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数码管显示驱动和键盘扫描控制器CH451及其应用
文章作者：施隆照
文章类型：设计应用 文章加入时间：2004年6月18日0:23
文章出处：国外电子元器件
摘要：介绍一种新型的键盘显示驱动芯片CH451的性能特点和工作原理，给出了CH451键盘显示驱动芯片与MCS－51单片机的接口方法与相应的软件驱动程序。
关键词：键盘显示控制；单片机；CH451
单片机在开发过程中，常常会因为资源不足而不得不大量扩展接口芯片以满足应用系统的需要，其中原因之一是人机界面中的键盘显示占用了系统太多资源，从而造成系统庞大，同时降低了系统的可靠性。在单片机应用系统中，键盘显示通常可采用以下几种方式：
(１)采用并行接口的键盘显示专用芯片８２７９。但８２７９所需外围元件多（显示驱动、译码等）、占用电路板面积大、综合成本高，在中小系统中常常大材小用；
(２)采用通用并行Ｉ／Ｏ芯片扩展（如用８１５５等），但此方案同样需要驱动显示，同时键盘显示扫描还需占用ＣＰＵ大量时间；
(３)采用专用显示控制器，并用ＣＰＵ的Ｉ／Ｏ引脚完成键盘输入（如ＭＣ１４４９９、ＰＳ７２１９、ＭＡＸ７２１９、ＩＣＭ７２１８、ＴＬＣ５９２１等，大多是串行接口并有显示驱动能力，Ｉ／Ｏ占用少）。这种接口方式省去了显示的扫描，而且电路大多也很简单，通常在系统需要的按键较少时比较适用；
(４)采用带Ｉ２Ｃ总线的键盘显示芯片（如显示用ＳＡＡ１０６４，键盘用ＰＣＦ８５７４），不过这种方式对于无Ｉ２Ｃ总线接口的ＣＰＵ来说，编程显得有些不便；
(５)采用串行接口的键盘显示专用芯片，如ＢＣ７２８０／８１、ＨＤ７２７９、ＣＨ４５１等。这类芯片占用ＣＰＵ的资源少，传输速度较快，外围器件要求也较少，在中小系统中都可得到广泛的
应用。ＢＣ７２８０／８１与ＨＤ７２７９中已有介绍，本文着重介绍ＣＨ４５１的主要特性及接口应用方法。
１ ＣＨ４５１的功能与引脚介绍
ＣＨ４５１是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μＰ监控的多功能外围芯片。ＣＨ４５１内置ＲＣ振荡电路，可以直接动态驱动８位数码管或者６４位ＬＥＤ，具有ＢＣＤ译码或不译码功能，可实现数据的左移、右移、左循环、右循环、各数字独立闪烁等控制功能。ＣＨ４５１内置大电流驱动级，段电流不小于３０ｍＡ，字电流不小于１６０ｍＡ，并有１６ 级亮度控制功能；在键盘控制方面，该器件内置６４键键盘控制器，可实现８×８矩阵键盘扫描，并内置去抖动电路，可提供按键中断与按键释放标志位等功能；在外部接口方面，ＣＨ４５１可选择简洁的１线串行接口或高速４线串行接口，且内置上电复位，可提供高电平有效复位和低电平有效复位两种输出，同时内置看门狗电路Ｗａｔｃｈ－Ｄｏｇ。ＣＨ４５１提供有２８引脚的ＤＩＰ２８与ＳＯＰ２８封装以及ＤＩＰ２４Ｓ封装形式，２８脚与２４脚在功能上稍有差别，它们的引脚定义见表１所列。
表1 CH451的引脚说明 28脚引脚号 24脚引脚号 23 9 25 26 27 24 22～15 2 15 4 5 6 3 1、24～18 引脚名称 VCC GND LOAD DIN DCLK DOUT 类 型 电源 电源 输入 输入 输入 输出 引 脚 说 明 正电源，持续电流不小于200mA 接地，持续电流不小于200mA 4线串行接口的数据加协，带上拉 4线串行接口的数据输入，带上拉 串行接口听数据时钟，带上拉，可同时用于看门狗的清除输入 串行接口的数据输出键盘中断 数码管的段驱动，高电平有效，键盘扫描输入，高电平有效，带下拉 数码管的字驱动，低电平有效，键盘扫描输入，高电平有效，带下拉 DIG7～SEG0 三态输出及输入 1～8 7～14 DIG7～DIG0 输出 12 13 28 14 10 11 不支持 不支持 不支持 不支持 不支持 不支持 17 RST RST RSTI ADJ CLK CLKO NC 输出 输出 输入 输入 输入 输出 上电复位和看门狗复位，高电平有效 上电复位和看门狗复位，低电平有效 上电复位门限调整或手工复位输入 段电流上限调整，带强下拉 外接阻容振荡 CLK引脚时钟信号的二分频输出 不连接，禁止使用 ２ ＣＨ４５１的操作命令
ＣＨ４５１的操作命令均为１２位，其中高４位为标识码，低８位为参数，各操作命令如下： ●空操作：００００ｘｘｘｘｘｘｘｘＢ（ｘ可为任意值，下同）
空操作命令对ＣＨ４５１不产生任何影响。该命令可以在多个ＣＨ４５１级联的应用中透过前级ＣＨ４５１向后级ＣＨ４５１发送操作命令而不影响前级ＣＨ４５１的状态。例如，要将操作命令００１００００００００１Ｂ发送给两级级联电路中的后级ＣＨ４５１（后级ＣＨ４５１的ＤＩＮ引脚连接到前级ＣＨ４５１的ＤＯＵＴ引脚），只要在该操作命令后添加空操作命令００００００００００００Ｂ再发送，那么，该操作命令将经过前级ＣＨ４５１到达后级ＣＨ４５１，而空操作命令留给了前级ＣＨ４５１。另外，为了在不影响ＣＨ４５１的前提下变化ＤＣＬＫ以清除看门狗计时器，也可以发送空操作命令。在非级联的应用中，空操作命令可只发送高４位。
● 芯片内部复位：００１００００００００１Ｂ
内部复位命令可将ＣＨ４５１的各个寄存器和各种参数复位到默认的状态。芯片上电时，ＣＨ４５１均被复位，此时各个寄存器均复位为０，各种参数均恢复为默认值。
● 字数据移位：００１１００００００[Ｄ１][Ｄ０]Ｂ
字数据移位命令共有４个：开环左移、右移，闭环左移、右移。Ｄ０为０时为开环，为１时为闭环，Ｄ１为０时左移，为１时为右移。开环左移时
ＤＩＧ０引脚对应的单元补００Ｈ，此时不译码
方式显示为空格，ＢＣＤ译码方式时显示为０；开环右移时，ＤＩＧ７引脚对应的单元补００Ｈ；而在闭环时ＤＩＧ０与ＤＩＧ７头尾相接，闭环移位。
● 设定系统参数：０１０００００００[ＷＤＯＧ][ＫＥＹＢ][ＤＩＳＰ]Ｂ 该命令用于设定ＣＨ４５１的系统级参数
如看门狗使能ＷＤＯＧ、键盘扫描使能ＫＥＹＢ、显
示驱动使能ＤＩＳＰ等。各个参数均可通过１位数据来进行控制，将相应的数据位置为１可启用该功能，否则关闭该功能（默认值）。
● 设定显示参数：０１０１[ＭＯＤＥ][ＬＩＭＩＴ][ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ]Ｂ
此命令用于设定ＣＨ４５１的显示参数，如译码方式ＭＯＤＥ（１位）、扫描极限ＬＩＭＩＴ（３位）、显示亮度ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ（４位）等。译码方式ＭＯＤＥ为１时选择ＢＣＤ译码方式，为０时选择不译码方式。ＣＨ４５１默认工作于不译码方式，此时８个数据寄存器中字节数据的位７～位０分别对应８个数码管的小数点和段Ｇ～段Ａ，当数据位为１时，对应的数据段（或发光管）点亮；数据位为０时熄灭。ＣＨ４５１工作于ＢＣＤ译码方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数的ＢＣＤ码，便可由ＣＨ４５１将其译码并直接驱动数码管以显示对应的字符。ＢＣＤ译码方式是对数据寄存器中字节数据的位４～位０进行兼容ＢＣＤ的译码，可用于控制段驱动引脚ＳＥＧ６～ＳＥＧ０的输出，它们对应于数码管的段Ｇ～段Ａ，同时可用字节数据的位７控制段来驱动引脚ＳＥＧ７的输出以对应数码管的小数点，字节数据的位６和位５不影响ＢＣＤ译码的输出，它们可以是任意值。将位４～位０进行ＢＣＤ译码可显示以下２８个字符，其中０００００Ｂ～０１１１１Ｂ分别对应于“０～Ｆ”、１００００Ｂ～１１０１０Ｂ分别对应于负号或减号
、“＝
等于号小数点
、
＂
左方括号
、
空格
、“＋
＋或加号下划线
、“－、“Ｈ” 、
右方括号、“＿
“Ｌ” 、“Ｐ” 、“．、其余值为空格。
扫描极限ＬＩＭＩＴ控制位００１Ｂ～１１１Ｂ和０００Ｂ（默认值）可分别设定扫描极限１～７和８。显示亮度ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ控制位的０００１Ｂ～１１１１Ｂ和００００Ｂ（默认值）则用于分别设定显示驱动占空比１／１６～１５／１６ 和１６／１６，以实现１６级显示亮度控制。
●设定闪烁控制：０１１０[Ｄ７Ｓ][Ｄ６Ｓ][Ｄ５Ｓ][Ｄ４Ｓ][Ｄ３Ｓ][Ｄ２Ｓ][Ｄ１Ｓ][Ｄ０Ｓ]Ｂ 设定闪烁控制命令用于设定ＣＨ４５１的闪烁显示属性，其中Ｄ７Ｓ～Ｄ０Ｓ 分别对应于８个
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