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、特點與使用原則，最后給出了以此芯片為核心設(shè)計的人機接口電路實例。
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和串行口擴展的鍵盤、顯示電路；由8155并行擴展口構(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，可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅(qū)動芯片zlg7289A為核心，芯片設(shè)計的獨到之處使電路在硬件上較為簡單，無需添加鎖存器、驅(qū)動器、寄存器等，耗電較小，軟件設(shè)計中也無需進(jìn)行顯示譯碼,省去了靜態(tài)顯示擴展芯片,大大節(jié)省了CPU的占用時間,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，可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達(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，可方便地實現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口，其技術(shù)特點為：(1)串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動LED；(2)各位獨立控制譯碼/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，方便控制獨立LED；(5)64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路。

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)碼管和對數(shù)碼管設(shè)置消隱屬性均不會影響鍵盤使用。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，此引腳為輸入端；當(dāng)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)檩敵龆耍?腳為按鍵有效輸出端KEY，平時為高電平，當(dāng)檢測到有效按鍵時，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。
因為芯片可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示，電流較大，且為動態(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)用時可在電源的正負(fù)極并入一100μF的電容。

程序設(shè)計
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BIT，即微控制器需發(fā)送8個CLK脈沖；(2) 帶有數(shù)據(jù)的指令，寬度的16個BIT，即微控制器需發(fā)送16個CLK脈沖。(3) 讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令，寬度為16個BIT，前8個為微控制器發(fā)送到zlg7289A的指令，后8個BIT為zlg7289A返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時，zlg7289A的DATA端在第9個CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第16個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個指令。
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)特點是8KbFlash，256×8-bit內(nèi)部RAM；32位I/O總線；三個16位定時/計數(shù)器，8中斷源等等。AT89C52主要實現(xiàn)向顯示驅(qū)動芯片發(fā)送指令傳輸數(shù)據(jù)。程序中延時時間以zlg7289A外接12 MHz晶體振蕩器為準(zhǔn)。程序框圖如圖2：

應(yīng)用實例
圖1為zlg7289A在一精密低頻信號發(fā)生器中的應(yīng)用。該儀器的特點是可以根據(jù)設(shè)定輸出一定頻率、幅度、占空比的方波、正弦波、三角波、鋸齒波等信號，具有幅度、占空比準(zhǔn)確、頻率穩(wěn)定，各參數(shù)可以精確數(shù)字調(diào)節(jié)，實時數(shù)字顯示等特點。其中人機接口電路設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到整臺儀器的使用效果。
如圖1 中的電路，根據(jù)需要，我們設(shè)計了四個按鍵，其功能分別為K1波形選擇(可選波形有方波、正弦波、三角波等)；K2調(diào)節(jié)參數(shù)選擇(可調(diào)參數(shù)為幅度、頻率、占空比等)；K3為+1鍵，K4為-1鍵，當(dāng)K2選定后，由K3、K4確定輸出信號的參數(shù)大小，開機時信號發(fā)生器有一預(yù)設(shè)值，通過數(shù)碼管可以看出為幅度為50、頻率為50、占空比為50的方波輸出。
在精密低頻信號發(fā)生器的顯示驅(qū)動電路中我們選用了8個高亮型的共陰數(shù)碼管，數(shù)碼管的尺寸，這里也不會過大。如圖1示，D1為波形選擇顯示，顯示“1”代表方波；“2”代表正弦波；“3”代表三角波。D2為參數(shù)調(diào)節(jié)選擇顯示，“A”為振幅調(diào)節(jié)，即此時按K3、K4鍵改變的是振幅大小，振幅可調(diào)范圍是在一實驗值(見參考文獻(xiàn))基礎(chǔ)上0~99%；“F”代表頻率調(diào)節(jié)，即此時K3、K4增減的是頻率大小1~99Hz；“D”為占空比調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍是1~99%。

結(jié)語
以zlg7289A為核心的人機接口電路只需一片智能芯片很好地完成了數(shù)字顯示和鍵盤控制功能，電路簡單，功能完備，結(jié)果了然。應(yīng)用這一電路實現(xiàn)了精密低頻信號發(fā)生器的人機對話，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

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及其應(yīng)用(24342) 及其應(yīng)用(24342)
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