器區開闢一些儲存單元，專門用來定義控制命令字，這些命令字的具體數值根據你要選擇的工作方式、顯示內容、顯示位數等等來定義。

　　由於PS7219的控制暫存器和顯示暫存器均獨立編址，顯示程式實際上就是89C51在P1．7（CLK），P1．5（LOAD）時序的配合下不斷通過P1．6（DIN）向PS7219的相應控制暫存器和資料顯示暫存器寫入16位二進位制資料包的過程。所以問題的關鍵在於編寫一個通用的寫入子程式，將VWO的內容從高位到低位在P1．7（CLK）的作用下依次移入移位暫存器，最後由P1．5的上升沿（LOAD訊號）鎖存到相應的內部控制暫存器和資料顯示暫存器中去。寫入子程式的程式流程圖如圖5所示。

　　無論初始化PS7219的控制暫存器，還是在相應的數碼管顯示數字，均可通過呼叫上述通用寫入子程式完成。