冀春濤，蔣 莉

JI Chun-tao, JIANG Li

（南昌航空大學(xué) 航空制造工程學(xué)院，南昌 330063）

0 引言

為了保證氣門桿焊接質(zhì)量，設(shè)計(jì)了電阻對焊控制系統(tǒng)，其主控制器件選擇單片機(jī)AT89C51，外部擴(kuò)展鍵盤及顯示電路。早期的鍵盤及顯示驅(qū)動芯片是通過并行口與單片機(jī)連接的，電路比較復(fù)雜、功耗大、占用單片機(jī)端口多。如Intel8279雖然應(yīng)用比較成熟，但由于上述缺點(diǎn)，現(xiàn)已逐步退出市場。本文選用一種帶I2C總線的接口芯片ZLG7290對鍵盤及顯示電路控制管理[1]，由于該芯片與主控制器件AT89C51僅通過2根線相連，簡化了系統(tǒng)線路，而且可以管理多達(dá)64只獨(dú)立的數(shù)碼管和按鍵。在簡化電路結(jié)構(gòu)的同時(shí)，改善系統(tǒng)電磁兼容性和可維護(hù)性。

1 I2C接口電路的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)采用AT89C51為控制中心，除了系統(tǒng)所必須的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路外，還包括了外部擴(kuò)展的信號處理電路、數(shù)據(jù)存儲電路、鍵盤及顯示電路。充分利用ZLG7290芯片為帶I2C總線接口的器件，通過單片機(jī)的2根通用I/O線，即P1.6、P1.7腳分別與ZLG7290的SCL、SDA腳相連，嚴(yán)格遵守總線規(guī)約來模擬I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。按照I2C總線協(xié)議的要求，需在信號線SDA和SCL上分別加上拉電阻R12、R13（其值取3.3K?）。另外，ZLG7290還需外接晶體振蕩電路來供系統(tǒng)正常穩(wěn)定的工作，晶振X2通常取值8MHz，調(diào)節(jié)電容C15和C16取值為22pF。然而復(fù)位信號是與主控制器件AT89C51共用一個(gè)電路，這里只需通過設(shè)置不同的電平信號就可加以控制。這樣，通過芯片ZLG7290來對9個(gè)薄膜按鍵和5只8段LED顯示器的驅(qū)動管理，從而實(shí)現(xiàn)了對焊接過程中所需的焊接參數(shù)進(jìn)行輸入、修改和顯示等功能。按鍵及數(shù)碼管顯示與ZLG7290連接的外圍電路原理圖如圖1所示。

圖1 鍵盤顯示電路

2 鍵盤及顯示程序的設(shè)計(jì)

2.1 軟件環(huán)境設(shè)置

單片機(jī)AT89C51為系統(tǒng)的核心器件，但由于該器件自身并不帶有I2C總線接口，故需要采用單片機(jī)的2根通用I/O口線，嚴(yán)格地遵循總線規(guī)約來模擬I2C總線從而實(shí)現(xiàn)主器件（AT89C51）與從器件（ZLG7290）之間的傳輸通信。89C51模擬I2C總線主控制程序包括向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)和向從機(jī)讀取數(shù)據(jù)函數(shù)。此程序采用Keil C51語言進(jìn)行編寫[2]，在μVision2集成開發(fā)環(huán)境下調(diào)試，在調(diào)試中可對一些簡單的庫函數(shù)進(jìn)行直接調(diào)用，如＜reg51.h＞。整個(gè)完整的程序包括了模擬I2C總線程序和ZLG7290的C51程序。對于I2C總線的C51程序是用在ZLG7290與AT89C51之間單個(gè)主器件下的傳輸通訊，硬件接口是SDA、SCL，使用89C51的I/O口作SDA、SCL。程序的接口界面需要包含以下幾個(gè)函數(shù)：

1） bit ISendByte(uchar sla,uchar c) （無子地址寫）

2） bit IRcvByte(uchar sla,uchar *c) （無子地址讀）

3） bit ISendStr(uchar sla,uchar suba,uchar*s,uchar no)（有子地址讀N字節(jié)數(shù)據(jù)）

4） bit IRcvStr(uchar sla,uchar suba,uchar*s,uchar no) （有子地址寫N字節(jié)數(shù)據(jù)）

5） bit ISendStr(uchar sla,uchar *s,uchar no)（無子地址寫多字節(jié)數(shù)據(jù)）

6） bit IRcvStr(uchar sla,uchar *s,uchar no)（無子地址讀單字節(jié)數(shù)據(jù)）

以上每一個(gè)函數(shù)都有返回值，當(dāng)返回值為1時(shí)，表示操作成功，否則，操作失敗（其中sla為器件從地址，suba為器件只地址，*s為數(shù)據(jù)接收/發(fā)送區(qū)指針，no為接收/發(fā)送字節(jié)數(shù)）。一般在用戶程序的開頭加入#include＜I2C_C51.C＞即可模擬I2C總線C51程序，但是會受到一些條件的限制，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，對I2C_C51.C作了如下設(shè)置：sbit SDA=P1^7；/*模擬I2C數(shù)據(jù)傳送位*/ sbit SCL=P1^6；/*模擬I2C時(shí)鐘控制位*/。從而在編寫程序時(shí)可對I2C_C51.C軟件包程序進(jìn)行直接調(diào)用。

2.2 軟件流程與實(shí)現(xiàn)

因單片機(jī)AT89C51不具備I2C總線接口，在系統(tǒng)中使用通用I/O口P1.6、P1.7來模擬I2C總線接口的時(shí)鐘線（SCL）和時(shí)鐘數(shù)據(jù)線（SDA）與帶I2C總線接口的鍵盤顯示芯片ZLG7290連接。其ZLG7290芯片與主芯片AT89C51的數(shù)據(jù)傳輸流程圖如圖2所示。

鍵盤及顯示程序用C語言實(shí)現(xiàn)：

圖2 I2C總線接口數(shù)據(jù)傳輸流程圖

以上程序經(jīng)過調(diào)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

3 結(jié)論

在電阻對焊控制系統(tǒng)中采用I2C總線接口器件，使電路得以簡化，抗干擾性和可維護(hù)性得以提高。ZLG7290與傳統(tǒng)的鍵盤顯示驅(qū)動芯片相比體積小、成本低，布線簡單。盡管串行口器件較并行口速度慢，但涉及鍵盤顯示的操作發(fā)生在對速度要求不高的參數(shù)設(shè)置和顯示階段，因而不會影響控制系統(tǒng)的整體性能。系統(tǒng)在汽車氣門桿電阻對焊的顯示控制系統(tǒng)中取得了較好的應(yīng)用效果。程序采用高級C51語言編寫，縮短了軟件的開發(fā)周期，與匯編語言編寫的程序相比具有更好的可讀性和可移植性。

[1]廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司.ZLG7290 I2C接口鍵盤及LED驅(qū)動器.http//www.xafb.com/ZLG7290.pdf

[2]趙亮.單片機(jī)C語言編程與實(shí)現(xiàn)[M].北京:人民郵電出版社,2004.