串行接口LED数码管及键盘管理器件ZLG7289A的原理与应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍了LED数码管及键盘管理器ZLG7289A的原理与应用。该芯片具有SPI串行接口,可同时驱动8位共阴式数码管(或64只独立LED),还可连接多达64键的键盘矩阵,单块芯片即可完成LED显示、键盘接口等全部功能。文章给出了ZLG7289A的特点、引脚功能、指令说明和经典电路,并以单片机AT89C51为例,给出了其接口电路及相应源程序。 关键词:ZLG7289A;LED显示;键盘接口;SPI 1 概述 ZLG7289A是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的、具有SPI串行接口功能的、可同时驱动8位共阴式数码管(或64只独立LED)的智能显示驱动芯片。 该芯片同时可连接多达64键的键盘矩阵。单块芯片即可完成LED显示以及键盘接口的全部功能。 ZLG7289A内部含有译码器,可直接接收BCD码或16进制码,并同时具有2种译码方式,此外还具有多种控制指令,如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。 通过ZLG7289A自身所具有的片选信号,可以方便地实现多于8 位显示或多于64 键的键盘接口。该芯片的主要特性如下: ●带有串行接口,无需外围元件即可直接驱动LED; ●各位可独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性; ●具有(循环)左移/(循环)右移指令; ●具有段寻址指令,可方便地控制独立的LED显示器; ●内含64键键盘控制器以及去抖动电路; ●可完全替代其它公司的8279、8155、8255等系列显示器件。 2 引脚说明 ZLG7289A芯片具有标准的DIP28和SOIC28两种封装形式。其引脚排列如图1所示,各引脚的功能说明见表1所列。 表1 ZLG7289A引脚功能说明 引 脚 名 称 说 明 1,2 VDD 正电源 3,5 NC 不连接,必须悬空 4 VSS 接地 6 CS 片选输入。此脚为低电平时,可向芯片发送指令及读取键盘数据 7 CLK 同步时钟输入端。向芯片发送数据及读取键盘数据时,此引脚电平上升沿表示数据有效 8 DATA 串行数据输入/输出端。当芯片接收指令时,此引脚为输入端;当读取键盘数据时,此引脚在读指令最后一个时钟的下降沿变为输出端。 9 KEY 按键有效输出端。平时为高电平,当检测到有效按键时,此引脚变为低电平 10~16 SG~SA 段ga驱动输出 17 DP 小数点驱动输出 18~25 DIG0~DIG7 数字0~7驱动输出 26 CLKOUT 振荡输出端 27 RC RC振荡器连接端 28 RESET 复位端。低电平有效,当RESET端由低电平变为高电平后,ZLG7289A大约经过18~25ms的时间才会进入正常工作状态 3 控制指令说明 ZLG7289A 的控制指令分为二大类:纯指令和带有数据的指令。 3.1 纯指令 纯指令包括复位(清除)指令(0A4H)、测试指令(0BFH)、左移指令(0A1H)、 右移指令(0A0H)、 循环左移指令(0A3H)、 循环右移指令(0A2H)等。下面以复位(清除)指令(0A4H)为例来进行说明,该指令的格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 1 0 0 1 0 0 当ZLG7289A 接收到该指令后,将所有的显示清除,所有设置的字符消隐、闪烁等属性也被一起清除。执行该指令后,芯片所处的状态与系统上电后所处的状态一样。 3.2 带有数据的指令 (1)下载数据且按方式0译码指令 该指令的格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 a2 a1 a0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DP X X X d3 d2 d0 d1 该命令由二个字节组成。前半部分为指令,其中a2 a1 a0 为位地址,d0~d3为数据。具体分配方式如表2所列。当系统接收到此指令时(ZLG7289A将按译码方式0进行译码)具体的译码方式如表3所列。小数点的显示可由DP位控制,DP为1时,小数点显示,DP为0时,小数点不显示。在该指令格式中,x表示没有影响。 表2 位地址分配表 a2 a1 a0 显示位 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 表3 译码方式表 d0~d3 d3 d2 d1 d0 7段显示 00H 0 0 0 0 0 01H 0 0 1 1 1 02H 0 0 0 0 2 03H 0 0 1 1 3 04H 0 1 0 0 4 05H 0 1 0 1 5 06H 0 1 1 0 6 07H 0 1 1 1 7 08H 1 0 0 0 8 09H 1 0 0 1 9 0AH 1 0 1 0 - 0BH 1 0 1 1 E 0CH 1 1 0 0 H 0DH 1 1 0 1 L 0EH 1 1 1 0 P 0FH 1 1 1 1 空无显示 (2)下载数据且按方式1译码指令 这种指令与上一个指令基本相同。所不同的是,该指令的d0~d3对应的数据位0AH~0FH分别为七段显示中的A、B、C、D、E、F。该指令的具体格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 0 0 1 a2 a1 a0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DP X X X d3 d2 d0 d1 (3) 读键盘数据指令 该指令从ZLG7289A读出当前的按键代码,格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 1 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d0 d1 与其它指令不同的是,此命令的前一个字节0001010B 为单片机传送到ZLG7289A的指令,而后一个字节d0~d7则为ZLG7289A返回的按键代码。 其范围为0~3FH(无键按下时为0xFF)。在此指令的前半段,ZLG7289A 的DATA 引脚处于高阻输入状态,可以用来接收来自微处理器的指令;在指令的后半段,DATA 引脚从输入状态转为输出状态,此时将输出键盘代码的值。故微处理器连接到DATA 引脚的I/O口应当有一个从输出态到输入态的转换过程。 当ZLG7289A检测到有效的按键时,KEY 脚将从高电平变为低电平,并一直保持到按键结束。在此期间,如果ZLG7289A 接收到“读键盘数据指令”,则输出当前按键的键盘代码;如果在接收到“读键盘数据指令”时没有有效按键,ZLG7289A将输出FFH(11111111B)。 (4)其它指令 除以上几个指令外,ZLG7289A还具有下载数据但不译码、闪烁控制、消隐控制、段点亮指令、段关闭等指令,限于篇幅,此处不再详述。 图2 4 典型应用 ZLG7289A 的典型应用电路如图2所示,图中,ZLG7289A 应连接共阴式数码管,应用中无需用到的数码管和键盘可以不连接,因而可省去数码管。此外,设置消隐属性也不会影响键盘的使用。 由于ZLG7289采用的是循环扫描的工作方式,因此,如果采用普通的数码管,亮度可能不够,故应采用高亮度或超高亮度的数码管,且尺寸也不宜选的过大,一般字符高度不超过1 英寸,如使用大型的数码管,则应选用适当的驱动电路。 ZLG7289A的RESET复位端在一般情况下,可以直接和VCC相连;而在需要较高可靠性的情况下,则可以连接外部复位电路或直接由MCU 控制。在上电或RESET 端由低电平变为高电平后,通常要经过大约18~25ms的时间,ZLG7289A才会进入正常工作状态。 图3 5 应用实例 图3是以AT89C51单片机为例给出的ZLG7289A与单片机的接口电路。图中,AT89C51所用时钟频率为12MHz如果使用不同的CPU时钟频率,则应注意调整延时时间。下面给出的是该系统的部分程序: ;*****************RAM定义 BIT_COUNT DATA 07FH TIMER DATA 07EH TIMER1 DATA 07DH TEN DATA 07CH DATA_IN DATA 020H DATA_OUT DATA 021H ;**************I/O定义 DAT BIT P0.6 ;ZLG8279A的 DATA,连接AT89C51的P0.6 KEY BIT P0.7 ; ZLG8279A的KEY,连接AT89C51的P0.7 CS BIT P0.4 ; ZLG8279A的CS,连接AT89C51的P0.4 CLK BIT P0.5 ; ZLG8279A的CLK,连接AT89C51的P0.5 ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START:MOV SP,#2FH ;堆栈定义 MOV P1,#11011011B ;I/O初始化 MOV TIMER,#50  ;25ms定时 START_DELAY: MOV TIMER1,#255 START_DELAY1: DJNZ TIMER1,START_DELAY1 DJNZ TIMER,START_DELAY MOV DATA_OUT,#10100100B ;复位指令 CALL SEND ;发指令到ZLG8279A SETB CS ;恢复CS高电平 MAIN:JB KEY,MAIN ;是否有键按下 MOV DATA_OUT,#00010101B  ;有键按下,发读键盘指令 CALL SEND CALL RECEIVE SETB CS  ;CS置高电平 MOV B,#10 ;16进制到BCD码转换 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 ;下载数据且译码指令 CALL SEND MOV DATA_OUT,TEN ;发送十位数字到ZLG8279A CALL SEND MOV DATA_OUT,#10000000B ;下载数据且译码指令 CALL SEND MOV DATA_OUT,B ;发送个位数字到ZLG8279A; CALL SEND SETB CS WAIT:JNB KEY,WAIT ;等待按键松开 JMP MAIN ;**** 发送一个字节到ZLG8279A,高位在前 SEND: MOV BIT_COUNT,#8 ;记数器设定 CLR CS  ;CS置低电平 CALL LONG_DELAY ;长延时子程序 SEND_LOOP:MOV C,DATA OUT.7 ;输出1位 MOV DAT,C SETB CLK ;CLK置高电平 MOV A,DATA_OUT ;待发送数据左移 RL A MOV DATA_OUT,A CALL SHORT_DELAY ; 短延时子程序 CLR CLK ; CLK置低电平 CALL SHORT_DELAY DJNZ BIT_COUNT,SEND_LOOP ;8位是否发送完毕 CLR DAT ;发送完毕,返回 RET ;***接收一个字节到ZLG8279A,高位在前 RECEIVE:MOV BIT_COUNT,#8 ;记数器设定 SETB DAT ;设定P1.2(DATA)为高电平输入状态 CALL LONG_DELAY ; RECEIVE_LOOP: SETB CLK ; CLK置高电平 CALL SHORT_DELAY MOV A,DATA_IN ;数据左移 RL A MOV DATA_IN,A MOV C,DAT ;读取一位数据 MOV DATA_IN.0,C CLR CLK CALL SHORT_DELAY DJNZ BIT_COUNT,RECEIVE_LOOP ; 8位是否接收完毕 CLR DAT ; 重设DAT口为低电平(输出状态) RET ;**************延时子程序 LONG_DELAY: MOV TIMER,#25 ;设定延时时间为50μs DELAY_LOOP: DJNZ TIMER,DELAY_LOOP RET SHORT_DELAY:MOV TIMER,#4 ;设定延时时间为50μs SHORT_LP: DJNZ TIMER,SHORT_LP RET END 6 结束语 ZLG8279A具有的特点和丰富的指令系统,使得由其组成的LED显示和键盘电路具有外围电路简单,功能强大,使用方便,可靠性高,与MCU接口简单等特点,是LED显示和键盘电路的首选器件。笔者利用该芯片制作的“学生提问指示仪”,经使用,效果良好。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200703/9584.html
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