P87LPC764单片机的I2C总线显示电路

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摘要：I2C总线是Philips公司推出的芯片间串行传输总线。目前，已有不少大电气公司半导体厂商推出了不少带有I2C总线接口的单片机。本文介绍一种利用Philips公司生产的P87LPC764单片机作为I2C总线控制器与I2C总线显示器件SAA1064构成的I2C显示电路，并给出相应的程序清单。

    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。
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    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。
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    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