AVR学习笔记十五、数码管驱动和键盘控制芯片CH452实验

A VR学习笔记十五、数码管驱动和键盘控制芯片CH452A实验

-------基于LT_Mini_M16

15.1数码管驱动和键盘控制芯片CH452A实验

15.1.1 实例功能

前面我们已经学习了4位数码管显示的例子，但是仅仅4位数码管显示电路就占用了12个I/O口，如果数码管超过4位的话，占用的I/O口数目就会更多，我们知道单片机的I/O口资源是很有限的，那么能不能使用更少的I/O口来控制更多的数码管显示呢？

方法是有的，且有很多，比如我们可以使用串口转并口芯片74HC595,74HC164,74HC165等，关于这些芯片的使用，我们会在以后的学习中逐步学习的，今天我们来认识一种更加方便的数码管驱动芯片CH452，这个芯片能够在只占用4个甚至两个I/O口的情况下驱动8位数码管显示，同时这种芯片还能在驱动8位数码管现实的同时实现8X8共计64个按键的识别。

也就是说这个芯片只用单片机的最多4个I/O口就能够同时驱动8位数码管显示和识别64个按键。

本实例共有3个功能模块，分别描述如下：

●单片机系统：使用ATmega16单片机的4个I/O口控制CH452芯片，实现8位数码管的显示。

●外围电路：CH452驱动数码管显示电路。

●软件程序：熟悉掌握ATmega16单片机的I/O口输出应用。

通过本实例的学习，掌握相关电路设计，并掌握以下知识点：

●了解芯片CH452的功能

●掌握单片机I/O口实现时序转换的编程方法。

15.1.2、器件和原理

本实例介绍数码管驱动和键盘控制芯片CH452的简单应用。关于本芯片实现8X8=64个按键的原理和方法，我们在以后的学习中在进行讨论，本实例中只介绍该芯片驱动8位共阴极数码管的功能。

1、器件介绍

CH452是数码管驱动和键盘控制芯片，可以动态驱动8位数码管或者64个LED发光二极管，还可以驱动64级光柱。该芯片与单片机的接口有4线和2线两种接口方式，其中4线接口支持芯片的无限级联，而2线方式兼容I2C总线。

CH452同时还提供高电平复位和低电平复位两种信号，可以直接为单片机提供复位信号。

CH452A的封装图如下

2、管脚介绍

CH452A有28个引脚，其中管脚15-22是数码管的段控制引脚，分别对应a,b,c,d,e,f,g,dp8段，管脚1-8是位控制引脚，分别控制0-7的8位数码管。

与单片机的4线连接引脚分别是SCL、SDA、LOAD、DOUT，这四个脚的作用分别是：串行数据输入端口SDA，串行时钟输入端口SCL，数据加载端口LOAD，键值输出端口INT#。

RST、RST#、RSTI是三个复位信号引脚，其中RST输出高电平有效分、的复位信号，RST#输出低电平有效的复位信号，RSTI是手动复位引脚，高电平有效。

H3L2是数据通讯方式选择端，该端口接高电平（或者悬空），选择4线接口方式，连接低电平则选择2线接口方式。

3、4线接口方式驱动8位数码管工作原理

4线接口方式用到SCL、SDA、LOAD、INT#这四个引脚，其中DOUT用于输出按键键值，本实例中我们不分析按键的接法，所以这个引脚不予考虑。

SDA用于用于单片机向CH452A芯片提供串行数据，高电平表示数据1，低电平表示数据0，串行数据输入的顺序是先低位后高位；

SCL用于提供串行时钟，CH452在SCL的上升沿读入数据，在下降沿将数据从DOUT

引脚送出；

LOAD用于加载串行数据，CH452在其上升沿加载移位寄存器中的数据，并将移位寄存器中的数据作为操作命令分析并处理，也就是说，LOAD的上升沿是串行数据帧的完成标志，此时无论移位寄存器中的数据是否有效，CH452A都会将其当做操作命令进行处理。

Ch452a的内部移位寄存器是12位的，即单片机每次向CH452A发送的操作指令必须是12位的，数据的发送顺序是先发送低位，后发送高位。

单片机向DH452传输数据数据的过程是：

1）通过引脚SDA发送一位数据（最低位），然后在SCL引脚上产生一个上升沿，使数据写入移位寄存器；

2）以同样的方式，依次写入剩余的11位数据；

3）在LOAD引脚产生一个上升沿，使CH452A加载数据（处理并显示）。

4、操作命令

CH452的操作命令均为12位，具体的操作命令请参阅数据手册。

15.1.3、电路

本实例的电路与数据手册上的电路一致，只不过是将单片机从51单片机换成了A VR 单片机。数码管采用的是共阴极的数码管。

电路连接

电路中单片机的PB0、PB1、PB2端口分别连接CH452A的SDA、SCL、LOAD三个管脚。

5.1.4、程序设计

1、程序功能

程序的功能是通过单片机的PB0、PB1、PB2这三个端口控制CH452实现驱动8位数码管显示。

2、程序流程

在程序中使用宏定义实现了相关端口的高低电平变换；同时定义了ch452a芯片的操作命令，这样在程序中方便调用。

程序中首先对ch452进行了相应的设置，然后让8个数码管分别显示1-8这8个数字，同时实现了控制其中一位数码管闪烁的功能，最后分别使用了左移和循环左移这两条命令让8位数码管现实的数字“流动”起来.

3、熔丝设置

本实例使用内部1MHz的时钟频率，程序烧录时请正确设置相应熔丝位。

4、程序代码

/***********************************************

**** AVR使用范例数码管驱动及键盘控制芯片CH452A ***

**** MCU: ATmega16 ***

**** 作者： maweili ***

**** 编译器：usbisp ***

**** ***

**** 2009.7.29 ***

***********************************************/

//头文件包含

#include //io端口寄存器配置文件，必须包含

#include //GCC中的延时函数头文件

//端口连接

#define ch452_sda PB0 //数据端口

#define ch452_scl PB1 //时钟端口

#define ch452_load PB2 //数据加载端口

//位操作

#define ch452_sda_set (PORTB |= 1 << PB0) //数据端口输出高电平

#define ch452_sda_clr (PORTB &= ~(1 << PB0)) //数据端口输出低

#define ch452_scl_set (PORTB |= 1 << PB1) //时钟端口输出高

#define ch452_scl_clr (PORTB &= ~(1 << PB1)) //时钟端口输出低

#define ch452_load_set (PORTB |= 1 << PB2) //数据加载端口输出高

#define ch452_load_clr (PORTB &= ~(1 << PB2)) //数据加载端口输出低

//命令码

/* CH451和CH452的常用命令码 */

#define CH452_NOP 0x0000 // 空操作

#define CH452_RESET 0x0201 // 复位

#define CH452_LEVEL 0x0100 // 加载光柱值,需另加7位数据

#define CH452_CLR_BIT 0x0180 // 段位清0,需另加6位数据

#define CH452_SET_BIT 0x01C0 // 段位置1,需另加6位数据

#define CH452_SLEEP 0x0202 // 进入睡眠状态

#define CH452_LEFTMOV 0x0300 // 设置移动方式-左移

#define CH452_LEFTCYC 0x0301 // 设置移动方式-左循环

#define CH452_RIGHTMOV 0x0302 // 设置移动方式-右移

#define CH452_RIGHTCYC 0x0303 // 设置移动方式-右循环

#define CH452_SELF_BCD 0x0380 // 自定义BCD码,需另加7位数据

#define CH452_SYSOFF 0x0400 // 关闭显示、关闭键盘系统参数设定

#define CH452_SYSON1 0x0401 // 开启显示

#define CH452_SYSON2 0x0403 // 开启显示、键盘

#define CH452_SYSON2W 0x0423 // 开启显示、键盘, 真正2线接口

#define CH452_NO_BCD 0x0500 // 设置默认显示方式,可另加3位扫描极限

#define CH452_BCD 0x0580 // 设置BCD译码方式,可另加3位扫描极限

#define CH452_TWINKLE 0x0600 // 设置闪烁控制,需另加8位数据

#define CH452_GET_KEY 0x0700 // 获取按键,返回按键代码

#define CH452_DIG0 0x0800 // 数码管位0显示,需另加8位数据

#define CH452_DIG1 0x0900 // 数码管位1显示,需另加8位数据

#define CH452_DIG2 0x0a00 // 数码管位2显示,需另加8位数据

#define CH452_DIG3 0x0b00 // 数码管位3显示,需另加8位数据

#define CH452_DIG4 0x0c00 // 数码管位4显示,需另加8位数据#define CH452_DIG5 0x0d00 // 数码管位5显示,需另加8位数据#define CH452_DIG6 0x0e00 // 数码管位6显示,需另加8位数据#define CH452_DIG7 0x0f00 // 数码管位7显示,需另加8位数据

// BCD译码方式下的特殊字符

#define CH452_BCD_SPACE 0x10

#define CH452_BCD_PLUS 0x11

#define CH452_BCD_MINUS 0x12

#define CH452_BCD_EQU 0x13

#define CH452_BCD_LEFT 0x14

#define CH452_BCD_RIGHT 0x15

#define CH452_BCD_UNDER 0x16

#define CH452_BCD_CH_H 0x17

#define CH452_BCD_CH_L 0x18

#define CH452_BCD_CH_P 0x19

#define CH452_BCD_DOT 0x1A

#define CH452_BCD_SELF 0x1E

#define CH452_BCD_TEST 0x88

#define CH452_BCD_DOT_X 0x80

// 有效按键代码

#define CH452_KEY_MIN 0x40

#define CH452_KEY_MAX 0x7F

// 2线接口的CH452定义

#define CH452_I2C_ADDR0 0x40 // CH452的ADDR=0时的地址

#define CH452_I2C_ADDR1 0x60 // CH452的ADDR=1时的地址,默认值

#define CH452_I2C_MASK 0x3E // CH452的2线接口高字节命令掩码

// 对外子程序

extern unsigned char CH452_Read(void); // 从CH452读取按键代码extern void CH452_Write(unsigned short cmd); // 向CH452发出操作命令

int main(void) //GCC中main文件必须为返回整形值的函数，没有参数

{

unsigned char temp;

PORTB = 0x07; //PB0\PB1\PB2为输出高电平

DDRB = 0x07; //PB0\PB1\PB2为输出方向，分别是数据、时钟、数据加载线

CH452_Write(CH452_RESET); //复位

CH452_Write(CH452_NOP); // 空操作

CH452_Write(CH452_CLR_BIT); //段位地址清零

CH452_Write(CH452_SYSON1); //开显示

CH452_Write(CH452_BCD); //BCD译码方式送显示数据

CH452_Write(CH452_DIG7 | 1); //数码管0-7位分别显示数字1-8

CH452_Write(CH452_DIG6 | 2); //

CH452_Write(CH452_DIG5 | 3); //

CH452_Write(CH452_DIG4 | 4); //

CH452_Write(CH452_DIG3 | 5); //

CH452_Write(CH452_DIG2 | 6); //

CH452_Write(CH452_DIG1 | 7);

CH452_Write(CH452_DIG0 | 8); // 显示字符8

CH452_Write(CH452_TWINKLE | 0x01); //数码管0闪烁

for(temp =0;temp < 40;temp++)

{

_delay_ms(50);

}

CH452_Write(CH452_TWINKLE | 0x00); //停止闪烁

while(1)

{

CH452_Write(CH452_LEFTCYC); //循环左移

//CH452_Write(CH452_LEFTMOV); //不循环，左移

for(temp =0;temp < 20;temp++)

{

_delay_ms(50);

}

}

}

void CH452_Write(unsigned short cmd)

{

unsigned char temp;

for(temp = 0;temp < 12;temp++) //送12位命令字

{

if(cmd & 0x01)

{

ch452_sda_set; //低位先传送，如果低位为1，数据端口输出高电平}

else

{

ch452_sda_clr; //低位为0，数据端口输出高电平低电平

}

ch452_scl_clr; //时钟端口置低

cmd >>= 1; //数据右移一位

ch452_scl_set; //数据端口置高，产生一个上升沿，发送数据}

ch452_load_clr; //数据加载端口产生一个上升沿，加载数据

_delay_ms(10); //

ch452_load_set; //

}