ZLG7290在低壓無功補償控制器中的應(yīng)用

0 引言

　　在智能儀表中，經(jīng)常會用到鍵盤、數(shù)碼管等外設(shè)。因此，一個穩(wěn)定、占用系統(tǒng)資源少的人機對話通道設(shè)計非常重要。傳統(tǒng)的鍵盤與數(shù)碼管解決方案，由于鍵盤與數(shù)碼管是分離的，因而電路連接比較復(fù)雜，不管是獨立式鍵盤還是矩陣式鍵盤，都會浪費微控制器的端口資源，而且都需要人為進行去抖動處理，且抗干擾性差。而數(shù)碼管部分，不管是靜態(tài)顯示方式還是動態(tài)顯示方式，在不進行鎖存器擴展的前提下。仍然要占用8根I／O端口線，這將嚴重浪費系統(tǒng)的端口資源。

　　ZLG7290可完全克服上述弊端。它采用I2C總線接口，與微控制器的連接僅需兩根信號線，硬件電路比較簡單。而且可以管理多達64只獨立的數(shù)碼管、64只獨立按鍵，并可提供自動消除抖動、連擊鍵計數(shù)等功能。這對于傳統(tǒng)的鍵盤與數(shù)碼管解決方案，無疑是不可想象的。強大的功能，豐富的資源，良好的接口，使得ZLG7290比傳統(tǒng)的鍵盤與數(shù)碼管解決方案且有更大的優(yōu)越性。因此，在現(xiàn)代智能儀表的設(shè)計中，通過ZLG7290可為系統(tǒng)設(shè)計工程師設(shè)計出良好的人機對話通道，從而提供了一種理想的解決方案。

1 ZLG7290的工作原理

　　ZLG7290的核心是一塊ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管，同時可掃描管理多達64只按鍵，實現(xiàn)人機對話的功能資源十分豐富。除具有自動消除抖動功能外，它還具有段閃爍、段點亮、段熄滅、功能鍵、連擊鍵計數(shù)等強大功能，并可提供10種數(shù)字和21種字母的譯碼顯示功能，用戶可以直接向顯示緩存寫入顯示數(shù)據(jù)，而且無需外接元件即可直接驅(qū)動數(shù)碼管，還可擴展驅(qū)動電壓和電流。此外，ZLG7290B的電路簡單，使用也很方便。

　　用戶按下某個鍵時，ZLG7290的INT引腳會產(chǎn)生一個低電平的中斷請求信號，讀取鍵值后，中斷信號就會自動撤銷。正常情況下，微控制器只需要判斷INT引腳就可以得到鍵盤輸入的信息。微控制器可通過兩種方式得到用戶的鍵盤輸入信息。其一是中斷方式，該方式的優(yōu)點是抗干擾能力強，缺點是要占用微控制器的一個外部中斷源。其二是查詢方式，即通過不斷查詢INT引腳來判斷是否有鍵按下，該方式可以節(jié)省微控制器的一根I／O口線，但是代價是I2C總線處于頻繁的活動狀態(tài)，消耗電流多并且不利于抗干擾。

2基于ZLG7290的無功補償控制器設(shè)計

　　由于采用了I2C總線接口，因而用ZLG7290與微控制器設(shè)計電力儀表的硬件電路連接非常簡單。它只需要兩根信號線(一根數(shù)據(jù)線SDA，一根時鐘信號線SCL)。但應(yīng)注意進行I2C通信的雙方要共地，并應(yīng)用，INT傳遞鍵盤中斷信號。微控制器通過RST可以將ZLG7290復(fù)位。圖1是以電力系統(tǒng)中廣泛使用的低壓無功補償控制器的設(shè)計為實例，給出的ZLG7290的硬件連接電路圖。

　　本系統(tǒng)用ZLG7290與微控制器來構(gòu)成I2C總線通信系統(tǒng)，SCT89C55本身雖沒有I2C總線控制器，但采用模擬I2C總線仍可進行I2C總線通信。

　　低壓無功補償控制器的人機對話通道輸出中需要顯示的參數(shù)有電壓、電流、功率、功率因數(shù)、上限、下限、電容值、回路數(shù)、ABC三相等等，設(shè)計時可以分別用U、I、P、PF、-、-、C、LOOP、ABC等表示。ZLG7290可以顯示的值有0～9、0.、A、b、C、d、E、F、H、I、J、L、g、O、P、U、t、y、c、r、o，只要合理編碼，就可以滿足設(shè)備的顯示需求。本低壓無功補償控制器中的鍵盤有三種狀態(tài)：一是菜單設(shè)置狀態(tài)，可用變量menu_set表征，用戶可以觀察以前設(shè)置的一些參數(shù)；二是手動電容投切狀態(tài)，可用變量cap_set表征，用戶可以直接手動控制電容的投或切；三是參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，可用變量pra_set表征，用戶可以對參數(shù)進行設(shè)置，且加減的步長可由用戶設(shè)定。這三個變量的組合幾乎可以涵蓋低壓無功補償控制器中鍵盤和數(shù)碼管的所有可能情況。程序流程圖中。這三個變量分別簡記為：m_set、c_set、p_set。圖2是其軟件程序流程圖。

　　限于篇幅，本文僅給出模擬I2C總線引腳、部分初始化和鍵盤處理等三部分程序：
 

　　在人機對話通道的設(shè)計中。如果用戶還要完成更多、更復(fù)雜的功能(如分更多級單，進行更多級的參數(shù)設(shè)置，顯示更多級參數(shù)，菜單循環(huán)顯示，更多按鍵功能等)，只需要再定義幾個狀態(tài)變量即可按照本文程序設(shè)計的思想來實現(xiàn)。簡言之，ZLG7290幾乎涵蓋了所有鍵盤與數(shù)碼管的解決方案，系統(tǒng)設(shè)計工程師可以隨心所欲地設(shè)計出符合各種要求的人機對話通道。

3結(jié)束語

　　實驗結(jié)果表明，ZLG7290具有響應(yīng)速度快、功能強大、電路簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點。相比傳統(tǒng)的鍵盤與數(shù)碼管解決方案，ZLG7290無疑具有巨大的優(yōu)越性。

　　按照本文的軟件設(shè)計思想，也可將程序方便地移植到其它系統(tǒng)中(如ARM，DSP系統(tǒng)中)，且通用性強，可移植性好。因此，本設(shè)計可進一步推廣到電能表、出租車計價器、用電管理終端，以及工業(yè)測控、汽車電子等領(lǐng)域。