P87LPC764单片机的I2C总线显示电路_单片机论文
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。关于i2c总线的结构和工作原理详见参考文献1。
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。各寄存器格式和位含义参见本刊第5期第36页。
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 | slaw | a | subadr | a | com | a |
| data1 | a | data2 | a | data3 | a | data4 | a | p |
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 | sa | sb | sc | 单元地址 | 功 能 |
| 0 0 0 0 | 0 | 0 | 0 | 00h | 控制寄存器 |
| 0 | 0 | 1 | 01h | 数字位1 | |
| 0 | 1 | 0 | 02h | 数字位2 | |
| 0 | 1 | 1 | 03h | 数字位3 | |
| 1 | 0 | 0 | 04h | 数字位4 | |
| 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：
| - | c6 | c5 | c4 | c3 | c2 | c1 | c0 |
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