等離子彩電微控制電路原理分析

　　PDP彩電微控制器電路基本組成框圖如下圖所示。從圖中可以看出，微控制器電路主要由MCU及工作條件電路（供電、復(fù)位、振蕩電路）、遙控接收電路、按鍵輸入電路、EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、Flash程序存儲(chǔ)器、開關(guān)量控制電路（輸出高低電平）、模擬量控制電路（輸出PWM脈沖信號(hào)）、I2C總線（并行總線、串行總線、SPI總線）控制電路等組成。下面簡(jiǎn)要進(jìn)行介紹。

　　1．MCU和存儲(chǔ)器

　　PDP彩電中大都采用以51單片機(jī)為內(nèi)核的微控制器，它把可開發(fā)的資源（ROM、I/O接口等）全部提供給彩電生產(chǎn)廠家，廠家可根據(jù)應(yīng)用的需要來(lái)設(shè)計(jì)接口和編制程序，因此適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用較廣泛。

　　下圖所示是MCU硬件組成框圖。由圖可見，一個(gè)最基本的MCU主要由以下幾部分組成：

　?。?）CPU:CPU在微控制器中起著核心作用，微控制器的所有操作動(dòng)作指令的接收和執(zhí)行指令、各種控制功能、輔助功能都是在CPU的管理下進(jìn)行的。同時(shí)，CPU還要擔(dān)任各種運(yùn)算工作。

　?。?）存儲(chǔ)器：MCU內(nèi)部的存儲(chǔ)器包括兩個(gè)部分：

　　①隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM：用來(lái)存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的中間數(shù)據(jù)，在微控制器工作過(guò)程中，這些數(shù)據(jù)可能被改寫，所以RAM中存放的內(nèi)容是隨時(shí)可以改變的。需要說(shuō)明的是，彩電關(guān)機(jī)斷電后，RAM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)消失。

　?、谥蛔x存儲(chǔ)器ROM：用來(lái)存儲(chǔ)程序和固定數(shù)據(jù)。所謂程序就是根據(jù)所要解決問題的要求，應(yīng)用指令系統(tǒng)中包含的指令，編成的一組有次序的指令集合。所謂數(shù)據(jù)就是MCU工作過(guò)程中的信息、變量、參數(shù)、表格等。當(dāng)彩電關(guān)機(jī)斷電后，ROM存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)不會(huì)消失。

　　（3）輸入/輸出（1/O）接口：輸入/輸出接口電路是指CPU與外部電路、設(shè)備之間的連接通道及有關(guān)的控制電路。由于外部電路和設(shè)備的電平大小、數(shù)據(jù)格式、運(yùn)行速度、工作方式等均不統(tǒng)一，一般情況是不能與CPU相兼容的（即不能直接與CPU連接）。這些外部電路和設(shè)備只有通過(guò)輸入/輸出接口，相互之間才能進(jìn)行信息傳輸、交流，使CPU與外部電路和設(shè)備協(xié)調(diào)工作。輸入/輸出接口的種類繁多，不同的外部電路和設(shè)備需要相應(yīng)的輸入/輸出接口電路，可利用編制程序的方法具體確定接口的工作方式、功能和工作狀態(tài)。

　　輸入/輸出接口可分成以下三大類：

　?、俨⑿休斎?輸出接口：每根引線可靈活地選做輸入引線或輸出引線。有些輸入/輸出引線適合直接與其他電路相連，有些接口能夠提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。在PDP彩電中，開關(guān)量控制腳和模擬量控制腳都是并行輸入/輸出端口。另外，有些MCU允許輸入/輸出接口作為系統(tǒng)并行總線來(lái)使用，以擴(kuò)展并行總線存儲(chǔ)器和接口芯片。

　?、诖休斎?輸出接口：是最簡(jiǎn)單的電氣接口，與外部電路和設(shè)備進(jìn)行串行通信時(shí)，只需使用很少的信號(hào)線。在PDP彩電中，串行輸入/輸出接口主要有IIC串行總線接口（掛接EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和其他具有IIC總線接口的IC）和SPI總線串行總線接口（掛接具有SPI接口的Flash程序存儲(chǔ)器）兩種類型。

　　（4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：在MCU的許多應(yīng)用中，往往需要進(jìn)行精確的定時(shí)和產(chǎn)生方波信號(hào)，這由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)完成。有的定時(shí)器還具有自動(dòng)重新加載的功能，使用更加靈活方便，很容易產(chǎn)生一個(gè)可編程的時(shí)鐘。當(dāng)工作在計(jì)數(shù)器方式時(shí)，可從指定的輸入端輸入脈沖，對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算。

　?。?）系統(tǒng)總線：MCU的各個(gè)基本電路之間通過(guò)地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）連接在一起，再通過(guò)并行輸入/輸出接口與MCU外部的電路聯(lián)系。

　　2．MCU的工作條件

　　MCU要正常工作，必須供電、復(fù)位、振蕩正常。

　　（1）供電電路：PDP彩電MCU的供電由電源電路提供，供電電壓約3～5V。該電壓應(yīng)為不受控電壓，即彩電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，供電電壓不能丟失；否則，彩電將不能被再次喚醒。

　?。?）復(fù)位電路：復(fù)位電路的作用是：使MCU在獲得供電的瞬間，由初始狀態(tài)開始工作，若MCU內(nèi)的RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器、記數(shù)器等電路獲得供電后不經(jīng)復(fù)位便開始工作，可能會(huì)因某種干擾導(dǎo)致MCU因程序錯(cuò)亂而不能正常工作。為此，MCU需要設(shè)置復(fù)位電路。復(fù)位電路由專門的電路（集成電路或分立元器件）組成，有些MCU采用高電平復(fù)位（即通電瞬間給MCU的復(fù)位端加入一高電平信號(hào)，正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為低電平）：有些MCU采用低電平復(fù)位（即通電瞬間給MCU的復(fù)位端加入一低電平信號(hào)，正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為高電平），由MCU的結(jié)構(gòu)決定。

　　（3）振蕩電路：MCU的一切工作都是在時(shí)鐘脈沖作用下完成的，如存/取數(shù)據(jù)、模擬量存儲(chǔ)等操作。只有在時(shí)鐘脈沖的作用下，MCU才能井然有序地工作；否則，MCU不能正常工作。

　　MCU的振蕩電路一般由外接的晶體、電容和MCU內(nèi)電路共同組成。晶體的兩腳和MCU的兩個(gè)晶振腳相連；產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)MCU器內(nèi)部分頻器分頻后，作為MCU正常工作的時(shí)鐘信號(hào)。不同的MCU，所采用的晶體頻率不盡相同。為了提高運(yùn)行速度，晶振的頻率一般高于10MHz。

　　3．遙控輸入電路

　　紅外接收放大器是置于電視機(jī)前面板上一個(gè)金屬屏蔽罩中的獨(dú)立組件，其內(nèi)部設(shè)置了紅外光敏二極管、高頻放大、脈沖峰值檢波和整形電路。紅外光敏二極管能接收940nm的紅外遙控信號(hào)，并經(jīng)放大、帶通濾波，取出脈沖編碼調(diào)制信號(hào)（載頻為38kHz）；再經(jīng)脈沖峰值檢波、低通濾波、脈沖整形處理后，形成脈沖編碼指令信號(hào)，加到MCU的遙控輸入腳，經(jīng)MCU內(nèi)部解碼后，從MCU相關(guān)引腳輸出控制信號(hào)，完成遙控器對(duì)電視機(jī)各種功能的遙控操作。

　　4．按鍵輸入電路

　　按鍵是一些小的電子開關(guān)，作用就是使電路通與斷，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，按鍵開關(guān)接通，手松開后，按鍵開關(guān)斷開。按不同的按鍵，會(huì)使MCU的按鍵輸入腳獲得不同的直流電壓，據(jù)此，MCU就可以判斷按壓的是哪個(gè)功能鍵，然后根據(jù)該鍵的功能，對(duì)相關(guān)電路進(jìn)行控制。

　　5．開關(guān)量控制電路

　　所謂MCU的開關(guān)量，就是輸入到MCU或從MCU輸出的高電平或低電平信號(hào)。MCU的開關(guān)量控制信號(hào)主要有AV/TV視頻切換信號(hào)（輸出）、VGA/YPbPr切換信號(hào)（輸出）、S端子識(shí)別信號(hào)（輸入）、靜音控制信號(hào)（輸出）、制式控制信號(hào)（輸出）、待機(jī)控制信號(hào)（輸出）等。

　　6．模擬量控制電路

　　MCU模擬量控制信號(hào)是指MCU輸出的PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)外圍RC等濾波電路濾波后，可轉(zhuǎn)換為大小不同的直流電壓，該直流電壓再加到負(fù)載電路上，對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制。

　　MCU輸出的模擬量控制信號(hào)主要有亮度控制信號(hào)、音量控制信號(hào)等。由于MCU-般設(shè)有IIC總線控制腳，很多控制信息均由MCU通過(guò)IIC總線進(jìn)行控制，因此，可大大減少模擬量控制信號(hào)的數(shù)量，使控制電路大為簡(jiǎn)化。

　　7．IIC總線控制電路

　?。?）IIC總線控制電路：它是由飛利浦公司開發(fā)的一種總線系統(tǒng)，問世后迅速在家用電器等產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。MCU上的IIC總線由兩根線組成：一根串行時(shí)鐘線（SCL）和一根串行數(shù)據(jù)線（SDA）。MCU利用串行時(shí)鐘線發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)，利用串行數(shù)據(jù)線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

　　MCU是IIC總線系統(tǒng)的核心，IIC總線由MCU引出。

　　PDP彩電中很多需要由MCU控制的集成電路都可以掛接在IIC總線上，MCU通過(guò)IIC總線對(duì)這些電路進(jìn)行控制。

　　（2）SPI總線電路：它是摩托羅拉公司推出的串行總線系統(tǒng)，可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信，以交換信息。在PDP彩電中，SPI總線主要掛接具有SPI接口的Flash程序存儲(chǔ)器。

　　SPI總線接口一般使用四條線：串行時(shí)鐘線SCK、MCU輸入/Flash數(shù)據(jù)輸出線SO、MCU輸出/Flash數(shù)據(jù)輸入線SI和低電平有效的Flash選擇線CS（的反）。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需四位數(shù)據(jù)和控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的可靠性。

　?。?）并行總線電路：并行總線上傳送的信息包括：

　　數(shù)據(jù)信息、地址信息、控制信息，因此，并行總線包含有三種不同功能的總線，即數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）、地址總線AB（AddressBus）和控制總線CB（ControlBus）。

　　數(shù)據(jù)總線DB用于傳送數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)形式的總線，既可以把MCU的數(shù)據(jù)傳送到并行接口電路（如并行Flash/閃速存儲(chǔ)器、幀存儲(chǔ)器等），也可以將外部的數(shù)據(jù)傳送到MCU。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)是MCU的一個(gè)重要指標(biāo)，通常與MCU的字長(zhǎng)一致。例如，PDP彩電的MCU字長(zhǎng)是8bit，其數(shù)據(jù)總線寬度也是8bit（常用DO～D7表示）。

　　地址總線AB是專門用來(lái)傳送地址的，由于地址只能從MCU傳向外部并行接口電路，所以總是單向三態(tài)的，這與數(shù)據(jù)總線不同。地址總線的位數(shù)決定了MCU可直接尋址的內(nèi)存空間大小。例如，若地址總線為16bit（常用AO～A17表示），則其最大可尋址空間為2的16次方=64KB；若地址總線為20bit（常用AO～A19表示），其可尋址空間為2的20次方=lMB。一般來(lái)說(shuō)，若地址總線為n位，則可尋址空間為2的n次方B。

　　控制總線CB用來(lái)傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。控制信號(hào)中，有的是MCU送往并行接口電路，如讀／寫（RD/WR）信號(hào)、片選（CS或CE）信號(hào)、地址鎖存允許（ALE）信號(hào)等；也有的是其他部件反饋給MCU的，如中斷申請(qǐng)信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)等。因此，控制總線的傳送方向由具體控制信號(hào)而定，一般是雙向的。