顯示和鍵盤智能控制zlg7289A的原理及其應(yīng)用

摘  要: 本文詳細(xì)介紹了數(shù)碼管及鍵盤智能芯片zlg7289A的基本原理、特點(diǎn)與使用原則，最后給出了以此芯片為核心設(shè)計(jì)的人機(jī)接口電路實(shí)例。
關(guān)鍵詞： 串行接口；鍵盤控制；數(shù)碼管；zlg7289A
2002年4月B版

引言
鍵盤、顯示電路是現(xiàn)代數(shù)字式智能儀器不可或缺的組成部分，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤、顯示接口技術(shù)已經(jīng)比較成熟，典型的有8255和串行口擴(kuò)展的鍵盤、顯示電路；由8155并行擴(kuò)展口構(gòu)成的鍵盤、顯示電路；以及使用較多的以Intel8279(一種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件)為核心的譯碼鍵盤、顯示電路等。
本文介紹一種全新的鍵盤、顯示電路，它以一片具有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片zlg7289A為核心，芯片設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處使電路在硬件上較為簡(jiǎn)單，無需添加鎖存器、驅(qū)動(dòng)器、寄存器等，耗電較小，軟件設(shè)計(jì)中也無需進(jìn)行顯示譯碼,省去了靜態(tài)顯示擴(kuò)展芯片,大大節(jié)省了CPU的占用時(shí)間,因而使用更方便，適于推廣。

圖1  zlg7289A的應(yīng)用電路

圖2 程序框圖

芯片介紹
zlg7289A是具有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。
zlg7289A具有片選信號(hào)，可方便地實(shí)現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口，其技術(shù)特點(diǎn)為：(1)串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng)LED；(2)各位獨(dú)立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性；(3)(循環(huán))左移/(循環(huán))右移指令；(4)具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立LED；(5)64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動(dòng)電路。

典型電路
圖1 為zlg7289A的應(yīng)用電路，增加相應(yīng)的下拉電阻和位選電阻即可擴(kuò)展為控制64鍵鍵盤矩陣的典型應(yīng)用。
zlg7289A與數(shù)碼管及鍵盤的連接
zlg7289A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管，應(yīng)用中無需用到的數(shù)碼管和鍵盤可以不連接，省去數(shù)碼管和對(duì)數(shù)碼管設(shè)置消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤使用。使用按鍵電路中須有相應(yīng)的下拉電阻如R5，阻值為100K，連接4個(gè)按鍵與位選線DIG0~DIG3的4只電阻R1~R4稱為位選電阻。芯片應(yīng)用中，下拉電阻與位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。這里位選電阻取值10K。在不影響顯示的前提下，下拉電阻應(yīng)盡可能取較小的值，這樣可以提高鍵盤部分的抗干擾能力。
zlg7289A與微控制器的連接
如圖1，zlg7289A的6~9腳分別與AT89C52的P0.1~P0.4相連。其中6腳為片選輸入端CS，低電平有效，可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)；7腳CLK，同步時(shí)鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳電平上升表示數(shù)據(jù)有效 ；8腳為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，當(dāng)芯片接收指令時(shí)，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳在“讀”指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆耍?腳為按鍵有效輸出端KEY，平時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到有效按鍵時(shí)，此引腳變?yōu)榈碗娖健?
其它外圍電路
如圖1，zlg7289A需要一外接晶體振蕩電路供系統(tǒng)工作。其典型值為F=12MHz，C=15PF。
zlg7289A的RESET復(fù)位端在一般應(yīng)用情況下，可以直接和VCC相連，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部復(fù)位電路，或直接由微控制器控制。
因?yàn)樾酒芍苯域?qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示，電流較大，且為動(dòng)態(tài)掃描方式。為盡量消除電源噪聲干擾，提高電路抗干擾能力，應(yīng)用時(shí)可在電源的正負(fù)極并入一100μF的電容。

程序設(shè)計(jì)
zlg7289A采用串行方式與微控制器通訊，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，DATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫入zlg7289A的緩沖寄存器。
zlg7289A的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：(1) 不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令寬度為8個(gè)BIT，即微控制器需發(fā)送8個(gè)CLK脈沖；(2) 帶有數(shù)據(jù)的指令，寬度的16個(gè)BIT，即微控制器需發(fā)送16個(gè)CLK脈沖。(3) 讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令，寬度為16個(gè)BIT，前8個(gè)為微控制器發(fā)送到zlg7289A的指令，后8個(gè)BIT為zlg7289A返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時(shí)，zlg7289A的DATA端在第9個(gè)CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第16個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個(gè)指令。
硬件連接如圖1示，微控制器AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的高兼容性的微控制器，其主要技術(shù)特點(diǎn)是8KbFlash，256