摘要：介紹了MAXIM公司生產(chǎn)的ICM7211四位液晶顯示驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能，給出了用AT89C51和ICM7211顯示驅(qū)動器設(shè)計的微電機無接觸測速系統(tǒng)的硬件電路連接方法?同時給出了該無接觸測速系統(tǒng)的主程序、顯示子程序、中斷子程序流程圖以及顯示子程序的程序清單。

１　概述

ＩＣＭ７２１１是ＭＡＸＩＭ公司推出的四位七段碼ＬＣＤ液晶顯示驅(qū)動器。該器件內(nèi)部含有輸入數(shù)據(jù)鎖存器、ＢＣＤ碼到七段碼的譯碼器、基準(zhǔn)時鐘信號發(fā)生器和位選電路。

圖1

ＩＣＭ７２１１有二種數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)：多位ＢＣＤ碼接口和微處理器接口，兩種結(jié)構(gòu)以器件型號是否帶有后綴“Ｍ”來區(qū)分，不帶“Ｍ”的為ＢＣＤ接口，帶“Ｍ”的為微處理器接口。ＩＣＭ７２１１通過片內(nèi)字符字形ＲＯＭ對ＢＣＤ碼進行譯碼。它有兩種不同的字符字形：十六進制碼和Ｂ代碼，以器件型號是否帶后綴“Ａ”區(qū)分，不帶“Ａ”的為十六進制輸出，帶“Ａ”的為Ｂ代碼輸出。低功耗的ＩＣＭ７２１１型ＬＣＤ驅(qū)動器可用電池供電，可用于便攜式智能儀表等場合，ＩＣＭ７２１１的器件型號與對應(yīng)的接口、輸出代碼如表１所列。本文把四種型號統(tǒng)稱為ＩＣＭ７２１１。

表1 ICM7211的具體型號與其接口和輸出代碼對照表

２　ＩＣＭ７２１１的引腳功能

ＩＣＭ７２１１的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。各引腳的功能如下：

Ｖ＋（１腳）：＋５Ｖ電源；

ＧＮＤ（３５腳）：地端；

ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ（３６腳）：振蕩器接入端，可外接電容或外部時鐘源。不用時懸空或接地；

ＢＰ（５腳）：背極信號輸入／輸出端；

Ｂ３～Ｂ０（３０～２７腳）：ＢＣＤ碼輸入；

    ＤＳ１、ＤＳ２和ＣＳ１、ＣＳ２（不帶“Ｍ”后綴的器件為Ｄ１～Ｄ４，即３１～３４腳）：這四個端口中的前、后兩腳分別為位選和片選信號端；

Ａ１～Ｇ１（３７～４０、２～４腳）：第一位（個位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ２～Ｇ２（６～１２腳）：第二位（十位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ３～Ｇ３（１３～１９腳）：第三位（百位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ４～Ｇ４（２０～２６腳）：第四位（千位）ＬＣＤ七段碼輸出。

３　使用說明

從ＩＣＭ７２１１的引腳功能可知：使用該器件的關(guān)鍵在于掌握顯示驅(qū)動器、振蕩器與位選電路的結(jié)構(gòu),以下對顯示驅(qū)動器和位選電路作以詳述。

３．１ 顯示驅(qū)動器

ＩＣＭ７２１１顯示驅(qū)動部分包括一個振蕩器、一個七級二進制分頻器（÷１２８）、一個背極驅(qū)動器和一個２８段（字形）驅(qū)動器。

    ＩＣＭ７２１１中的ＲＣ振蕩器有四種工作方式。將３６腳懸空可產(chǎn)生１９ｋＨｚ方波信號；如果希望用較低的頻率來驅(qū)動大顯示器，可在３６腳與１腳或３５腳之間接一個電容（２２ｐＦ、２２０ｐＦ等），外接電容越大，頻率越小；其實也可以在３６腳接一個外部時鐘源來激勵振蕩器，此時外接時鐘源的頻率應(yīng)為背極頻率的１２８倍。當(dāng)Ｖ＋為５Ｖ時，要求外部時鐘源在１．５Ｖ與５Ｖ之間振蕩，低于１Ｖ的時間不能超過１μｓ；如果將３６腳接地，而背極輸出驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，那么ＢＰ輸入／輸出腳將作輸入用，此時可用另一片ＩＣＭ７２１１的背極輸出來驅(qū)動，這種情況一般適用于兩片ＩＣＭ７２１１級聯(lián)的情況。

將振蕩器產(chǎn)生的１９ｋＨｚ方波信號用七級二進制分頻器（÷１２８）分頻可產(chǎn)生１５０Ｈｚ的背極信號，實際上，背極驅(qū)動器只是一個簡單的反相器，反相器的輸入是最后一級分頻器的輸出。背極輸出信號是０～Ｖ＋之間占空比為５０％的方波，由于背極輸出電阻較小（典型值２００Ω），所以背極驅(qū)動器能驅(qū)動電容性大顯示器。

段驅(qū)動器是一個ＣＭＯＳ反相器，反相器輸出電阻約２ｋΩ?當(dāng)相應(yīng)段被置于關(guān)閉位置時，段驅(qū)動器的輸出與背極信號相同，否則，段驅(qū)動器的輸出與背極信號相反，波形圖如圖２所示。由于段與背極驅(qū)動器的上升時間與下降時間相同，所以，加在ＬＣＤ上的直流分量的平均值小于２５ｍＶ，這一特點可延長ＬＣＤ的使用壽命。

３．２ 位選電路

ＩＣＭ７２１１有二種數(shù)據(jù)接口：多位ＢＣＤ接口和微處理器（μｐ）接口。它們的主要區(qū)別在于位選信號，多位ＢＣＤ接口使用的是四條獨立的選通脈沖輸入線，其時序圖如圖３所示，真值表如表２所列；而微處理器（μｐ）接口使用的位選信號是兩條地址線和兩條片選信號線，圖４所示是其時序圖，其真值表如表３所列。

表2 ICM7211（A）真值表

表3 ICM7211（A）M真值表

４ 微電機無接觸測速系統(tǒng)

４．１ 硬件電路

通常由于微電機的輸出功率較小。因此，采用離心式轉(zhuǎn)速表或測速發(fā)電機測轉(zhuǎn)速時，測量儀表與電機同軸連接增加了電機的阻力轉(zhuǎn)矩，嚴重時，微電機還可能帶不動這些測量儀表。所以，在微電機測速時，本設(shè)計采用閃光測速和光電碼盤測速等無接觸測速法。

圖5

    圖５是一個單片機控制的電機光電碼盤無接觸測速電路，圖中只畫出了與測速有關(guān)的電路，其它的電路（如看門狗電路，轉(zhuǎn)速控制電路等）都沒畫出。單片機ＡＴ８９Ｃ５１具有４ｋＢ的Ｆｌａｓｈ和兩個１６位定時／計數(shù)器，時鐘頻率可達２４ＭＨｚ，Ｔ０作為計數(shù)器可用于轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù)，Ｔ１用作定時器。顯示驅(qū)動器選用ＩＣＭ７２１１，顯示器則選４ ．５位ＹＸＹ４５０１型ＬＣＤ顯示器，萬位可由四段液晶顯示驅(qū)動器４０５４驅(qū)動。該電路簡單可靠、實用方便，由于采用的均是低功耗器件，因而非常適用于便攜式智能測速儀表使用。所用轉(zhuǎn)速傳感器為光電碼盤紅外發(fā)射接收管。光電碼盤被設(shè)計成黑白相間的６０對條紋粘貼于電機端軸上，碼盤前端放置一對紅外發(fā)射管和紅外接收管，碼盤與紅外發(fā)射接收管構(gòu)成了測速傳感器。這樣，一方面紅外光會透射過黑條紋而不被接收管接收到，另一方面，紅外光照射到白條紋上會被反射回來。調(diào)整好發(fā)射管與接收管的位置，使接收管能夠接收到被反射回來的紅外線。這樣，隨著電機的轉(zhuǎn)動，碼盤也一起轉(zhuǎn)動，接收管就會輸出一串電脈沖信號。該信號經(jīng)過ＬＭ３２４集成運放整形后送到ＡＴ８９Ｃ５１的計數(shù)器Ｔ０。Ｔ１為定時器，定時時間為０．１ｓ，設(shè)０．１ｓ內(nèi)Ｔ０收到的脈沖數(shù)為Ｎ，則電機轉(zhuǎn)速的算式為：

η＝６０(Ｎ／６)＝１０Ｎ

４．２ 軟件設(shè)計

圖６是該測速系統(tǒng)的主程序、顯示子程序及Ｔ１中斷服務(wù)子程序的程序流程圖?下面是顯示子程序的程序清單：

ＤＩＳＰＬＡＹ： ＭＯＶ Ｒ２， ＃０４Ｈ

ＭＯＶ Ｒ０，＃４０Ｈ

ＭＯＶ Ｒ１， ＃５０Ｈ

ＬＯＯＰ１： ＭＯＶ Ａ， ＠Ｒ１

ＭＯＶ ＤＰＨ, Ａ

ＭＯＶ Ａ, ＠Ｒ０

ＭＯＶ ＤＰＬ, Ａ

ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ, Ａ

ＡＣＡＬＬ ＴＩＭＥ

ＩＮＣ Ｒ０

ＩＮＣ Ｒ１

ＤＪＮＺ Ｒ２, ＬＯＯＰ１

ＲＥＴ

圖6

    需要說明的是：ＲＡＭ中４０～４３單元中存放的是從個位到千位的ＢＣＤ碼以及萬位ＢＣＤ碼，數(shù)據(jù)可由Ｔ１中斷服務(wù)來采集并保存到這些單元中；５０～５３單元存放的是從個位到萬位的選通地址中的高八位，其地址值分別為＃７ＦＨ、＃５ＦＨ、＃３ＦＨ和＃１ＦＨ。在進行軟件設(shè)計時?應(yīng)在主程序中送入這四個初始化值。該程序巧妙的應(yīng)用了ＢＣＤ碼值作為低位地址，而將ＩＣＭ７２１１作為“只寫”外部ＲＡＭ使用，這一設(shè)計大大地簡化了顯示子程序設(shè)計。