串行接口LED数码管及键盘管理ZLG7289A的原理与应用

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1，2VDD正电源3，5NC不连接，必须悬空4VSS接地6CS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7CLK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8DATA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。9KEY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10～16SG～SA段ga驱动输出17DP小数点驱动输出18～25DIG0～DIG7数字0～7驱动输出26CLKOUT振荡输出端27RCRC振荡器连接端28RESET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：

D7D6D5D4D3D2D1D010100100

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。[page]

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：

D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d0d1

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

a2a1a0显示位00010012010301141005101611071118

表3 译码方式表

d0～d3d3d2d1d07段显示00H0000001H0011102H0000203H0011304H0100405H0101506H0110607H0111708H1000809H100190AH1010-0BH1011E0CH1100H0DH1101L0EH1110P0FH1111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：

D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d0d1

(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：

D7D6D5D4D3D2D1D000010101D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d0d1

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[page]

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。