摘要：介紹了MAXIM公司生產的ICM7211四位液晶顯示驅動器的內部結構和引腳功能，給出了用AT89C51和ICM7211顯示驅動器設計的微電機無接觸測速系統的硬件電路連接方法?同時給出了該無接觸測速系統的主程序、顯示子程序、中斷子程序流程圖以及顯示子程序的程序清單。

１　概述

ＩＣＭ７２１１是ＭＡＸＩＭ公司推出的四位七段碼ＬＣＤ液晶顯示驅動器。該器件內部含有輸入數據鎖存器、ＢＣＤ碼到七段碼的譯碼器、基準時鐘信號發生器和位選電路。

圖1

ＩＣＭ７２１１有二種數據輸入結構：多位ＢＣＤ碼接口和微處理器接口，兩種結構以器件型號是否帶有后綴“Ｍ”來區分，不帶“Ｍ”的為ＢＣＤ接口，帶“Ｍ”的為微處理器接口。ＩＣＭ７２１１通過片內字符字形ＲＯＭ對ＢＣＤ碼進行譯碼。它有兩種不同的字符字形：十六進制碼和Ｂ代碼，以器件型號是否帶后綴“Ａ”區分，不帶“Ａ”的為十六進制輸出，帶“Ａ”的為Ｂ代碼輸出。低功耗的ＩＣＭ７２１１型ＬＣＤ驅動器可用電池供電，可用于便攜式智能儀表等場合，ＩＣＭ７２１１的器件型號與對應的接口、輸出代碼如表１所列。本文把四種型號統稱為ＩＣＭ７２１１。

表1 ICM7211的具體型號與其接口和輸出代碼對照表

２　ＩＣＭ７２１１的引腳功能

ＩＣＭ７２１１的內部結構如圖１所示。各引腳的功能如下：

Ｖ＋（１腳）：＋５Ｖ電源；

ＧＮＤ（３５腳）：地端；

ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ（３６腳）：振蕩器接入端，可外接電容或外部時鐘源。不用時懸空或接地；

ＢＰ（５腳）：背極信號輸入／輸出端；

Ｂ３～Ｂ０（３０～２７腳）：ＢＣＤ碼輸入；

    ＤＳ１、ＤＳ２和ＣＳ１、ＣＳ２（不帶“Ｍ”后綴的器件為Ｄ１～Ｄ４，即３１～３４腳）：這四個端口中的前、后兩腳分別為位選和片選信號端；

Ａ１～Ｇ１（３７～４０、２～４腳）：第一位（個位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ２～Ｇ２（６～１２腳）：第二位（十位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ３～Ｇ３（１３～１９腳）：第三位（百位）ＬＣＤ七段碼輸出；

Ａ４～Ｇ４（２０～２６腳）：第四位（千位）ＬＣＤ七段碼輸出。

３　使用說明

從ＩＣＭ７２１１的引腳功能可知：使用該器件的關鍵在于掌握顯示驅動器、振蕩器與位選電路的結構,以下對顯示驅動器和位選電路作以詳述。

３．１ 顯示驅動器

ＩＣＭ７２１１顯示驅動部分包括一個振蕩器、一個七級二進制分頻器（÷１２８）、一個背極驅動器和一個２８段（字形）驅動器。

    ＩＣＭ７２１１中的ＲＣ振蕩器有四種工作方式。將３６腳懸空可產生１９ｋＨｚ方波信號；如果希望用較低的頻率來驅動大顯示器，可在３６腳與１腳或３５腳之間接一個電容（２２ｐＦ、２２０ｐＦ等），外接電容越大，頻率越小；其實也可以在３６腳接一個外部時鐘源來激勵振蕩器，此時外接時鐘源的頻率應為背極頻率的１２８倍。當Ｖ＋為５Ｖ時，要求外部時鐘源在１．５Ｖ與５Ｖ之間振蕩，低于１Ｖ的時間不能超過１μｓ；如果將３６腳接地，而背極輸出驅動器處于關閉狀態，那么ＢＰ輸入／輸出腳將作輸入用，此時可用另一片ＩＣＭ７２１１的背極輸出來驅動，這種情況一般適用于兩片ＩＣＭ７２１１級聯的情況。

將振蕩器產生的１９ｋＨｚ方波信號用七級二進制分頻器（÷１２８）分頻可產生１５０Ｈｚ的背極信號，實際上，背極驅動器只是一個簡單的反相器，反相器的輸入是最后一級分頻器的輸出。背極輸出信號是０～Ｖ＋之間占空比為５０％的方波，由于背極輸出電阻較小（典型值２００Ω），所以背極驅動器能驅動電容性大顯示器。

段驅動器是一個ＣＭＯＳ反相器，反相器輸出電阻約２ｋΩ?當相應段被置于關閉位置時，段驅動器的輸出與背極信號相同，否則，段驅動器的輸出與背極信號相反，波形圖如圖２所示。由于段與背極驅動器的上升時間與下降時間相同，所以，加在ＬＣＤ上的直流分量的平均值小于２５ｍＶ，這一特點可延長ＬＣＤ的使用壽命。

３．２ 位選電路

ＩＣＭ７２１１有二種數據接口：多位ＢＣＤ接口和微處理器（μｐ）接口。它們的主要區別在于位選信號，多位ＢＣＤ接口使用的是四條獨立的選通脈沖輸入線，其時序圖如圖３所示，真值表如表２所列；而微處理器（μｐ）接口使用的位選信號是兩條地址線和兩條片選信號線，圖４所示是其時序圖，其真值表如表３所列。

表2 ICM7211（A）真值表

表3 ICM7211（A）M真值表

４ 微電機無接觸測速系統

４．１ 硬件電路

通常由于微電機的輸出功率較小。因此，采用離心式轉速表或測速發電機測轉速時，測量儀表與電機同軸連接增加了電機的阻力轉矩，嚴重時，微電機還可能帶不動這些測量儀表。所以，在微電機測速時，本設計采用閃光測速和光電碼盤測速等無接觸測速法。

圖5

    圖５是一個單片機控制的電機光電碼盤無接觸測速電路，圖中只畫出了與測速有關的電路，其它的電路（如看門狗電路，轉速控制電路等）都沒畫出。單片機ＡＴ８９Ｃ５１具有４ｋＢ的Ｆｌａｓｈ和兩個１６位定時／計數器，時鐘頻率可達２４ＭＨｚ，Ｔ０作為計數器可用于轉速脈沖計數，Ｔ１用作定時器。顯示驅動器選用ＩＣＭ７２１１，顯示器則選４ ．５位ＹＸＹ４５０１型ＬＣＤ顯示器，萬位可由四段液晶顯示驅動器４０５４驅動。該電路簡單可靠、實用方便，由于采用的均是低功耗器件，因而非常適用于便攜式智能測速儀表使用。所用轉速傳感器為光電碼盤紅外發射接收管。光電碼盤被設計成黑白相間的６０對條紋粘貼于電機端軸上，碼盤前端放置一對紅外發射管和紅外接收管，碼盤與紅外發射接收管構成了測速傳感器。這樣，一方面紅外光會透射過黑條紋而不被接收管接收到，另一方面，紅外光照射到白條紋上會被反射回來。調整好發射管與接收管的位置，使接收管能夠接收到被反射回來的紅外線。這樣，隨著電機的轉動，碼盤也一起轉動，接收管就會輸出一串電脈沖信號。該信號經過ＬＭ３２４集成運放整形后送到ＡＴ８９Ｃ５１的計數器Ｔ０。Ｔ１為定時器，定時時間為０．１ｓ，設０．１ｓ內Ｔ０收到的脈沖數為Ｎ，則電機轉速的算式為：

η＝６０(Ｎ／６)＝１０Ｎ

４．２ 軟件設計

圖６是該測速系統的主程序、顯示子程序及Ｔ１中斷服務子程序的程序流程圖?下面是顯示子程序的程序清單：

ＤＩＳＰＬＡＹ： ＭＯＶ Ｒ２， ＃０４Ｈ

ＭＯＶ Ｒ０，＃４０Ｈ

ＭＯＶ Ｒ１， ＃５０Ｈ

ＬＯＯＰ１： ＭＯＶ Ａ， ＠Ｒ１

ＭＯＶ ＤＰＨ, Ａ

ＭＯＶ Ａ, ＠Ｒ０

ＭＯＶ ＤＰＬ, Ａ

ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ, Ａ

ＡＣＡＬＬ ＴＩＭＥ

ＩＮＣ Ｒ０

ＩＮＣ Ｒ１

ＤＪＮＺ Ｒ２, ＬＯＯＰ１

ＲＥＴ

圖6

    需要說明的是：ＲＡＭ中４０～４３單元中存放的是從個位到千位的ＢＣＤ碼以及萬位ＢＣＤ碼，數據可由Ｔ１中斷服務來采集并保存到這些單元中；５０～５３單元存放的是從個位到萬位的選通地址中的高八位，其地址值分別為＃７ＦＨ、＃５ＦＨ、＃３ＦＨ和＃１ＦＨ。在進行軟件設計時?應在主程序中送入這四個初始化值。該程序巧妙的應用了ＢＣＤ碼值作為低位地址，而將ＩＣＭ７２１１作為“只寫”外部ＲＡＭ使用，這一設計大大地簡化了顯示子程序設計。