P87LPC764单片机的I2C总线显示电路
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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
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