1、數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制器CH451及其應(yīng)用    摘要：介紹一種新型的鍵盤顯示驅(qū)動芯片CH451的性能特點(diǎn)和工作原理，給出了CH451鍵盤顯示驅(qū)動芯片與MCS51單片機(jī)的接口方法與相應(yīng)的軟件驅(qū)動程序。     關(guān)鍵詞：鍵盤顯示控制；單片機(jī)；CH451單片機(jī)在開發(fā)過程中，常常會因?yàn)橘Y源不足而不得不大量擴(kuò)展接口芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要，其中原因之一是人機(jī)界面中的鍵盤顯示占用了系統(tǒng)太多資源，從而造成系統(tǒng)龐大，同時(shí)降低了系統(tǒng)的可靠性。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤顯示通?？刹捎靡韵聨追N方式：()采用并行接口的鍵盤顯示專用芯片。但所需

2、外圍元件多（顯示驅(qū)動、譯碼等）、占用電路板面積大、綜合成本高，在中小系統(tǒng)中常常大材小用；()采用通用并行芯片擴(kuò)展（如用等），但此方案同樣需要驅(qū)動顯示，同時(shí)鍵盤顯示掃描還需占用大量時(shí)間；()采用專用顯示控制器，并用的引腳完成鍵盤輸入（如、等，大多是串行接口并有顯示驅(qū)動能力，占用少）。這種接口方式省去了顯示的掃描，而且電路大多也很簡單，通常在系統(tǒng)需要的按鍵較少時(shí)比較適用；()采用帶總線的鍵盤顯示芯片（如顯示用，鍵盤用），不過這種方式對于無總線接口的來說，編程顯得有些不便；()采用串行接口的鍵盤顯示專用芯片，如、等。這類芯片占用的資源少，傳輸速度較快，外圍器件要求也較少，在中小系統(tǒng)中都可得到廣泛的應(yīng)

3、用。與中已有介紹，本文著重介紹的主要特性及接口應(yīng)用方法。 的功能與引腳介紹是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及監(jiān)控的多功能外圍芯片。內(nèi)置振蕩電路，可以直接動態(tài)驅(qū)動位數(shù)碼管或者位，具有譯碼或不譯碼功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)、各數(shù)字獨(dú)立閃爍等控制功能。內(nèi)置大電流驅(qū)動級，段電流不小于，字電流不小于，并有 級亮度控制功能；在鍵盤控制方面，該器件內(nèi)置鍵鍵盤控制器，可實(shí)現(xiàn)×矩陣鍵盤掃描，并內(nèi)置去抖動電路，可提供按鍵中斷與按鍵釋放標(biāo)志位等功能；在外部接口方面，可選擇簡潔的線串行接口或高速線串行接口，且內(nèi)置上電復(fù)位，可提供高電平有效復(fù)位和低電平有效復(fù)位兩種輸出，同時(shí)內(nèi)置看門

4、狗電路。提供有引腳的與封裝以及封裝形式，腳與腳在功能上稍有差別，它們的引腳定義見表所列。表1 CH451的引腳說明28腳引腳號24腳引腳號引腳名稱類  型引  腳  說  明232VCC電源正電源，持續(xù)電流不小于200mA915GND電源接地，持續(xù)電流不小于200mA254LOAD輸入4線串行接口的數(shù)據(jù)加協(xié)，帶上拉265DIN輸入4線串行接口的數(shù)據(jù)輸入，帶上拉276DCLK輸入串行接口聽數(shù)據(jù)時(shí)鐘，帶上拉，可同時(shí)用于看門狗的清除輸入243DOUT輸出串行接口的數(shù)據(jù)輸出鍵盤中斷22151、2418DIG7SEG0三態(tài)輸出及輸入數(shù)碼管的段驅(qū)動，高電平有效，鍵盤

5、掃描輸入，高電平有效，帶下拉18714DIG7DIG0輸出數(shù)碼管的字驅(qū)動，低電平有效，鍵盤掃描輸入，高電平有效，帶下拉12不支持RST輸出上電復(fù)位和看門狗復(fù)位，高電平有效13不支持RST輸出上電復(fù)位和看門狗復(fù)位，低電平有效28不支持RSTI輸入上電復(fù)位門限調(diào)整或手工復(fù)位輸入14不支持ADJ輸入段電流上限調(diào)整，帶強(qiáng)下拉10不支持CLK輸入外接阻容振蕩11不支持CLKO輸出CLK引腳時(shí)鐘信號的二分頻輸出17NC不連接，禁止使用的操作命令 的操作命令均為位，其中高位為標(biāo)識碼，低位為參數(shù)，各操作命令如下：空操作：（可為任意值，下同）空操作命令對不產(chǎn)生任何影響。該命令可以在多個(gè)級聯(lián)的應(yīng)用中透過前級向后級

6、發(fā)送操作命令而不影響前級的狀態(tài)。例如，要將操作命令發(fā)送給兩級級聯(lián)電路中的后級（后級的引腳連接到前級的引腳），只要在該操作命令后添加空操作命令再發(fā)送，那么，該操作命令將經(jīng)過前級到達(dá)后級，而空操作命令留給了前級。另外，為了在不影響的前提下變化以清除看門狗計(jì)時(shí)器，也可以發(fā)送空操作命令。在非級聯(lián)的應(yīng)用中，空操作命令可只發(fā)送高位。 芯片內(nèi)部復(fù)位：內(nèi)部復(fù)位命令可將的各個(gè)寄存器和各種參數(shù)復(fù)位到默認(rèn)的狀態(tài)。芯片上電時(shí)，均被復(fù)位，此時(shí)各個(gè)寄存器均復(fù)位為，各種參數(shù)均恢復(fù)為默認(rèn)值。 字?jǐn)?shù)據(jù)移位：字?jǐn)?shù)據(jù)移位命令共有個(gè)：開環(huán)左移、右移，閉環(huán)左移、右移。為時(shí)為開環(huán)，為時(shí)為閉環(huán)，為時(shí)左移，為時(shí)為右移。開環(huán)左移時(shí)引腳對應(yīng)的單

7、元補(bǔ)，此時(shí)不譯碼方式顯示為空格，譯碼方式時(shí)顯示為；開環(huán)右移時(shí)，引腳對應(yīng)的單元補(bǔ)；而在閉環(huán)時(shí)與頭尾相接，閉環(huán)移位。 設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)：該命令用于設(shè)定的系統(tǒng)級參數(shù)如看門狗使能、鍵盤掃描使能、顯示驅(qū)動使能等。各個(gè)參數(shù)均可通過位數(shù)據(jù)來進(jìn)行控制，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置為可啟用該功能，否則關(guān)閉該功能（默認(rèn)值）。 設(shè)定顯示參數(shù)：此命令用于設(shè)定的顯示參數(shù)，如譯碼方式（位）、掃描極限（位）、顯示亮度（位）等。譯碼方式為時(shí)選擇譯碼方式，為時(shí)選擇不譯碼方式。默認(rèn)工作于不譯碼方式，此時(shí)個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中字節(jié)數(shù)據(jù)的位位分別對應(yīng)個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段段，當(dāng)數(shù)據(jù)位為時(shí)，對應(yīng)的數(shù)據(jù)段（或發(fā)光管）點(diǎn)亮；數(shù)據(jù)位為時(shí)熄滅。工作于譯碼方式主要應(yīng)用于

8、數(shù)碼管驅(qū)動，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)的碼，便可由將其譯碼并直接驅(qū)動數(shù)碼管以顯示對應(yīng)的字符。譯碼方式是對數(shù)據(jù)寄存器中字節(jié)數(shù)據(jù)的位位進(jìn)行兼容的譯碼，可用于控制段驅(qū)動引腳的輸出，它們對應(yīng)于數(shù)碼管的段段，同時(shí)可用字節(jié)數(shù)據(jù)的位控制段來驅(qū)動引腳的輸出以對應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字節(jié)數(shù)據(jù)的位和位不影響譯碼的輸出，它們可以是任意值。將位位進(jìn)行譯碼可顯示以下個(gè)字符，其中分別對應(yīng)于“”、分別對應(yīng)于“ ”空格 、“”或加號 、“”負(fù)號或減號 、“”等于號 、“左方括號 、“”右方括號 、“”下劃線 、“” 、“” 、“” 、“”小數(shù)點(diǎn) 、其余值為空格。掃描極限控制位和（默認(rèn)值）可分別設(shè)定掃描極限和。顯示亮度控制位的和（默認(rèn)

9、值）則用于分別設(shè)定顯示驅(qū)動占空比 和，以實(shí)現(xiàn)級顯示亮度控制。設(shè)定閃爍控制：設(shè)定閃爍控制命令用于設(shè)定的閃爍顯示屬性，其中 分別對應(yīng)于個(gè)字驅(qū)動。閃爍屬性分別通過位數(shù)據(jù)控制，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置為可使能閃爍顯示，否則為正常顯示，不閃爍（默認(rèn)值）。加載字?jǐn)?shù)據(jù)：加載字?jǐn)?shù)據(jù)命令用于將字節(jié)數(shù)據(jù)（位）寫入（位）指定的數(shù)據(jù)寄存器中。的分別用于指定數(shù)據(jù)寄存器的地址，并分別對應(yīng)于引腳驅(qū)動的個(gè)數(shù)碼管。為待寫入的字節(jié)數(shù)據(jù)。讀取按鍵代碼：讀取按鍵代碼命令用于獲得最近檢測到的有效按鍵的按鍵代碼。該命令是唯一的具有數(shù)據(jù)返回的命令，通常從引腳輸出按鍵代碼，按鍵代碼總是位數(shù)據(jù)，最高位是狀態(tài)碼，位位是掃描碼。讀取按鍵代碼命令的位數(shù)據(jù)可

10、以是任意值，所以控制器可以將該操作命令縮短為位數(shù)據(jù)。例如，檢測到有效按鍵并中斷時(shí)，如按鍵代碼是，則先向發(fā)出讀取按鍵代碼命令，然后再從獲得按鍵代碼。所提供的按鍵代碼為位，位位是列掃描碼，位位是行掃描碼，位是狀態(tài)碼（鍵按下為，鍵釋放為）。例如，連接與的鍵被按下時(shí)，按鍵代碼為，鍵被釋放后，按鍵代碼是。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼，但一般在檢測到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位總是。另外，如果需要了解按鍵何時(shí)釋放，單片機(jī)可以通過查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位為。表是連接在與之間的鍵被按下時(shí)，所提供的按鍵代碼。這些按鍵代碼具有一定的規(guī)律，如果需要鍵被釋放時(shí)的按鍵代碼

11、，可將表中的按鍵代碼的位 置，也可將表中的按鍵代碼減去。應(yīng)注意的是：不支持組合鍵，也就是說，同一時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下。表2 CH451的鍵盤編碼表串行接口應(yīng)用電路與單片機(jī)的連接如圖所示，其中引腳最好連接到單片機(jī)的中斷輸入引腳，這樣可用中斷方式響應(yīng)按鍵。如果連接到非中斷輸入引腳，則應(yīng)該使用查詢方式確定是否檢測到有效按鍵，同時(shí)還可向單片機(jī)提供復(fù)位信號并帶功能。的段驅(qū)動引腳串接的電阻（）用于限制和均衡段驅(qū)動電流。在電源電壓下，串接電阻通常對應(yīng)段電流。具有鍵的鍵盤掃描功能，為了防止鍵被按下后在信號線與信號線之間形成短路而影響數(shù)碼管顯示，一般應(yīng)在的引腳與鍵盤矩陣之間串接限流電阻，其阻值可以

12、從至。將與連接可用于輸入串行數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。另外，在上電復(fù)位后， 默認(rèn)選擇線串行接口，如需選擇線串行接口，則應(yīng)在輸出串行時(shí)鐘之前，先在上輸出一個(gè)低電平脈沖，以通知為線串行接口。將與連接可提供串行時(shí)鐘，以使在其上升沿從輸入數(shù)據(jù)，并在其下降沿從輸出數(shù)據(jù)。用于加載串行數(shù)據(jù)，一般在其上升沿加載移位寄存器中的位數(shù)據(jù)以作為操作命令進(jìn)行分析并處理。也就是說，的上升沿是串行數(shù)據(jù)幀的幀完成標(biāo)志，此時(shí)無論移位寄存器中的位數(shù)據(jù)是否有效，都會將其當(dāng)作操作命令來處理。應(yīng)注意的是，在級聯(lián)電路中，單片機(jī)每次輸出的串行數(shù)據(jù)必須是單個(gè)的串行數(shù)據(jù)的位數(shù)乘以級聯(lián)的級數(shù)。下面是該電路的驅(qū)動程序：；主程序

13、需要定義的參數(shù) ；串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘，上升沿激活 ；串行數(shù)據(jù)輸入 ；串行命令加載，上升沿激活 ；接，鍵盤中斷和鍵值數(shù)據(jù)輸出 ；存放鍵盤中斷時(shí)讀取的鍵值； 初始化子程序 ；先低后高，輸出上升沿通知選擇線串行接口 ；置為默認(rèn)的高電平 ；置為輸入 ；設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)命令 ； 使能，開鍵盤、顯示功能 ；設(shè)置移位命令 ；開環(huán)左移 ；設(shè)置顯示參數(shù) ；不譯碼，位顯示，最亮 ；設(shè)置閃爍控制 ；不閃爍 ；置外部信號為低電平觸發(fā) ；清中斷標(biāo)志 ；允許鍵盤中斷 ； 輸出命令子程序 ；入?yún)ⅲ?、待寫的位?shù)據(jù) 低位在中 高位在的低位中 ；禁止鍵盤中斷 ；命令開始，此命令可以放在后面 ；將中位送出 ；低位在前，高位在后 ；送出一位數(shù)據(jù) ；產(chǎn)生時(shí)鐘上升沿通知輸入位數(shù)據(jù) ；位數(shù)據(jù)未完，繼續(xù) ；將中位送出 ；低位在前高位在后 ；產(chǎn)生加載上升沿通知處理命令數(shù)據(jù) ；允許鍵盤中斷 輸入鍵值子程序 出參 鍵值數(shù)據(jù) ；禁止鍵盤中斷 ；命