1 引言

I2C總線接口的顯示及鍵盤管理器件ZLG7290廣泛應用于智能儀表的接口設計當中，在具體應用過程中，它接收所要顯示的數據并將其顯示在LED顯示器上，動態地掃描管理著顯示過程，該器件本身只需2根線就可與單片機實現接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機擔負繁忙數據處理任務的系統中，可節省單片機用于顯示掃描的時間，更顯出其優越性。

2 ZLG7290的特點及工作原理

2．1 ZLG7290的特點

如圖1所示，ZLG7290是一種多位LED顯示及鍵盤管理器件，采用流行的I2C總線接口，可與各種帶I2C總線的單片機方便接口，并可同時驅動8位LED。其內部具有15×8 RAM的功能控制寄存器，可方便尋址。對每位數字可單獨控制、刷新。顯示亮度可數字控制，每位都具有閃爍使能控制功能。無需任何外部元件便可多路復用自動掃描。

ZLG7290的特點有：采用I2C串行接口；提供鍵盤中斷信號，方便與處理器接口；可驅動8位共陰數碼管或64只獨立的LED和64個按鍵：可控制掃描位數，可控制任意數碼管的閃爍：提供數據譯碼和循環移位段尋址等控制；8個功能鍵均可檢測任意鍵的連擊次數；無需外接元件即直接驅動LED，可擴展驅動電流和驅動電壓。

2．2 ZLG7290的工作原理

2．2．1鍵盤的管理與控制

ZLG7290可采樣64個按鍵或傳感器，可檢測每個按鍵的連擊次數，并具有如下功能：鍵盤去抖動處理；雙鍵互鎖處理，即當有兩個以上按鍵被同時按下時，ZLG7290只采樣優先級高的按鍵：連擊按鍵處理，即當某個按鍵按下輸出一次鍵值后。如果該按鍵還未釋放，該鍵值連續有效，就像連續壓按該鍵一樣，這種功能稱為連擊。連擊次數計數器RepeatCnt可區別出單擊（某些功能不允許連擊如開關）或連擊，判斷連擊次數，可以檢測被按下時間。以防止某些功能的誤操作。

2．2．2顯示的管理與控制

在每個顯示刷新周期，ZLG7290按照掃描位數寄存器（ScanNum）指定的顯示位數 N，把顯示緩存DpRam0-DpRamN的內容按先后順序送入LED驅動器以實現動態顯示，減小N值可提高每位顯示掃描時間的占空比，以增強LED亮度，顯示緩存中的內容不受影響。修改閃爍控制寄存器（FlashOnOff）可改變閃爍頻率和占空比亮、滅的時間。

ZLG7290有兩種控制方式，即寄存器映像控制和命令解釋控制。如上述對顯示部分的控制，寄存器映像控制是指直接訪問底層寄存器，實現基本控制功能，這些寄存器須字節操作。命令解釋控制是通過解釋命令緩沖區CmdBuf0-CmdBuf1 中的指令間接訪問底層寄存器，實現擴展控制功能，如對寄存器的位操作。

2．2．3內部寄存器的定義

ZLG7290內部可通過I2C總線訪問的寄存器地址范圍為00H-17H，任意寄存器都可按字節直接讀寫，也可以通過命令接口間接讀寫或按位讀寫。ZLG7290的控制和狀態查詢均通過讀／寫寄存器實現，用戶只需像讀寫24C02內的單元一樣操作即可實現對ZLG7290的控制。

（1）系統寄存器（SystemReg）：地址00H，復位值11110000B，系統寄存器可以保存ZLG7290系統狀態并可對系統運行狀態進行配置。

（2）鍵值寄存器（Key）：地址01H，復位值00H，Key表示被按下鍵的鍵值，當Key=0時表示沒有鍵被按下。

（3）連擊次數計數器（RepeatCnt）：地址02H。復位值00H，RepeatCnt=0時表示單擊鍵，RepeatCnt大于0時表示鍵的連擊次數，用于區別出單擊鍵或連擊鍵，判斷連擊次數可以檢測被按下時間。

（4）閃爍控制寄存器（FlashOnOff）：地址0CH，復位值 0111B／0111B，高4位表示閃爍時“亮”的時間，低4位表示閃爍時“滅”的時間，改變其值同時改變了閃爍頻率，也能改變“亮”和滅“的占空比。 FlashOnOff的1個單位相當于150 ms～250ms（”亮“和”滅“的時間范圍為1-160000B相當1個單位時間），所有像素的閃爍頻率和占空比相同。

（5）掃描位數寄存器（ScanNum）：地址0DH，復位值7，用于控制最大的掃描顯示位數（有效范圍為0～7，對應的顯示位數為18），減小掃描位數可提高每位顯示掃描時間的占空比。以增強LED的顯示亮度。不掃描顯示時，顯示緩存寄存器則保持不變，如ScanNum=3時，只顯示DpRam0-DpRam3的內容。

（6）顯示緩存寄存器（DpRam0-DpRam7）：地址10H-17H，復位值00H，00H緩存中一位置1表示該像素亮，DpRam7-DpRam0的顯示內容對應Dig7-Dig0引腳。

2．2．4 I2C通信

ZLG7290的I2C接口傳輸速率可達32 kbit／s，容易與處理器接口，并提供鍵盤中斷信號，提高了主處理器的時間效率。有效的按鍵動作、普通鍵的單擊、連擊和功能鍵狀態的變化都會令系統寄存器SystemReg的KeyAvi位置1。INT引腳信號信號為低電平有效，用戶的鍵盤處理程序可由INT引腳低電平中斷觸發，以提高程序效率，也可以不采樣INT引腳信號，節省系統的I／O數而采取輪詢系統寄存器KeyAvi位的方式，在讀鍵值寄存器時會使KeyAvi位清0，并會使INT引腳信號無效，為確保某個有效的按鍵動作及所有參數寄存器的同步性．可利用I2C通信的地址自動遞增功能。連續讀取RepeatCnt FunctionKey和Key寄存器。

3 儀表面板接口的硬件連接

圖2所示是ZLG7290作為儀表面板接口的硬件連接，圖中的8位LED作為智能儀表面板的顯示部分，鍵盤矩陣完成智能儀表面板的參數設定、修改按鍵，實現人機交互功能。

使用ZLG7290驅動數碼管顯示有兩種方法，一是向命令緩沖區（07H-08H）寫入復合指令，向07H寫入命令并選通相應的數碼管，向08H寫入所要顯示的數據，這種方法每次只能寫入一個字節的數據，多字節數據的輸出可在程序中用循環寫入的方法實現；二是向顯示緩存寄存器（10H-17H）寫入所要顯示的數據的段碼。段碼的編碼規則為從高位到低位為abcdefgdp，每次可寫入1～8個字節數據。

4 儀表面板接口中的軟件設計

下面是P89LPC932單片機的I2C接口部分的主程序：

圖3是ZLG7290在儀表面板應用中的鍵盤掃描及顯示程序流程圖。該流程實現的功能是：上電復位后，數碼管顯示初值0-7，若有鍵按下，判斷是普通鍵還是功能鍵，若為功能鍵，則保持原來的顯示不變，使8個數碼管同時閃爍；若為普通鍵，則將鍵值顯示在第一個和第二個數碼管并同時閃爍，其他數碼管不閃爍，原有的顯示左移兩位。

5 結束語

ZLG7290作為鍵盤及顯示管理器件與單片微處理器的連接，無論是硬件接口還是軟件編程都非常簡單。該器件本身具有掃描顯示功能，不需要單片機進行動態掃描，以使其將更多的時間用于數據處理。已將ZLG7290應用在所設計的產品當中，并取得了較為滿意的效果。

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