1 前言

日本NEC公司生產(chǎn)的μPD780208系列8位單片機(jī)屬于78K/0家庭中功能較強(qiáng)的一種系列。根據(jù)內(nèi)部集成的ROM和RAM容量的不同，μPD780208系列分為5個(gè)型號(hào)，μPD780208芯片是最高型號(hào)。該芯片內(nèi)部集成了8位78K0CPU內(nèi)核、60kB的ROM和2192B的RAM之外，還有1個(gè)FIP顯示驅(qū)動(dòng)/控制器、8位A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行I/O口、5個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、3個(gè)定時(shí)器輸出、1個(gè)可編程時(shí)鐘輸出、1個(gè)可編程蜂鳴器輸出、4個(gè)外部中斷源、12個(gè)內(nèi)部中斷源和1個(gè)測(cè)試輸入。ΜPD780208支持雙時(shí)鐘，其電源電壓范圍為2.7～5.5V，可設(shè)定2種待機(jī)模式。其中的FIP(FluorescentInDICator Panel)顯示控制/驅(qū)動(dòng)器是μPD780208系列所特有的，它的主要功能有自動(dòng)讀取顯示數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)硬件自動(dòng)顯示刷新功能;控制顯示9～40段和2～16位FIP;通過(guò)編程自由設(shè)定位信號(hào)輸出時(shí)序;并可編程調(diào)節(jié)8級(jí)顯示亮度。另外，μPD780208的顯示時(shí)序中還包含有鍵盤掃描時(shí)序，可輸出鍵盤掃描信號(hào);并具有較高的驅(qū)動(dòng)能力，可直接驅(qū)動(dòng)FIP顯示器。

本文主要通過(guò)筆者在項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，給出將μPD780208中的FIP顯示控制/驅(qū)動(dòng)器用于顯示和鍵盤掃描結(jié)合的應(yīng)用方案。

2 設(shè)計(jì)方案

在筆者設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中，要求μPD780208硬件平臺(tái)有12位的9段VFD顯示器和8×4的鍵盤輸入，如果按照常規(guī)設(shè)計(jì)方案，由于顯示控制與鍵盤掃描控制是相互獨(dú)立的，鍵盤掃描需占有一個(gè)定時(shí)器。而本方案則使用顯示控制/驅(qū)動(dòng)器提供的鍵盤掃描時(shí)序來(lái)掃描鍵盤，因而不占用定時(shí)資源。這使是該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)所在。(系統(tǒng)所用的晶振頻率為4.9152MHz)。

2.1 硬件連接

圖1所示是μPD780208的FIP顯示電路的結(jié)構(gòu)原理圖。應(yīng)用時(shí)將顯示端口FIP0～FIP11接VFD顯示器的位控制器T0～T11，F(xiàn)IP12和P80～P87接VFD顯示器的段控制端S0～S8。μPD780208的顯示驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，因而可以直接連接VFD而無(wú)需驅(qū)動(dòng)電路。端口P110～P117接鍵盤的8根掃描線，端口P120～P123接鍵盤的4根回讀線。

2.2 初始化設(shè)置與資源分配

合理地設(shè)置顯示模式寄存器DSPM0和DSPM1可將顯示方式設(shè)置為12位9段模式，這時(shí)FIP顯示RAM地址為FA60H～FA6BH和FA70H～FA7BH。FIP控制器的時(shí)序圖如圖2所示。圖中n=11，TDSP為1位顯示周期(2048/4.9152MHz=416.7μs)，TKS為鍵盤掃描周期(TKS=TDSP)，TCYT為完整顯示周期(TCYT=TDSP×(12+1)),TDIG為位信號(hào)脈沖寬度(可編程改變)。

在FIP顯示周期中，當(dāng)處在鍵盤時(shí)序時(shí)，鍵盤掃描標(biāo)志KSF被置1，其它時(shí)間被清零。當(dāng)KSF置1時(shí)，將產(chǎn)生鍵盤掃描中斷INTKS。在中斷處理程序中進(jìn)行鍵盤掃描和回讀可用軟件來(lái)設(shè)計(jì)。鍵盤掃描必須在KSF為1時(shí)進(jìn)行，否則會(huì)造成顯示混亂。1次INTKS的時(shí)間是416.7μs，這段時(shí)間可能來(lái)不及掃描完所有鍵。因此，該方案采用1次中斷掃描一半鍵盤，2次中斷完成一遍掃描的方式。

鍵盤的消抖動(dòng)問(wèn)題在掃描中解決，方法是當(dāng)同一位置連續(xù)3次檢測(cè)到信號(hào)，即在4個(gè)TCYT間隔(4×TCYT=21.667ms)中信號(hào)一直有效時(shí)，才判斷該鍵被按下，否則判為抖動(dòng)干擾。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變量

使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變量的定義說(shuō)明如下：

char PreKeyStatus[8]; /*前一次8列鍵的狀態(tài)存入數(shù)組的低4位*/

char CurKeyStatus[8]; /*當(dāng)有8列鍵的狀態(tài)存入數(shù)組的低4位*/

char SCANData; /*當(dāng)前用于掃描的數(shù)據(jù)*/

char RetData; /*臨時(shí)存儲(chǔ)回讀的數(shù)據(jù)*/

char KeyBuff[10]; /*鍵盤緩沖區(qū)*/

char Khead; /*鍵盤緩沖區(qū)頭指針*/

char Krear; /*鍵盤緩沖區(qū)尾指針*/

char ChatterCount; /*消抖動(dòng)計(jì)數(shù)器*/

char ScanEnd; /*一遍掃描結(jié)束標(biāo)志*/

char KeyChanged; /*按鍵改變標(biāo)志*/

3.2 程序初始化

進(jìn)行顯示方式設(shè)置、I/O端口設(shè)置、中斷系統(tǒng)設(shè)置始化的具體程序段如下：

DI(); /*關(guān)中斷*/

DSPM0=0x00; /*9段顯示，段顯示方式，系統(tǒng)時(shí)鐘4.9152MHz*/

DSPM1=0xB3; /*23位顯示，亮度為2/16，顯示周期為416.7μs*/

PM12=0x0F; /*P12端口的低四位用于鍵盤回讀，設(shè)為輸出模式*/

KSIF=0; /*清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志*/

KSMK=0; /*清除中斷屏蔽標(biāo)志，允許INTKS中斷*/

Khead=9; /*初始化鍵盤緩沖區(qū)*/

Krear=0; /*消抖動(dòng)計(jì)數(shù)器置初值*/

SCANdata=0x01; /*鍵盤掃描數(shù)據(jù)置初值*/

ScanFinish=0; /*一遍掃描結(jié)束標(biāo)志置初值*/

KeyChanged=0; /*按鍵改變標(biāo)志置初值*/

EI(); /*開(kāi)中斷*/

3.3 顯示程序

下面的程序可實(shí)現(xiàn)在指定位置顯示一個(gè)數(shù)字的功能。其中能數(shù)digit為要顯示的數(shù)字，范圍是0～9;position為顯示位置，從右向左與0～11相對(duì)應(yīng)。

void DisplayDigit(char digit,char position)

{if((digit<10)&&(digit>=0)&&(position>=0)&&(position<12)

/*在顯示范圍之內(nèi)*/

{pokeb(0xFA60+position,DisplayCode[digit][1]);

/*編碼的低字節(jié)*/

{pokeb(0xFA70+position,DisplayCode[digit][0])};

/*編碼的高字節(jié)*/

}

中斷處理程序流程如圖3所示。

4 小結(jié)

在其他單片機(jī)系統(tǒng)中，通常由軟件定時(shí)中斷來(lái)逐位刷新顯示和掃描鍵盤，這樣將增加軟件的復(fù)雜性，并且會(huì)占用較多的CPU資源。而μPD780208所具有的FIP顯示控制/驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)硬件的自動(dòng)顯示刷新功能，在初始位置完成后，軟件的工作只是將顯示數(shù)據(jù)按要求的格式放入FIP顯示RAM區(qū)而無(wú)需額外編程，由于定時(shí)刷新顯示的作由硬件完成，因此在很大程序上降低了CPU的資源占用率。同時(shí)，由于FIP顯示時(shí)序中提供有鍵盤掃描時(shí)序，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了軟件編程，并且減少了定時(shí)中斷占用。這樣，在單片機(jī)的資源并不豐富的資源條件下，F(xiàn)IP顯示控制/驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)越性得到了充分體現(xiàn)。