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单片机P87LPC764的I2C总线显示电路

摘要:I2C总线是Philips公司推出的芯片间串行传输总线。目前,已有不少大电气公司半导体厂商推出了不少带有I2C总线接口的单片机。本文介绍一种利用Philips公司生产的P87LPC764单片机作为I2C总线控制器与I2C总线显示器件SAA1064构成的I2C显示电路,并给出相应的程序清单。

关键词:I2C总线 P87LPC764单片机 SAA1064 显示电路

I2C总线是Philips公司推出的芯片间串行传输总线。它以串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)2根连线实现了完善的全双工同步数据传送,可以极方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。

一、P87LPC764单片机I2C总线接口

P87LPC764是Philips公司生产的一种小封装、低成本、高性能的单片机(有关它的详细介绍见参考文献2)。它采用80C51加速处理器结构,片内带有支持I2C总线的硬件接口。当激活I2C总线时,P87LPC764端口1中的P1.2与P1.3分别作为SCL和SDA行使I2C总线功能。其I2C总线由3个特殊功能寄存器控制,这3个寄存器为I2C控制寄存器I2CON、I2C配置寄存器I2CFG和I2C数据寄存器I2DAT。

二、I2C总线显示器件SAA1064

1.引脚功能

SAA1064是I2C总线系统中典型的LED驱动控制器件,为双极型集成电路,有2×8位输出驱动接口,可静态驱动2位或动态驱动4位8段LED显示器。SAA1064的器件地址为0111,其引脚地址端ADR按输入电平大小将A1A0编为4个不同的从地址,故在1个I2C总线系统中最多可以挂接4片SAA1064,实现16位LED显示。SAA1064为24脚双列直插封装,其引脚排列如图1所示。

ADR 寻址端,SAA1064通过对该脚输入不同的模拟电压,以确定其不同的地址。SAA1064规定输入该脚的电压值为VEE、(3/8)Vcc、(5/8)Vcc及Vcc时,分别对应十六地地址70H、72H、74H、76H(写操作)或71H、73H、75H、77H(读操作)。

CEXT 时钟振荡器的外接电容,典型值为2.7nF。

P1~P8 段驱动输出端口1。P1为最低位,P8为最高位。

P9~P16 段驱动输出端口2。P9为最低位,P16为最高位。

MX1、MX2 动态显示方式时的公共极驱动信号输出端,用以切换两对数码管轮流显示。

SDA、SCL I2C总线的数据线和时钟线。

2.数据操作格式

SAA1064除了与LED驱动控制相关的写操作外,还有能反映系统上电标志的读操作。SAA1064的读操作状态字节的读出操作,其状态字节仅最高位有意义,定义为PR。上电后PR为"1",在对其进行读状态字节操作后清零。因此,PR=1表示从上次读状态后出现过掉电和加电。利用这一功能,在系统中可作为冷热启动标志。

(1)数据的输入操作

SAA1064的显示驱动控制只需要I2C总线对其进行写入操作,即按照子地址(SUBADR)写入控制命令字节及显示器的段码数据即可,其数据操作格式如下:

S
SLAWASUBADRACOMA
data1
Adata2Adata3Adata4AP

SLAW为SAA1064的地址。

SUBADR为SAA1064片内地址单元首址。

COM为SAA1064的控制命令。

data1~data4为动态显示方式的4个LED显示器的共阴极段选码。

(2)子地址单元

SAA1064片内有5个地址单元,占用了3位地址位(SC、SB、SA),分别用于装入控制字节和4个显示段码,具体地址分配如表1所列。由于SAA1064写操作具有地址自动加1功能,故在数据操作格式的写入顺序中,SUBADR应为00H。

0 0 0 0
SASBSC单元地址功    能
0 0 0 0
00000H控制寄存器
0
0101H数字位1
0
1002H数字位2
0
1103H数字位3
1
1 0 1 05H 保留不用 1 1 0 06H 保留不用 1 1 1 07H 保留不用

(3)控制命令COM格式

SAA1064具有较强的控制功能,能实现亮度控制,显示器测试,动、静态及位亮、暗显示。这些控制命令集中设置在控制寄存器中。控制命令(COM)格式如下:

-
C6C5C4C3C2C1C0

C0 动态、静态显示选择,C0=1动态显示。

C1 数码管1、3亮灭选择,C1=1选择亮。

C2 数码管2、4亮灭选择,C2=1选择亮。

C3 测试位,C3=1时所有段点亮,正常工作时该位为0。

C4、C5、C6 输出电流控制位,为1时分别对应3mA、6mA、12mA。皆为1时输出电流最大为21mA。

三、显示电路实例

图2是P87LPC764与SAA1064的接口电路实例。P87LPC764单片机采用6MHz的内部RC振荡器,访问4片SAA1064,驱动16只数码管显示,每片SAA1064的接线如图2所示。

    该应用电路是一个单主的I2C总线系统,不会出现总线竞争问题,而且数据传送操作只有主发送方式,因此,在编程过程中没有检测总线错误。在数据发送过程中,每发送1个字节,都检测应答信号,如无应答信号,建立标志位F0,程序重新开始发送数据。

以下是该I2C总线显示电路的程序清单,显示缓冲区为30H到3FH单元。

START:MOV R0,#30H ;显示缓冲区首地址

MOV R1,#17H ;SAA1064控制码

MOV R2,#70H ;SAA1064(1)的地址

MOV R3,#04H ;4片SAA1064

LOOP:ACALL DISP

JB F0,START ;无应答信号重新开始

INC R2 ;

INC R2 ;

DJNZ R3,LOOP ;

以下是显示子程序

DISP:CLR F0 ;清除无应答标志

MOV I2CFG,#30H ;请求成为I2C总线主机

JNB MASTER,$ ;等待成为I2C总线主机

MOV I2CON,#1CH ;清除起动条件

MOV A,R2 ;取从设备地址

ACALL SEND ;发送从设备地址

JB F0,DISP2 ;无应答信号转移

MOV A,#0 ;SAA1064子地址

ACALL SEND ;发送子地址

JB F0,DISP2 ;无应答信号转移

MOV A,R1 ;取SAA1064控制码

ACALL SEND ;发送控制码

JB F0,DISP2 ;无应答信号转移

MOV R4,#04H ;四只数码管

DISP1:MOV A,@R0 ;取字形代码

ACALL SEND ;发送字形代码

JB F0,DISP2 ;无应答信号转移

INC R0 ;修正显示单元地址

DJNZ R4,DISP1 ;

DISP2:ACALL SSTP ;发送停止位

RET ;

;发送1个字节

SEND:MOV R4,#8H ;设置数据格式为8位

SENDB:MOV I2DAT,A ;发送数据位

RL A ;取下一个数据位

JNB DRDY,$ ;等待数据准备好

DJNZ R4,SENDB ;

MOV I2CON,#0A0H ;转换为接收模式

JNB ATN,$ ;等待应答信号

JNB RDAT,SENDE ;是应答位吗?

SETB F0 ;建立无应答信号标志

SENDE:RET ;

;发送停止位

SSTP:CLR MASTRQ ;取消主机位置

MOV I2CON,#21H ;产生总线停止条件

JNB ATN,$ ;等待

MOV I2CON,#20H ;清除数据准备好标志

JNB ATN,$ ;等待发送停止条件

MOV I2C0N,#91H ;释放I2C总线

CLR TIRUN ;停止定时器I的运行

RET