兆赫同步開(kāi)關(guān)電池充電器的應(yīng)用

pt6311原理與應(yīng)用分析
硬件結(jié)構(gòu)

作為vfd顯示控制及驅(qū)動(dòng)器芯片，pt6311的核心功能仍然是實(shí)現(xiàn)vfd顯示控制與驅(qū)動(dòng)。芯片的硬件結(jié)構(gòu)主要由掃描信號(hào)發(fā)生器、串行通信接口、控制模塊、顯示存儲(chǔ)器、按鍵掃描值寄存器、通用輸入寄存器、led驅(qū)動(dòng)器、vfd段/位驅(qū)動(dòng)器等構(gòu)成。pt6311內(nèi)部電路原理框圖如圖1所示。
由圖1及電路原理可知，sw輸入端也可以作為四個(gè)單鍵的輸入，即在按鍵數(shù)目不多于4個(gè)或者可以利用組合按鍵的情況下，這部分資源也可作為按鍵接口來(lái)利用。因此，pt6311實(shí)際提供兩個(gè)鍵盤掃描的接口，一個(gè)是通常的矩陣式鍵盤接口，另一個(gè)就是開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入端sw1～sw4。另外，pt6311還集成了外掛四個(gè)led驅(qū)動(dòng)功能。

鍵盤接口

普通的鍵盤接法主要有兩種：獨(dú)立式和矩陣式。
(1)由通用開(kāi)關(guān)量輸入sw1～sw4構(gòu)成四按鍵的獨(dú)立式鍵盤。接法如圖2(a)所示

pt6311的顯存空間配置情況如圖3所示。實(shí)際應(yīng)用中，顯存空間往往只是使用一部分，因?yàn)樗褂玫娘@存空間大小與設(shè)置的顯示模式有關(guān)，圖中的每一行對(duì)應(yīng)一字，每一列對(duì)應(yīng)八段即一個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于一段對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)的一位。另外，pt6311還有鍵掃描值寄存器、開(kāi)關(guān)量輸入寄存器和led輸出寄存器，這些寄存器的數(shù)據(jù)格式如圖4所示。

pt6311具有顯示模式設(shè)置、數(shù)據(jù)設(shè)置、地址設(shè)置（針對(duì)顯存）和顯示控制等四種控制字。其中最高兩位為指令特征位，由指令解碼器來(lái)識(shí)別。

外部通信接口及信號(hào)時(shí)序

根據(jù)該芯片的電路結(jié)構(gòu)，pt6311提供四線制串行接口與外部控制器通信，接口信號(hào)線分別為時(shí)鐘clk、輸入數(shù)據(jù)din、輸出數(shù)據(jù)dout和選通stb，通信的控制時(shí)序見(jiàn)后。接口電路連接如圖5(a)所示。

根據(jù)pt6311與外部微控制器的接口協(xié)議，外部控制操作分為寫入控制字、寫入數(shù)據(jù)（包括顯存及l(fā)ed口）、讀取數(shù)據(jù)（包括鍵值及通用輸入sw口）。寫入控制字/數(shù)據(jù)的時(shí)序如圖5(b)所示，以地址自動(dòng)增一方式連續(xù)寫入顯存數(shù)據(jù)的時(shí)序如圖5(c)所示，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序如圖5(d)所示。
當(dāng)然，鍵盤可根據(jù)需要選擇掛接部分按鍵，但是，由前述內(nèi)部鍵掃描存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最好選擇可以連續(xù)讀取鍵值的區(qū)間，便于程序處理和減少讀取時(shí)間和處理時(shí)間。

鍵掃描與vfd顯示實(shí)用系統(tǒng)

結(jié)合鍵掃描與vfd顯示控制等功能于一體的電子系統(tǒng)較常見(jiàn)，比如家庭影視音響系統(tǒng)、電梯等電子電器設(shè)備。一般而言，這些應(yīng)用系統(tǒng)所采用的體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

ac-3解碼板的控制和面板顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用多鍵鍵盤和vfd顯示器來(lái)作為人機(jī)接口，系統(tǒng)的原理框圖與圖6相似。

vfd顯示與鍵掃描的編程實(shí)現(xiàn)

要使得pt6311應(yīng)用系統(tǒng)能夠正常、可靠地工作，在硬件體系基礎(chǔ)上，pt6311還得通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的功能。外部控制器控制pt6311實(shí)現(xiàn)預(yù)定的操作，實(shí)際上就是一種串口編程，這在編程實(shí)現(xiàn)時(shí)尤其要注意操作時(shí)序。當(dāng)然，vfd顯示與鍵掃描的具體編程還跟外部微控制器有關(guān)，這里給出at89c52單片機(jī)的匯編編程實(shí)現(xiàn)的部分程序，并在程序中作了詳細(xì)的注釋以便讀者更好地理解。

pt6311上電后，外接矩陣式鍵盤的鍵掃描和vfd顯示均處于關(guān)閉狀態(tài)，因此需要進(jìn)行初始化設(shè)置，且至少要開(kāi)啟一次顯示，則鍵掃描功能才能自動(dòng)啟動(dòng)，此后若關(guān)閉顯示鍵掃描仍會(huì)繼續(xù)。

鍵掃描讀取的編程實(shí)現(xiàn)

按鍵無(wú)論以獨(dú)立式接入sw端口，還是以矩陣式接入鍵掃描專用端口，基于pt6311的鍵掃描編程都是類似的，故此處不再單獨(dú)敘述。這里主要探討pt6311外接矩陣式鍵盤的鍵掃描編程方法。

假設(shè)pt6311已啟動(dòng)，單片機(jī)從pt6311讀取按鍵位置的編程（讀取sw口只需修改指令，操作類似）：

(1)、單鍵按鍵的編程實(shí)現(xiàn)

單鍵按鍵的鍵掃描無(wú)需把全部鍵掃描的結(jié)果讀出，只要讀到有鍵按下即可，因?yàn)椴淮嬖诮M合按鍵的情況則不可能有多鍵同時(shí)按下。于是，可以對(duì)鍵盤的按鍵進(jìn)行編號(hào)，并按照pt6311鍵掃描寄存器的對(duì)應(yīng)順序及讀取時(shí)序進(jìn)行讀取，只需檢測(cè)是否有效按鍵并保存編號(hào)即可，而無(wú)需將全部鍵掃描值數(shù)據(jù)保存。具體程序段如下：

rd_keynumber:
mov b,#rd_key_i;將鍵掃描值讀取指令放入指令緩存，如讀sw口，則只需修改指令
setb rd_d
clraddr
clr incl_d;設(shè)置標(biāo)志以調(diào)用單指令發(fā)送子程序
acall send_1bi_nd;調(diào)用單字節(jié)指令發(fā)送子程序，參見(jiàn)后面vfd顯示控制的編程
mov r6,#00h;r6保存按下鍵的單鍵編號(hào)
rdkey_on:
cpl clk;指令發(fā)送完畢clk=h，脈沖下降沿處pt6311輸出數(shù)據(jù)dout
inc r6;鍵值取自然數(shù)
cpl clk;脈沖上升沿后單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)可靠
jnb dout,no_key;讀取dout狀態(tài)，判斷有無(wú)鍵按下
setb key_pressed;有鍵按下，則設(shè)置有效按鍵標(biāo)志
ajmp exit
no_key:
cjne6,#keynum_max,rdkey_on;是否掃描完畢所有按鍵，是則表示無(wú)鍵按下
clr k_pressed
exit:
setb stb
ret

退出該程序段后即可根據(jù)有無(wú)有效按鍵及鍵編號(hào)進(jìn)行必要的按鍵響應(yīng)處理。實(shí)際上，這個(gè)程序段就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)逐位檢測(cè)程序，判斷是否有按鍵，有則記下按鍵編號(hào)，無(wú)則退出。

(2)、組合按鍵的編程實(shí)現(xiàn)

組合按鍵就是通常所稱的“組合鍵”，即兩個(gè)或者兩個(gè)以上按鍵同時(shí)按下的按鍵方法。此時(shí)，按鍵的作用并不等于各個(gè)單鍵按下所代表的意思，而是一個(gè)由程序預(yù)先規(guī)定的新指令，常用于按鍵較少而需指令較多的場(chǎng)合。這種鍵值的讀取一般要將全部鍵掃描值寄存器內(nèi)容讀出暫存并進(jìn)行軟件判決處理（查詢是否有預(yù)定義的組合鍵），所以需要一定的暫存空間支持。 rd_multi_key:
……；這部分與單鍵掃描程序相同
mov r0,#keynum_max;r0作為鍵計(jì)數(shù)器，比如前面提到的系統(tǒng)keynum_max=8
(……);此時(shí)根據(jù)鍵盤布局，增加避開(kāi)無(wú)效數(shù)據(jù)的空操作
rdmkey_on:
cpl clk; 指令發(fā)送完畢clk=h，脈沖下降沿處pt6311輸出數(shù)據(jù)dout
nop
cpl clk;脈沖上升沿后單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)可靠
movc,dout
rrc a
djnz r0,rdmkey_on
movkey_value,a
setb stb
ret
……
acall multi_key_id;組合鍵及單鍵的識(shí)別處理，根據(jù)按鍵情況作出相應(yīng)處理以上程序是針對(duì)按鍵數(shù)據(jù)第一位輸出即有效的情況，就是說(shuō)按鍵布局對(duì)應(yīng)于鍵值寄存器的開(kāi)始端。如果不是這樣，且按鍵布局對(duì)應(yīng)鍵值寄存器的連續(xù)空間，則需要在程序讀取數(shù)據(jù)開(kāi)始時(shí)增加避開(kāi)無(wú)效數(shù)據(jù)位的空操作。

從以上程序可知，其實(shí)單鍵掃描可以視為多鍵掃描的一種特殊情況。后面的按鍵識(shí)別處理程序要根據(jù)需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，比如最多的組合按鍵只有兩個(gè)按鍵，則多于兩個(gè)以上的按鍵組合就視為無(wú)效而無(wú)需作組合識(shí)別處理。

以上按鍵掃描程序一般放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中的，主要是為了方便延時(shí)去抖動(dòng)。識(shí)別到有效單鍵或者組合鍵并作出響應(yīng)后都需要處理重復(fù)按鍵問(wèn)題，實(shí)際上我們一般都要作按鍵是否松開(kāi)的識(shí)別處理或者按鍵間隔有效控制處理，主要是為了避免指令的過(guò)于頻繁反復(fù)操作，尤其是大功率調(diào)整。

vfd顯示控制的編程實(shí)現(xiàn)

假設(shè)顯示內(nèi)容已經(jīng)放入display_buf_data，并且芯片已完成上電初始化設(shè)置，則單片機(jī)向pt6311發(fā)送指令與數(shù)據(jù)的通用程序段如下：（發(fā)送單字節(jié)指令可帶有n（0≤n≤48）個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的子程序）
send_1bi_nd:;發(fā)單字節(jié)指令可帶n字節(jié)數(shù)據(jù)，用于初始化設(shè)置或修改顯存內(nèi)容
clrea;發(fā)送過(guò)程禁止中斷,確保發(fā)送過(guò)程完整
jnb addr,no_addr;判斷是否需要設(shè)置顯存需要操作的始地址
clr addr
mov a,disply_buf_addr;取要操作的顯存地址
or a,#0c0h ;將要設(shè)置的地址與pt6311的指令特征位合并
mov b,a;b作為發(fā)送字節(jié)緩存，也作為發(fā)送單字節(jié)指令的緩存
no_addr:
clr stb;啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程
s_on_d:
mov a,b
mov cnt,#08h ;用cnt作為位計(jì)數(shù)器，指示串行數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送完畢與否
s_on:
rrc a
cpl clk;clk初始化為h（高電平）
mov din,c;按位將數(shù)據(jù)或指令的一位加載到串行數(shù)據(jù)線
cpl clk;時(shí)鐘上升沿發(fā)送
dec cnt;發(fā)送的位計(jì)數(shù)器遞減一
djnz cnt,s_on;字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完否？否，則繼續(xù)發(fā)送下一位
jnb incl_d,s_over;發(fā)送完畢則判斷是否后帶數(shù)據(jù)，無(wú)則發(fā)送完畢
djnz r6,s_next_byte
clr incl_d;清除后帶數(shù)據(jù)的標(biāo)志
mov b,disply_buf_data;取得本次發(fā)送過(guò)程的最后一個(gè)字節(jié)
ajmp s_on_d
s_next_byte:
clrc
mov a,#disply_buf_data;單片機(jī)內(nèi)的顯存為display_buf_data開(kāi)始的一段ram空間
add a,r6
mov r0,a
mov b,@r0;這里的運(yùn)算取得要發(fā)送的顯示數(shù)據(jù)的下一個(gè)字節(jié)
ajmp s_on_d
s_over:
jb rd_d,keep_stb;如果發(fā)送了讀取數(shù)據(jù)指令，則保持stb為低，由讀取程序置高
setb stb
setb ea;恢復(fù)允許中斷設(shè)置
keep_stb:
ret
如果發(fā)送單字節(jié)的控制字，則設(shè)置addr=0，incl_d=0，rd_d=0，b=指令，再調(diào)用該子程序即可。