顯示和鍵盤智能控制zlg7289A的原理及其應用

摘  要: 本文詳細介紹了數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計的人機接口電路實例。
關鍵詞： 串行接口；鍵盤控制；數碼管；zlg7289A
2002年4月B版

引言
鍵盤、顯示電路是現代數字式智能儀器不可或缺的組成部分，在單片機應用系統中鍵盤、顯示接口技術已經比較成熟，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，可同時驅動8位共陰式數碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片zlg7289A為核心，芯片設計的獨到之處使電路在硬件上較為簡單，無需添加鎖存器、驅動器、寄存器等，耗電較小，軟件設計中也無需進行顯示譯碼,省去了靜態顯示擴展芯片,大大節省了CPU的占用時間,因而使用更方便，適于推廣。

圖1  zlg7289A的應用電路

圖2 程序框圖

芯片介紹
zlg7289A是具有串行接口，可同時驅動8位共陰式數碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可連接多達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，可方便地實現多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口，其技術特點為：(1)串行接口，無需外圍元件可直接驅動LED；(2)各位獨立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性；(3)(循環)左移/(循環)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，內含去抖動電路。

典型電路
圖1 為zlg7289A的應用電路，增加相應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用。
zlg7289A與數碼管及鍵盤的連接
zlg7289A應連接共陰式數碼管，應用中無需用到的數碼管和鍵盤可以不連接，省去數碼管和對數碼管設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。芯片應用中，下拉電阻與位選電阻應遵從一定的比例關系，下拉電阻應大于位選電阻的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，可向芯片發送指令及讀取鍵盤數據；7腳CLK，同步時鐘輸入端，向芯片發送數據及讀取鍵盤數據時，此引腳電平上升表示數據有效 ；8腳為串行數據輸入/輸出端，當芯片接收指令時，此引腳為輸入端；當讀取鍵盤數據時，此引腳在“讀”指令最后一個時鐘的下降沿變為輸出端；9腳為按鍵有效輸出端KEY，平時為高電平，當檢測到有效按鍵時，此引腳變為低電平。
其它外圍電路
如圖1，zlg7289A需要一外接晶體振蕩電路供系統工作。其典型值為F=12MHz，C=15PF。
zlg7289A的RESET復位端在一般應用情況下，可以直接和VCC相連，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部復位電路，或直接由微控制器控制。
因為芯片可直接驅動LED數碼管顯示，電流較大，且為動態掃描方式。為盡量消除電源噪聲干擾，提高電路抗干擾能力，應用時可在電源的正負極并入一100μF的電容。

程序設計
zlg7289A采用串行方式與微控制器通訊，串行數據從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當片選信號變為低電平后，DATA引腳上的數據在CLK引腳的上升沿被寫入zlg7289A的緩沖寄存器。
zlg7289A的指令結構有三種類型：(1) 不帶數據的純指令，指令寬度為8個BIT，即微控制器需發送8個CLK脈沖；(2) 帶有數據的指令，寬度的16個BIT，即微控制器需發送16個CLK脈沖。(3) 讀取鍵盤數據指令，寬度為16個BIT，前8個為微控制器發送到zlg7289A的指令，后8個BIT為zlg7289A返回的鍵盤代碼，執行此指令時，zlg7289A的DATA端在第9個CLK脈沖的上升沿變為輸出狀態，并與第16個脈沖的下降沿恢復為輸入狀態，等待接收下一個指令。
硬件連接如圖1示，微控制器AT89C52是ATMEL公司生產的高兼容性的微控制器，其主要技術特點是8KbFlash，256