单片机系统的数码管显示驱动和键盘扫描.PDFVIP

数码管显示驱动和键盘扫描的方案 单片机系统的数码管显示驱动和键盘扫描 以单片机为核心的很多仪器都需要数码管显示驱动和键盘扫描，三种具体方案如下供参考： 一、经典方案：使用 8279 芯片 40 个引脚的 8279 芯片是由 Intel 于 80 年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。 优点：最通用。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，综合成本较高。 ● 8279 的驱动电流较小，所以需要加上驱动电路 ULN2003，或者使用 8 个三级管及相应的基极限 流电阻。一般情况下的 8279 外围电路中，需要 16 个电阻、一个 74LS138 芯片、一个 ULN2003 芯片、8 个 PNP 三极管。元器件较多，占用较大的 PCB 面积。 ● 8279 需要外部为其提供上电复位信号和时钟信号，所以电路比较复杂。 ● 8279 在显示驱动方面的功能较少。 二、自由方案：使用辅助单片机 也就是在仪器的主控单片机之外，另外使用一个辅助的单片机专门做显示驱动和键盘扫描，最近 市面上出现的一些产品就是以兼容 PIC 系列等的单片机实现的。 优点：最灵活。缺点：元器件多，速度慢，易受干扰，综合成本高。 其特征是：需要额外的时钟电路例如晶体、电容或电阻；需要外接按键扫描的 8 个下拉电阻；产 品说明书中通常没有标明电流驱动能力；引脚定义尤其是 CLK/RTCC/RST 引脚通常与 PIC16C57 或 PIC16C54 相似；单片机程序中有比较多的延时指令和延时程序。 ● 由于辅助单片机的驱动电流比较小，按单片机厂商的说明，通常每个引脚不大于 20mA，如果长 时间驱动大电流则容易损坏。如果将辅助单片机的引脚直接用作字驱动，则 20mA 平均到数码管 的 8 个段上，每个段的电流只能分配到 3mA，所以只能驱动较小的数码管。而如果外接驱动电路， 例如 595 芯片或者 8 个三极管及相应的基级电阻，则电路面积增大，总体成本增加。 ● 为了节约辅助单片机的端口线??一般使用串行输入输出。由于辅助单片机一条指令只能处理一 位数据，并且在接收到数据后还需要将其移位转换为字节数据或者直接作为命令进行解释，所 以速度非常低。一般要求主控单片机的串行接口的位时钟不能高于 200KHz（每个位数据要保持 几微秒，才能被辅助单片机检测到并及时处理），所以单片机接口程序需要不断地延时等待。 ● 如果辅助单片机采用定时中断方式进行显示驱动和键盘扫描，则在进入中断后有可能来不及响 应外部的操作请求，所以辅助单片机一般采用查询方式进行显示驱动和键盘扫描，而采用中断 方式接收外部的主控单片机的操作请求。如果主控单片机频繁访问辅助单片机，则因为辅助单 片机分身无术，所以显示驱动和键盘扫描就可能无法顾及，出现亮度不均和键盘失灵。 ● 为了提高串行接口的速度，辅助单片机需要尽可能高的系统时钟，而参考单片机厂商的说明， 采用低成本的外部阻容振荡是很难稳定地工作在 10MHz 以上的。所以在工业现场，辅助单片机 很有可能因为阻容振荡频率太高而受到干扰，甚至内部程序跑飞或者意外死锁。 三、新方案：使用 CH45X 芯片（CH452 芯片、CH451 芯片、CH450 芯片、CH453 芯片） CH45X 芯片是以硬件实现的多功能外围芯片，使用串行接口，支持显示驱动和键盘扫描以及μP 监 控，外围元器件极少，非常适合作为单片机的外围辅助芯片。 优点：外围电路简洁，接口速度快程序效率高，性能稳定，多功能。 ● CH451 具有大电流驱动能力，段电流不小于 25mA，字电流不