P87LPC764單片機(jī)的I2C總線顯示電路
關(guān)鍵詞：I2C總線 P87LPC764單片機(jī) SAA1064 顯示電路
I2C總線是Philips公司推出的芯片間串行傳輸總線。它以串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘線（SCL）2根連線實(shí)現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，可以極方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。關(guān)于I2C總線的結(jié)構(gòu)和工作原理詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)1。
一、P87LPC764單片機(jī)I2C總線接口
P87LPC764是Philips公司生產(chǎn)的一種小封裝、低成本、高性能的單片機(jī)（有關(guān)它的詳細(xì)介紹見(jiàn)參考文獻(xiàn)2）。它采用80C51加速處理器結(jié)構(gòu)，片內(nèi)帶有支持I2C總線的硬件接口。當(dāng)激活I(lǐng)2C總線時(shí)，P87LPC764端口1中的P1.2與P1.3分別作為SCL和SDA行使I2C總線功能。其I2C總線由3個(gè)特殊功能寄存器控制，這3個(gè)寄存器為I2C控制寄存器I2CON、I2C配置寄存器I2CFG和I2C數(shù)據(jù)寄存器I2DAT。各寄存器格式和位含義參見(jiàn)本刊第5期第36頁(yè)。
二、I2C總線顯示器件SAA1064
1.引腳功能
SAA1064是I2C總線系統(tǒng)中典型的LED驅(qū)動(dòng)控制器件，為雙極型集成電路，有2×8位輸出驅(qū)動(dòng)接口，可靜態(tài)驅(qū)動(dòng)2位或動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)4位8段LED顯示器。SAA1064的器件地址為0111，其引腳地址端ADR按輸入電平大小將A1A0編為4個(gè)不同的從地址，故在1個(gè)I2C總線系統(tǒng)中最多可以掛接4片SAA1064，實(shí)現(xiàn)16位LED顯示。SAA1064為24腳雙列直插封裝，其引腳排列如圖1所示。
ADR 尋址端，SAA1064通過(guò)對(duì)該腳輸入不同的模擬電壓，以確定其不同的地址。SAA1064規(guī)定輸入該腳的電壓值為VEE、（3/8）Vcc、（5/8）Vcc及Vcc時(shí)，分別對(duì)應(yīng)十六地地址70H、72H、74H、76H（寫(xiě)操作）或71H、73H、75H、77H（讀操作）。
CEXT 時(shí)鐘振蕩器的外接電容，典型值為2.7nF。
P1～P8 段驅(qū)動(dòng)輸出端口1。P1為最低位，P8為最高位。
P9～P16 段驅(qū)動(dòng)輸出端口2。P9為最低位，P16為最高位。
MX1、MX2 動(dòng)態(tài)顯示方式時(shí)的公共極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，用以切換兩對(duì)數(shù)碼管輪流顯示。
SDA、SCL I2C總線的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線。
2.數(shù)據(jù)操作格式
SAA1064除了與LED驅(qū)動(dòng)控制相關(guān)的寫(xiě)操作外，還有能反映系統(tǒng)上電標(biāo)志的讀操作。SAA1064的讀操作狀態(tài)字節(jié)的讀出操作，其狀態(tài)字節(jié)僅最高位有意義，定義為PR。上電后PR為"1"，在對(duì)其進(jìn)行讀狀態(tài)字節(jié)操作后清零。因此，PR=1表示從上次讀狀態(tài)后出現(xiàn)過(guò)掉電和加電。利用這一功能，在系統(tǒng)中可作為冷熱啟動(dòng)標(biāo)志。
（1）數(shù)據(jù)的輸入操作
SAA1064的顯示驅(qū)動(dòng)控制只需要I2C總線對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)入操作，即按照子地址（SUBADR）寫(xiě)入控制命令字節(jié)及顯示器的段碼數(shù)據(jù)即可，其數(shù)據(jù)操作格式如下：
| S | SLAW | A | SUBADR | A | COM | A |
| data1 | A | data2 | A | data3 | A | data4 | A | P |
SLAW為SAA1064的地址。
SUBADR為SAA1064片內(nèi)地址單元首址。
COM為SAA1064的控制命令。
data1～data4為動(dòng)態(tài)顯示方式的4個(gè)LED顯示器的共陰極段選碼。
（2）子地址單元
SAA1064片內(nèi)有5個(gè)地址單元，占用了3位地址位（SC、SB、SA），分別用于裝入控制字節(jié)和4個(gè)顯示段碼，具體地址分配如表1所列。由于SAA1064寫(xiě)操作具有地址自動(dòng)加1功能，故在數(shù)據(jù)操作格式的寫(xiě)入順序中，SUBADR應(yīng)為00H。
| 0 0 0 0 | SA | SB | SC | 單元地址 | 功 能 |
| 0 0 0 0 | 0 | 0 | 0 | 00H | 控制寄存器 |
| 0 | 0 | 1 | 01H | 數(shù)字位1 | |
| 0 | 1 | 0 | 02H | 數(shù)字位2 | |
| 0 | 1 | 1 | 03H | 數(shù)字位3 | |
| 1 | 0 | 0 | 04H | 數(shù)字位4 | |
| 1 | 0 | 1 | 05H | 保留不用 | |
| 1 | 1 | 0 | 06H | 保留不用 | |
| 1 | 1 | 1 | 07H | 保留不用 |
（3）控制命令COM格式
SAA1064具有較強(qiáng)的控制功能，能實(shí)現(xiàn)亮度控制，顯示器測(cè)試，動(dòng)、靜態(tài)及位亮、暗顯示。這些控制命令集中設(shè)置在控制寄存器中。控制命令（COM）格式如下：
| - | C6 | C5 | C4 | C3 | C2 | C1 | C0 |
C0 動(dòng)態(tài)、靜態(tài)顯示選擇，C0=1動(dòng)態(tài)顯示。
C1 數(shù)碼管1、3亮滅選擇，C1=1選擇亮。
C2 數(shù)碼管2、4亮滅選擇，C2=1選擇亮。
C3 測(cè)試位，C3=1時(shí)所有段點(diǎn)亮，正常工作時(shí)該位為0。
C4、C5、C6 輸出電流控制位，為1時(shí)分別對(duì)應(yīng)3mA、6mA、12mA。皆為1時(shí)輸出電流最大為21mA。
三、顯示電路實(shí)例
圖2是P87LPC764與SAA1064的接口電路實(shí)例。P87LPC764單片機(jī)采用6MHz的內(nèi)部RC振蕩器，訪問(wèn)4片SAA1064，驅(qū)動(dòng)16只數(shù)碼管顯示，每片SAA1064的接線如圖2所示。
該應(yīng)用電路是一個(gè)單主的I2C總線系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)總線競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，而且數(shù)據(jù)傳送操作只有主發(fā)送方式，因此，在編程過(guò)程中沒(méi)有檢測(cè)總線錯(cuò)誤。在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中，每發(fā)送1個(gè)字節(jié)，都檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，如無(wú)應(yīng)答信號(hào)，建立標(biāo)志位F0，程序重新開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
以下是該I2C總線顯示電路的程序清單，顯示緩沖區(qū)為30H到3FH單元。
START：MOV R0，#30H ；顯示緩沖區(qū)首地址
MOV R1，#17H ；SAA1064控制碼
MOV R2，#70H ；SAA1064（1）的地址
MOV R3，#04H ；4片SAA1064
LOOP：ACALL DISP
JB F0，START ；無(wú)應(yīng)答信號(hào)重新開(kāi)始
INC R2 ；
INC R2 ；
DJNZ R3，LOOP ；
┆
以下是顯示子程序
DISP:CLR F0 ;清除無(wú)應(yīng)答標(biāo)志
MOV I2CFG，#30H ；請(qǐng)求成為I2C總線主機(jī)
JNB MASTER，$ ；等待成為I2C總線主機(jī)
MOV I2CON，#1CH ；清除起動(dòng)條件
MOV A，R2 ；取從設(shè)備地址
ACALL SEND ；發(fā)送從設(shè)備地址
JB F0，DISP2 ；無(wú)應(yīng)答信號(hào)轉(zhuǎn)移
MOV A，#0 ；SAA1064子地址
ACALL SEND ；發(fā)送子地址
JB F0，DISP2 ；無(wú)應(yīng)答信號(hào)轉(zhuǎn)移
MOV A，R1 ；取SAA1064控制碼
ACALL SEND ；發(fā)送控制碼
JB F0，DISP2 ；無(wú)應(yīng)答信號(hào)轉(zhuǎn)移
MOV R4，#04H ；四只數(shù)碼管
DISP1：MOV A，@R0 ；取字形代碼
ACALL SEND ；發(fā)送字形代碼
JB F0，DISP2 ；無(wú)應(yīng)答信號(hào)轉(zhuǎn)移
INC R0 ；修正顯示單元地址
DJNZ R4，DISP1 ；
DISP2：ACALL SSTP ；發(fā)送停止位
RET ；
；發(fā)送1個(gè)字節(jié)
SEND：MOV R4，#8H ；設(shè)置數(shù)據(jù)格式為8位
SENDB：MOV I2DAT，A ；發(fā)送數(shù)據(jù)位
RL A ；取下一個(gè)數(shù)據(jù)位
JNB DRDY，$ ；等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好
DJNZ R4，SENDB ；
MOV I2CON，#0A0H ；轉(zhuǎn)換為接收模式
JNB ATN，$ ；等待應(yīng)答信號(hào)
JNB RDAT，SENDE ；是應(yīng)答位嗎？
SETB F0 ；建立無(wú)應(yīng)答信號(hào)標(biāo)志
SENDE：RET ；
；發(fā)送停止位
SSTP：CLR MASTRQ ；取消主機(jī)位置
MOV I2CON，#21H ；產(chǎn)生總線停止條件
JNB ATN，$ ；等待
MOV I2CON，#20H ；清除數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志
JNB ATN，$ ；等待發(fā)送停止條件
MOV I2C0N，#91H ；釋放I2C總線
CLR TIRUN ；停止定時(shí)器I的運(yùn)行
RET
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