I2C總線接口的顯示及鍵盤管理器件ZLG7290廣泛應用于智能儀表的接口設計當中，在具體應用過程中，它接收所要顯示的數(shù)據(jù)并將其顯示在LED顯示器上，動態(tài)地掃描管理著顯示過程，該器件本身只需2根線就可與單片機實現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機擔負繁忙數(shù)據(jù)處理任務的系統(tǒng)中，可節(jié)省單片機用于顯示掃描的時間，更顯出其優(yōu)越性。
2 ZLG7290的特點及工作原理
2．1 ZLG7290的特點
如圖1所示，ZLG7290是一種多位LED顯示及鍵盤管理器件，采用流行的I2C總線接口，可與各種帶I2C總線的單片機方便接口，并可同時驅動8位LED。其內部具有15×8 RAM的功能控制寄存器，可方便尋址。對每位數(shù)字可單獨控制、刷新。顯示亮度可數(shù)字控制，每位都具有閃爍使能控制功能。無需任何外部元件便可多路復用自動掃描。
ZLG7290的特點有：采用I2C串行接口；提供鍵盤中斷信號，方便與處理器接口；可驅動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立的LED和64個按鍵：可控制掃描位數(shù)，可控制任意數(shù)碼管的閃爍：提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位段尋址等控制；8個功能鍵均可檢測任意鍵的連擊次數(shù)；無需外接元件即直接驅動LED，可擴展驅動電流和驅動電壓。
2．2 ZLG7290的工作原理
2．2．1鍵盤的管理與控制
ZLG7290可采樣64個按鍵或傳感器，可檢測每個按鍵的連擊次數(shù)，并具有如下功能：鍵盤去抖動處理；雙鍵互鎖處理，即當有兩個以上按鍵被同時按下時，ZLG7290只采樣優(yōu)先級高的按鍵：連擊按鍵處理，即當某個按鍵按下輸出一次鍵值后。如果該按鍵還未釋放，該鍵值連續(xù)有效，就像連續(xù)壓按該鍵一樣，這種功能稱為連擊。連擊次數(shù)計數(shù)器RepeatCnt可區(qū)別出單擊(某些功能不允許連擊如開關)或連擊，判斷連擊次數(shù)，可以檢測被按下時間。以防止某些功能的誤操作。
2．2．2顯示的管理與控制
在每個顯示刷新周期，ZLG7290按照掃描位數(shù)寄存器(ScanNum)指定的顯示位數(shù)N，把顯示緩存DpRam0-DpRamN的內容按先后順序送入LED驅動器以實現(xiàn)動態(tài)顯示，減小N值可提高每位顯示掃描時間的占空比，以增強LED亮度，顯示緩存中的內容不受影響。修改閃爍控制寄存器(FlashOnOff)可改變閃爍頻率和占空比亮、滅的時間。
ZLG7290有兩種控制方式，即寄存器映像控制和命令解釋控制。如上述對顯示部分的控制，寄存器映像控制是指直接訪問底層寄存器，實現(xiàn)基本控制功能，這些寄存器須字節(jié)操作。命令解釋控制是通過解釋命令緩沖區(qū)CmdBuf0-CmdBuf1中的指令間接訪問底層寄存器，實現(xiàn)擴展控制功能，如對寄存器的位操作。
2．2．3內部寄存器的定義
ZLG7290內部可通過I2C總線訪問的寄存器地址范圍為00H-17H，任意寄存器都可按字節(jié)直接讀寫，也可以通過命令接口間接讀寫或按位讀寫。ZLG7290的控制和狀態(tài)查詢均通過讀／寫寄存器實現(xiàn)，用戶只需像讀寫24C02內的單元一樣操作即可實現(xiàn)對ZLG7290的控制。
(1)系統(tǒng)寄存器(SystemReg)：地址00H，復位值11110000B，系統(tǒng)寄存器可以保存ZLG7290系統(tǒng)狀態(tài)并可對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行配置。
(2)鍵值寄存器(Key)：地址01H，復位值00H，Key表示被按下鍵的鍵值，當Key=0時表示沒有鍵被按下。
(3)連擊次數(shù)計數(shù)器(RepeatCnt)：地址02H。復位值00H，RepeatCnt=0時表示單擊鍵，RepeatCnt大于0時表示鍵的連擊次數(shù)，用于區(qū)別出單擊鍵或連擊鍵，判斷連擊次數(shù)可以檢測被按下時間。
(4)閃爍控制寄存器(FlashOnOff)：地址0CH，復位值0111B／0111B，高4位表示閃爍時"亮"的時間，低4位表示閃爍時"滅"的時間，改變其值同時改變了閃爍頻率，也能改變"亮"和滅"的占空比。FlashOnOff的1個單位相當于150 ms～250ms("亮"和"滅"的時間范圍為1-160000B相當1個單位時間)，所有像素的閃爍頻率和占空比相同。
(5)掃描位數(shù)寄存器(ScanNum)：地址0DH,復位值7，用于控制最大的掃描顯示位數(shù)(有效范圍為0～7，對應的顯示位數(shù)為18)，減小掃描位數(shù)可提高每位顯示掃描時間的占空比。以增強LED的顯示亮度。不掃描顯示時，顯示緩存寄存器則保持不變，如ScanNum=3時，只顯示DpRam0-DpRam3的內容。
(6)顯示緩存寄存器(DpRam0-DpRam7)：地址10H-17H，復位值00H,00H緩存中一位置1表示該像素亮，DpRam7-DpRam0的顯示內容對應Dig7-Dig0引腳。
2．2．4 I2C通信
ZLG7290的I2C接口傳輸速率可達32 kbit／s，容易與處理器接口，并提供鍵盤中斷信號，提高了主處理器的時間效率。有效的按鍵動作、普通鍵的單擊、連擊和功能鍵狀態(tài)的變化都會令系統(tǒng)寄存器SystemReg的KeyAvi位置1。INT引腳信號信號為低電平有效，用戶的鍵盤處理程序可由INT引腳低電平中斷觸發(fā)，以提高程序效率，也可以不采樣INT引腳信號，節(jié)省系統(tǒng)的I／O數(shù)而采取輪詢系統(tǒng)寄存器KeyAvi位的方式，在讀鍵值寄存器時會使KeyAvi位清0，并會使INT引腳信號無效，為確保某個有效的按鍵動作及所有參數(shù)寄存器的同步性．可利用I2C通信的地址自動遞增功能。連續(xù)讀取RepeatCnt FunctionKey和Key寄存器。
3 儀表面板接口的硬件連接
圖2所示是ZLG7290作為儀表面板接口的硬件連接，圖中的8位LED作為智能儀表面板的顯示部分，鍵盤矩陣完成智能儀表面板的參數(shù)設定、修改按鍵，實現(xiàn)人機交互功能。
使用ZLG7290驅動數(shù)碼管顯示有兩種方法，一是向命令緩沖區(qū)(07H-08H)寫入復合指令，向07H寫入命令并選通相應的數(shù)碼管，向08H寫入所要顯示的數(shù)據(jù)，這種方法每次只能寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，多字節(jié)數(shù)據(jù)的輸出可在程序中用循環(huán)寫入的方法實現(xiàn)；二是向顯示緩存寄存器(10H-17H)寫入所要顯示的數(shù)據(jù)的段碼。段碼的編碼規(guī)則為從高位到低位為abcdefgdp，每次可寫入1～8個字節(jié)數(shù)據(jù)。
4 儀表面板接口中的軟件設計
下面是P89LPC932單片機的I2C接口部分的主程序：
圖3是ZLG7290在儀表面板應用中的鍵盤掃描及顯示程序流程圖。該流程實現(xiàn)的功能是：上電復位后，數(shù)碼管顯示初值0-7，若有鍵按下，判斷是普通鍵還是功能鍵，若為功能鍵，則保持原來的顯示不變，使8個數(shù)碼管同時閃爍；若為普通鍵，則將鍵值顯示在第一個和第二個數(shù)碼管并同時閃爍，其他數(shù)碼管不閃爍，原有的顯示左移兩位。
5 結束語
ZLG7290作為鍵盤及顯示管理器件與單片微處理器的連接，無論是硬件接口還是軟件編程都非常簡單。該器件本身具有掃描顯示功能，不需要單片機進行動態(tài)掃描，以使其將更多的時間用于數(shù)據(jù)處理。筆者已將ZLG7290應用在所設計的產(chǎn)品當中，并取得了較為滿意的效果。
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