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          串行接口LED數(shù)碼管及鍵盤管理器件ZLG7289A的原理與應用

          作者: 時間:2004-12-08 來源:網(wǎng)絡 收藏

          摘要:介紹了。該芯片具有SPI串行,可同時驅動8位共陰式管(或64只獨立),還可連接多達64鍵的矩陣,單塊芯片即可完成LED顯示、等全部功能。文章給出了的特點、引腳功能、指令說明和經(jīng)典電路,并以單片機AT89C51為例,給出了其電路及相應源程序。

          關鍵詞:顯示;鍵盤接口;SPI

          1 概述

          ZLG7289A是廣州周立功單片機發(fā)展有限公司自行設計的、具有SPI串行接口功能的、可同時驅動8位共陰式管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片。該芯片同時可連接多達64鍵的鍵盤矩陣。單塊芯片即可完成LED顯示以及鍵盤接口的全部功能。

          ZLG7289A內(nèi)部含有譯碼器,可直接接收BCD碼或16進制碼,并同時具有2種譯碼方式,此外還具有多種控制指令,如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。

          通過ZLG7289A自身所具有的片選信號,可以方便地實現(xiàn)多于8 位顯示或多于64 鍵的鍵盤接口。該芯片的主要特性如下:

          ●帶有串行接口,無需外圍元件即可直接驅動LED;

          ●各位可獨立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性;

          ●具有(循環(huán))左移/(循環(huán))右移指令;

          ●具有段尋址指令,可方便地控制獨立的LED顯示器;

          ●內(nèi)含64鍵鍵盤控制器以及去抖動電路;

          ●可完全替代其它公司的8279、8155、8255等系列顯示。

          2 引腳說明

          ZLG7289A芯片具有標準的DIP28和SOIC28兩種封裝形式。其引腳排列如圖1所示,各引腳的功能說明見表1所列。

          表1 ZLG7289A引腳功能說明

          引 腳名 稱說 明
          1,2VDD正電源
          3,5NC不連接,必須懸空
          4VSS接地
          6CS片選輸入。此腳為低電平時,可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)
          7CLK同步時鐘輸入端。向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時,此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效
          8DATA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。當芯片接收指令時,此引腳為輸入端;當讀取鍵盤數(shù)據(jù)時,此引腳在讀指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆恕?/TD>
          9KEY按鍵有效輸出端。平時為高電平,當檢測到有效按鍵時,此引腳變?yōu)榈碗娖?/TD>
          10~16SG~SA段ga驅動輸出
          17DP小數(shù)點驅動輸出
          18~25DIG0~DIG7數(shù)字0~7驅動輸出
          26CLKOUT振蕩輸出端
          27RCRC振蕩器連接端
          28RESET復位端。低電平有效,當RESET端由低電平變?yōu)楦唠娖胶?,ZLG7289A大約經(jīng)過18~25ms的時間才會進入正常工作狀態(tài)

          3 控制指令說明

          ZLG7289A 的控制指令分為二大類:純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令。

          3.1 純指令

          純指令包括復位(清除)指令(0A4H)、測試指令(0BFH)、左移指令(0A1H)、 右移指令(0A0H)、 循環(huán)左移指令(0A3H)、 循環(huán)右移指令(0A2H)等。下面以復位(清除)指令(0A4H)為例來進行說明,該指令的格式如下:

          D7D6D5D4D3D2D1D0
          10100100

          當ZLG7289A 接收到該指令后,將所有的顯示清除,所有設置的字符消隱、閃爍等屬性也被一起清除。執(zhí)行該指令后,芯片所處的狀態(tài)與系統(tǒng)上電后所處的狀態(tài)一樣。

          3.2 帶有數(shù)據(jù)的指令

          (1)下載數(shù)據(jù)且按方式0譯碼指令

          該指令的格式如下:

          D7D6D5D4D3D2D1D0
          10000a2a1a0
          D7D6D5D4D3D2D1D0
          DPXXXd3d2d0d1

          該命令由二個字節(jié)組成。前半部分為指令,其中a2 a1 a0 為位地址,d0~d3為數(shù)據(jù)。具體分配方式如表2所列。當系統(tǒng)接收到此指令時(ZLG7289A將按譯碼方式0進行譯碼)具體的譯碼方式如表3所列。小數(shù)點的顯示可由DP位控制,DP為1時,小數(shù)點顯示,DP為0時,小數(shù)點不顯示。在該指令格式中,x表示沒有影響。

          表2 位地址分配表

          a2a1a0顯示位
          0001
          0012
          0103
          0114
          1005
          1016
          1107
          1118

          表3 譯碼方式表

          d0~d3d3d2d1d07段顯示
          00H00000
          01H00111
          02H00002
          03H00113
          04H01004
          05H01015
          06H01106
          07H01117
          08H10008
          09H10019
          0AH1010-
          0BH1011E
          0CH1100H
          0DH1101L
          0EH1110P
          0FH1111空無顯示

          (2)下載數(shù)據(jù)且按方式1譯碼指令

          這種指令與上一個指令基本相同。所不同的是,該指令的d0~d3對應的數(shù)據(jù)位0AH~0FH分別為七段顯示中的A、B、C、D、E、F。該指令的具體格式如下:

          D7D6D5D4D3D2D1D0
          11001a2a1a0
          D7D6D5D4D3D2D1D0
          DPXXXd3d2d0d1

          (3) 讀鍵盤數(shù)據(jù)指令

          該指令從ZLG7289A讀出當前的按鍵代碼,格式如下:

          D7D6D5D4D3D2D1D0
          00010101
          D7D6D5D4D3D2D1D0
          d7d6d5d4d3d2d0d1

          與其它指令不同的是,此命令的前一個字節(jié)0001010B 為單片機傳送到ZLG7289A的指令,而后一個字節(jié)d0~d7則為ZLG7289A返回的按鍵代碼。 其范圍為0~3FH(無鍵按下時為0xFF)。在此指令的前半段,ZLG7289A 的DATA 引腳處于高阻輸入狀態(tài),可以用來接收來自微處理器的指令;在指令的后半段,DATA 引腳從輸入狀態(tài)轉為輸出狀態(tài),此時將輸出鍵盤代碼的值。故微處理器連接到DATA 引腳的I/O口應當有一個從輸出態(tài)到輸入態(tài)的轉換過程。

          當ZLG7289A檢測到有效的按鍵時,KEY 腳將從高電平變?yōu)榈碗娖?,并一直保持到按鍵結束。在此期間,如果ZLG7289A 接收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”,則輸出當前按鍵的鍵盤代碼;如果在接收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”時沒有有效按鍵,ZLG7289A將輸出FFH(11111111B)。

          (4)其它指令

          除以上幾個指令外,ZLG7289A還具有下載數(shù)據(jù)但不譯碼、閃爍控制、消隱控制、段點亮指令、段關閉等指令,限于篇幅,此處不再詳述。

          圖2

          4 典型

          ZLG7289A 的典型電路如圖2所示,圖中,ZLG7289A 應連接共陰式數(shù)碼管,應用中無需用到的數(shù)碼管和鍵盤可以不連接,因而可省去數(shù)碼管。此外,設置消隱屬性也不會影響鍵盤的使用。

          由于ZLG7289采用的是循環(huán)掃描的工作方式,因此,如果采用普通的數(shù)碼管,亮度可能不夠,故應采用高亮度或超高亮度的數(shù)碼管,且尺寸也不宜選的過大,一般字符高度不超過1 英寸,如使用大型的數(shù)碼管,則應選用適當?shù)尿寗与娐贰?/P>

          ZLG7289A的RESET復位端在一般情況下,可以直接和VCC相連;而在需要較高可靠性的情況下,則可以連接外部復位電路或直接由MCU 控制。在上電或RESET 端由低電平變?yōu)楦唠娖胶螅ǔR?jīng)過大約18~25ms的時間,ZLG7289A才會進入正常工作狀態(tài)。

          圖3

          5 應用實例

          圖3是以AT89C51單片機為例給出的ZLG7289A與單片機的接口電路。圖中,AT89C51所用時鐘頻率為12MHz?如果使用不同的CPU時鐘頻率,則應注意調(diào)整延時時間。下面給出的是該系統(tǒng)的部分程序:

          ;*****************RAM定義

          BIT_COUNT DATA 07FH

          TIMER DATA 07EH

          TIMER1 DATA 07DH

          TEN DATA 07CH

          DATA_IN DATA 020H

          DATA_OUT DATA 021H

          ;**************I/O定義

          DAT BIT P0.6 ;ZLG8279A的 DATA,連接AT89C51的P0.6

          KEY BIT P0.7 ?; ZLG8279A的KEY,連接AT89C51的P0.7

          CS BIT P0.4 ?; ZLG8279A的CS,連接AT89C51的P0.4

          CLK BIT P0.5 ?; ZLG8279A的CLK,連接AT89C51的P0.5

          ORG 0000H

          AJMP START

          ORG 0030H

          START:MOV SP,#2FH ?;堆棧定義

          MOV P1,#11011011B ?;I/O初始化

          MOV TIMER,#50 ? ;25ms定時

          START_DELAY: MOV TIMER1,#255

          START_DELAY1: DJNZ TIMER1,START_DELAY1

          DJNZ TIMER,START_DELAY

          MOV DATA_OUT,#10100100B ?;復位指令

          CALL SEND ;發(fā)指令到ZLG8279A

          SETB CS ?;恢復CS高電平

          MAIN:JB KEY,MAIN ?;是否有鍵按下

          MOV DATA_OUT,#00010101B ? ;有鍵按下,發(fā)讀鍵盤指令

          CALL SEND

          CALL RECEIVE

          SETB CS ? ;CS置高電平

          MOV B,#10 ?;16進制到BCD碼轉換

          MOV A,DATA_IN

          DIV AB

          MOV TEN,A

          MOV DATA_OUT,#10100001B ?;左移指令

          CALL SEND

          MOV DATA_OUT,#10100001B

          CALL SEND

          MOV DATA_OUT,#10000001B ;下載數(shù)據(jù)且譯碼指令

          CALL SEND

          MOV DATA_OUT,TEN ?;發(fā)送十位數(shù)字到ZLG8279A

          CALL SEND

          MOV DATA_OUT,#10000000B ;下載數(shù)據(jù)且譯碼指令

          CALL SEND

          MOV DATA_OUT,B ?;發(fā)送個位數(shù)字到ZLG8279A;

          CALL SEND

          SETB CS

          WAIT:JNB KEY,WAIT ?;等待按鍵松開

          JMP MAIN

          ;**** 發(fā)送一個字節(jié)到ZLG8279A,高位在前

          SEND: MOV BIT_COUNT,#8 ?;記數(shù)器設定

          CLR CS ? ;CS置低電平

          CALL LONG_DELAY ;長延時子程序

          SEND_LOOP:MOV C,DATA OUT.7 ;輸出1位

          MOV DAT,C

          SETB CLK ?;CLK置高電平

          MOV A,DATA_OUT ;待發(fā)送數(shù)據(jù)左移

          RL A

          MOV DATA_OUT,A

          CALL SHORT_DELAY ?; 短延時子程序

          CLR CLK ?; CLK置低電平

          CALL SHORT_DELAY

          DJNZ BIT_COUNT,SEND_LOOP ;8位是否發(fā)送完畢

          CLR DAT ?;發(fā)送完畢,返回

          RET

          ;***接收一個字節(jié)到ZLG8279A,高位在前

          RECEIVE:MOV BIT_COUNT,#8 ;記數(shù)器設定

          SETB DAT ?;設定P1.2(DATA)為高電平輸入狀態(tài)

          CALL LONG_DELAY ;

          RECEIVE_LOOP: SETB CLK ?; CLK置高電平

          CALL SHORT_DELAY

          MOV A,DATA_IN ?;數(shù)據(jù)左移

          RL A

          MOV DATA_IN,A

          MOV C,DAT ;讀取一位數(shù)據(jù)

          MOV DATA_IN.0,C

          CLR CLK

          CALL SHORT_DELAY

          DJNZ BIT_COUNT,RECEIVE_LOOP ?; 8位是否接收完畢

          CLR DAT ; 重設DAT口為低電平(輸出狀態(tài))

          RET

          ;**************延時子程序

          LONG_DELAY: MOV TIMER,#25 ;設定延時時間為50μs

          DELAY_LOOP: DJNZ TIMER,DELAY_LOOP

          RET

          SHORT_DELAY:MOV TIMER,#4 ;設定延時時間為50μs

          SHORT_LP: DJNZ TIMER,SHORT_LP

          RET

          END

          6 結束語

          ZLG8279A具有的特點和豐富的指令系統(tǒng),使得由其組成的LED顯示和鍵盤電路具有外圍電路簡單,功能強大,使用方便,可靠性高,與MCU接口簡單等特點,是LED顯示和鍵盤電路的首選。筆者利用該芯片制作的“學生提問指示儀”,經(jīng)使用,效果良好。



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