串行显示驱动器串行显示驱动器PS7219及单片机的及单片机的SPI接口设计接口设计
0 引 言 在单片机的应用系统中,为了便于人们观察和监视单片机的运行情况,常常需要用显示器显示运行的
中间结果及状态等等。因此显示器往往是单片机系统必不可少的外部设备之一。常用的显示器有很多种,其中
LED(发光二极管显示器)是应用较多的一种,它特别适用于强光和光线极弱的场合。 要使LED显示,必须提
供段选码和位选码。传统的硬件译码显示接口广泛采用由中央处理器CPU(如:Intel 8031)扩展I/O口(如:
8255),然后再使用逻辑门驱动芯片(如7407等)驱动相应的位码和段码。这种设计,芯片间连线十分复杂,
系统工作可靠性不高,已越来越不适应单片机系统集成化、小型化的发展要求。特别是系统并
0 引 言
在单片机的应用系统中,为了便于人们观察和监视单片机的运行情况,常常需要用显示器显示运行的中间结果及状态等等。因
此显示器往往是单片机系统必不可少的外部设备之一。常用的显示器有很多种,其中LED(发光二极管显示器)是应用较多的
一种,它特别适用于强光和光线极弱的场合。
要使LED显示,必须提供段选码和位选码。传统的硬件译码显示接口广泛采用由中央处理器CPU(如:Intel 8031)扩展I/O
口(如:8255),然后再使用逻辑门驱动芯片(如7407等)驱动相应的位码和段码。这种设计,芯片间连线十分复杂,系统
工作可靠性不高,已越来越不适应单片机系统集成化、小型化的发展要求。特别是系统并行扩展I/O,其缺点十分明显:
(1)连线太多,系统连线复杂,印制板布线不方便;
(2)并行总线上挂靠的器件太多,系统工作的稳定性和可靠性低;
(3)体积较大,集成度不高。
正是由于上述原因,近年来,各厂家相继开发出了集成度较高、驱动能力较强、驱动位数较多、功能齐全的LED显示驱动器。
本文介绍一种低价位、高性能的多位LED显示驱动器PS7219芯片,以及它与单片机89C51具体的SPI接口设计与应用软件。
1 PS7219简介
PS7219是一种新型的串行接口的8位数字静态显示芯片。它是由武汉力源公司新推出的24脚
双列直插式芯片,采用流行的同步串行外设接口(SPI),可与任何一种单片机方便接口,并可同时驱动8位LED(或64只独
立LED),其引脚图如图1所示。
PS7219内部具有15×8RAM功能控制寄存器,可方便选址,对每位数字可单独控制、刷新、不需重写整个显示器。显示数字
亮度可由数字进行控制,每位具有闪烁使能控制位。当引脚CON(13脚)置高电平,可禁止所有显示,达到降低功耗的效
果,但同时并不影响对控制寄存器的修改。PS7219还有一个掉电模式、一个允许用户从1位数显示到8位数显示选择的扫描界
限寄存器和一个强迫所有LED接通的测试模式。另外,PS7219A型内置一个可靠的uP监控电路,可为外部提供一个脉宽
140ms,触发门限典型值为4.63V的高电平复位信号。
如果N个PS7219级联,可实现N×8位LED显示。
2 PS7219引脚功能
PS7219引脚功能如表1所示。
3 PS7219工作过程
图2为PS7219工作时序图。由图2可行,DIN是串行数据输入端,在CLK的上升沿,一位数据被加载到内部16位移位寄存器
中,CLK端最高输入频率可达500kHz,在输入时钟信号的每个上升沿,均有1位数据由DIN移入到内部寄存器中,LOAD用来
装载数据,在LOAD的上升沿,16位串行输入数据被锁存到数字或控制寄存器中。LOAD必须在第16个时钟上升沿的同时或之
后,在下一个时钟上升沿之前变高,否则数据将会丢失。
规定一组数据为16位二进制数据包,其格式如下:
其中D15~D12位不用,D11~D8为内部5个控制寄存器和8个LED显示数据寄存器的地址,地址编码如表2。D7~D0为5个控
制寄存器命令字或8个LED数码管待显示的数据。因为控制寄存器与显示数据寄存器均独立编址,所以可以通过程序单独对每
个寄存器进行操作。一般情况下,程序先送控制命令,后向显示寄存器送数据,但必须注意,每16位为一组,从高位地址节
最高位开始送起,直到低位数据字最后一位为止。
PS7219按5个控制寄存器规定的方向对待显示的数字自动扫描显示,所以有必要对各控制寄存器的功能有所了解,现分述如
下:
(1)译码方式寄存器:对每个数字设置BCD码B(0~9、E、H、L、P和-)或非代码操作。寄存器中的每一位与一个数字
对应。逻辑高电平选择代码BCD译码,而低电平选择旁路译码器。
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