ICM7211在微电机无接触测速系统中的应用
摘要：介绍了maxim公司生产的icm7211四位液晶显示驱动器的内部结构和引脚功能，给出了用at89c51和icm7211显示驱动器设计的微电机无接触测速系统的硬件电路连接方法?同时给出了该无接触测速系统的主程序、显示子程序、中断子程序流程图以及显示子程序的程序清单。
１ 概述
ｉｃｍ７２１１是ｍａｘｉｍ公司推出的四位七段码ｌｃｄ液晶显示驱动器。该器件内部含有输入数据锁存器、ｂｃｄ码到七段码的译码器、基准时钟信号发生器和位选电路。
图1
ｉｃｍ７２１１有二种数据输入结构：多位ｂｃｄ码接口和微处理器接口，两种结构以器件型号是否带有后缀“ｍ”来区分，不带“ｍ”的为ｂｃｄ接口，带“ｍ”的为微处理器接口。ｉｃｍ７２１１通过片内字符字形ｒｏｍ对ｂｃｄ码进行译码。它有两种不同的字符字形：十六进制码和ｂ代码，以器件型号是否带后缀“ａ”区分，不带“ａ”的为十六进制输出，带“ａ”的为ｂ代码输出。低功耗的ｉｃｍ７２１１型ｌｃｄ驱动器可用电池供电，可用于便携式智能仪表等场合，ｉｃｍ７２１１的器件型号与对应的接口、输出代码如表１所列。本文把四种型号统称为ｉｃｍ７２１１。
表1 icm7211的具体型号与其接口和输出代码对照表
器件型号 输出编码 输入数据的结构形式
icm7211 十六进制编码 带有多位bcm码接口和微处理器接口
icm7211a b代码
icm7211m 十六进编码 带有微处理器接口
icm7211am b代码
２ ｉｃｍ７２１１的引脚功能
ｉｃｍ７２１１的内部结构如图１所示。各引脚的功能如下：
ｖ＋（１脚）：＋５ｖ电源；
ｇｎｄ（３５脚）：地端；
ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（３６脚）：振荡器接入端，可外接电容或外部时钟源。不用时悬空或接地；
ｂｐ（５脚）：背极信号输入／输出端；
ｂ３～ｂ０（３０～２７脚）：ｂｃｄ码输入；
ｄｓ１、ｄｓ２和ｃｓ１、ｃｓ２（不带“ｍ”后缀的器件为ｄ１～ｄ４，即３１～３４脚）：这四个端口中的前、后两脚分别为位选和片选信号端；
ａ１～ｇ１（３７～４０、２～４脚）：第一位（个位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ２～ｇ２（６～１２脚）：第二位（十位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ３～ｇ３（１３～１９脚）：第三位（百位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ４～ｇ４（２０～２６脚）：第四位（千位）ｌｃｄ七段码输出。
３ 使用说明
从ｉｃｍ７２１１的引脚功能可知：使用该器件的关键在于掌握显示驱动器、振荡器与位选电路的结构,以下对显示驱动器和位选电路作以详述。
３．１ 显示驱动器
ｉｃｍ７２１１显示驱动部分包括一个振荡器、一个七级二进制分频器（÷１２８）、一个背极驱动器和一个２８段（字形）驱动器。
ｉｃｍ７２１１中的ｒｃ振荡器有四种工作方式。将３６脚悬空可产生１９ｋｈｚ方波信号；如果希望用较低的频率来驱动大显示器，可在３６脚与１脚或３５脚之间接一个电容（２２ｐｆ、２２０ｐｆ等），外接电容越大，频率越小；其实也可以在３６脚接一个外部时钟源来激励振荡器，此时外接时钟源的频率应为背极频率的１２８倍。当ｖ＋为５ｖ时，要求外部时钟源在１．５ｖ与５ｖ之间振荡，低于１ｖ的时间不能超过１μｓ；如果将３６脚接地，而背极输出驱动器处于关闭状态，那么ｂｐ输入／输出脚将作输入用，此时可用另一片ｉｃｍ７２１１的背极输出来驱动，这种情况一般适用于两片ｉｃｍ７２１１级联的情况。
将振荡器产生的１９ｋｈｚ方波信号用七级二进制分频器（÷１２８）分频可产生１５０ｈｚ的背极信号，实际上，背极驱动器只是一个简单的反相器，反相器的输入是最后一级分频器的输出。背极输出信号是０～ｖ＋之间占空比为５０％的方波，由于背极输出电阻较小（典型值２００ω），所以背极驱动器能驱动电容性大显示器。
段驱动器是一个ｃｍｏｓ反相器，反相器输出电阻约２ｋω?当相应段被置于关闭位置时，段驱动器的输出与背极信号相同，否则，段驱动器的输出与背极信号相反，波形图如图２所示。由于段与背极驱动器的上升时间与下降时间相同，所以，加在ｌｃｄ上的直流分量的平均值小于２５ｍｖ，这一特点可延长ｌｃｄ的使用寿命。
３．２ 位选电路
ｉｃｍ７２１１有二种数据接口：多位ｂｃｄ接口和微处理器（μｐ）接口。它们的主要区别在于位选信号，多位ｂｃｄ接口使用的是四条独立的选通脉冲输入线，其时序图如图３所示，真值表如表２所列；而微处理器（μｐ）接口使用的位选信号是两条地址线和两条片选信号线，图４所示是其时序图，其真值表如表３所列。
表2 icm7211（a）真值表
d1 d2 d3 d4 功 能
0 0 0 0 不 变
0 0 0 1 数据存储在d4锁存器
0 0 1 0 数据存储在d3锁存器
0 1 0 0 数据存储在d2锁存器
1 0 0 0 数据存储在d1锁存器
1 1 1 1 数据存储在所有锁存器
表3 icm7211（a）m真值表
ds2 ds1 cs2 cs1 功 能
× × × 1 不 变
× × 1 ×
0 0 0 上升沿 数据存储在d4
0 0 上升沿 0
0 1 0 上升沿 数据存储在d3
0 0 上升沿 0
1 0 0 上升沿 数据存储在d2
1 0 上升沿 0
1 1 0 上升沿 数据存储在d1
1 1 上升沿 0
４ 微电机无接触测速系统
４．１ 硬件电路
通常由于微电机的输出功率较小。因此，采用离心式转速表或测速发电机测转速时，测量仪表与电机同轴连接增加了电机的阻力转矩，严重时，微电机还可能带不动这些测量仪表。所以，在微电机测速时，本设计采用闪光测速和光电码盘测速等无接触测速法。
图5
图５是一个单片机控制的电机光电码盘无接触测速电路，图中只画出了与测速有关的电路，其它的电路（如看门狗电路，转速控制电路等）都没画出。单片机ａｔ８９ｃ５１具有４ｋｂ的ｆｌａｓｈ和两个１６位定时／计数器，时钟频率可达２４ｍｈｚ，ｔ０作为计数器可用于转速脉冲计数，ｔ１用作定时器。显示驱动器选用ｉｃｍ７２１１，显示器则选４ ．５位ｙｘｙ４５０１型ｌｃｄ显示器，万位可由四段液晶显示驱动器４０５４驱动。该电路简单可靠、实用方便，由于采用的均是低功耗器件，因而非常适用于便携式智能测速仪表使用。所用转速传感器为光电码盘红外发射接收管。光电码盘被设计成黑白相间的６０对条纹粘贴于电机端轴上，码盘前端放置一对红外发射管和红外接收管，码盘与红外发射接收管构成了测速传感器。这样，一方面红外光会透射过黑条纹而不被接收管接收到，另一方面，红外光照射到白条纹上会被反射回来。调整好发射管与接收管的位置，使接收管能够接收到被反射回来的红外线。这样，随着电机的转动，码盘也一起转动，接收管就会输出一串电脉冲信号。该信号经过ｌｍ３２４集成运放整形后送到ａｔ８９ｃ５１的计数器ｔ０。ｔ１为定时器，定时时间为０．１ｓ，设０．１ｓ内ｔ０收到的脉冲数为ｎ，则电机转速的算式为：
η＝６０(ｎ／６)＝１０ｎ
４．２ 软件设计
图６是该测速系统的主程序、显示子程序及ｔ１中断服务子程序的程序流程图?下面是显示子程序的程序清单：
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
图6
需要说明的是：ｒａｍ中４０～４３单元中存放的是从个位到千位的ｂｃｄ码以及万位ｂｃｄ码，数据可由ｔ１中断服务来采集并保存到这些单元中；５０～５３单元存放的是从个位到万位的选通地址中的高八位，其地址值分别为＃７ｆｈ、＃５ｆｈ、＃３ｆｈ和＃１ｆｈ。在进行软件设计时?应在主程序中送入这四个初始化值。该程序巧妙的应用了ｂｃｄ码值作为低位地址，而将ｉｃｍ７２１１作为“只写”外部ｒａｍ使用，这一设计大大地简化了显示子程序设计。
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如何正确区分强电和弱电
１ 概述
ｉｃｍ７２１１是ｍａｘｉｍ公司推出的四位七段码ｌｃｄ液晶显示驱动器。该器件内部含有输入数据锁存器、ｂｃｄ码到七段码的译码器、基准时钟信号发生器和位选电路。
图1
ｉｃｍ７２１１有二种数据输入结构：多位ｂｃｄ码接口和微处理器接口，两种结构以器件型号是否带有后缀“ｍ”来区分，不带“ｍ”的为ｂｃｄ接口，带“ｍ”的为微处理器接口。ｉｃｍ７２１１通过片内字符字形ｒｏｍ对ｂｃｄ码进行译码。它有两种不同的字符字形：十六进制码和ｂ代码，以器件型号是否带后缀“ａ”区分，不带“ａ”的为十六进制输出，带“ａ”的为ｂ代码输出。低功耗的ｉｃｍ７２１１型ｌｃｄ驱动器可用电池供电，可用于便携式智能仪表等场合，ｉｃｍ７２１１的器件型号与对应的接口、输出代码如表１所列。本文把四种型号统称为ｉｃｍ７２１１。
表1 icm7211的具体型号与其接口和输出代码对照表
器件型号 输出编码 输入数据的结构形式
icm7211 十六进制编码 带有多位bcm码接口和微处理器接口
icm7211a b代码
icm7211m 十六进编码 带有微处理器接口
icm7211am b代码
２ ｉｃｍ７２１１的引脚功能
ｉｃｍ７２１１的内部结构如图１所示。各引脚的功能如下：
ｖ＋（１脚）：＋５ｖ电源；
ｇｎｄ（３５脚）：地端；
ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（３６脚）：振荡器接入端，可外接电容或外部时钟源。不用时悬空或接地；
ｂｐ（５脚）：背极信号输入／输出端；
ｂ３～ｂ０（３０～２７脚）：ｂｃｄ码输入；
ｄｓ１、ｄｓ２和ｃｓ１、ｃｓ２（不带“ｍ”后缀的器件为ｄ１～ｄ４，即３１～３４脚）：这四个端口中的前、后两脚分别为位选和片选信号端；
ａ１～ｇ１（３７～４０、２～４脚）：第一位（个位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ２～ｇ２（６～１２脚）：第二位（十位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ３～ｇ３（１３～１９脚）：第三位（百位）ｌｃｄ七段码输出；
ａ４～ｇ４（２０～２６脚）：第四位（千位）ｌｃｄ七段码输出。
３ 使用说明
从ｉｃｍ７２１１的引脚功能可知：使用该器件的关键在于掌握显示驱动器、振荡器与位选电路的结构,以下对显示驱动器和位选电路作以详述。
３．１ 显示驱动器
ｉｃｍ７２１１显示驱动部分包括一个振荡器、一个七级二进制分频器（÷１２８）、一个背极驱动器和一个２８段（字形）驱动器。
ｉｃｍ７２１１中的ｒｃ振荡器有四种工作方式。将３６脚悬空可产生１９ｋｈｚ方波信号；如果希望用较低的频率来驱动大显示器，可在３６脚与１脚或３５脚之间接一个电容（２２ｐｆ、２２０ｐｆ等），外接电容越大，频率越小；其实也可以在３６脚接一个外部时钟源来激励振荡器，此时外接时钟源的频率应为背极频率的１２８倍。当ｖ＋为５ｖ时，要求外部时钟源在１．５ｖ与５ｖ之间振荡，低于１ｖ的时间不能超过１μｓ；如果将３６脚接地，而背极输出驱动器处于关闭状态，那么ｂｐ输入／输出脚将作输入用，此时可用另一片ｉｃｍ７２１１的背极输出来驱动，这种情况一般适用于两片ｉｃｍ７２１１级联的情况。
将振荡器产生的１９ｋｈｚ方波信号用七级二进制分频器（÷１２８）分频可产生１５０ｈｚ的背极信号，实际上，背极驱动器只是一个简单的反相器，反相器的输入是最后一级分频器的输出。背极输出信号是０～ｖ＋之间占空比为５０％的方波，由于背极输出电阻较小（典型值２００ω），所以背极驱动器能驱动电容性大显示器。
段驱动器是一个ｃｍｏｓ反相器，反相器输出电阻约２ｋω?当相应段被置于关闭位置时，段驱动器的输出与背极信号相同，否则，段驱动器的输出与背极信号相反，波形图如图２所示。由于段与背极驱动器的上升时间与下降时间相同，所以，加在ｌｃｄ上的直流分量的平均值小于２５ｍｖ，这一特点可延长ｌｃｄ的使用寿命。
３．２ 位选电路
ｉｃｍ７２１１有二种数据接口：多位ｂｃｄ接口和微处理器（μｐ）接口。它们的主要区别在于位选信号，多位ｂｃｄ接口使用的是四条独立的选通脉冲输入线，其时序图如图３所示，真值表如表２所列；而微处理器（μｐ）接口使用的位选信号是两条地址线和两条片选信号线，图４所示是其时序图，其真值表如表３所列。
表2 icm7211（a）真值表
d1 d2 d3 d4 功 能
0 0 0 0 不 变
0 0 0 1 数据存储在d4锁存器
0 0 1 0 数据存储在d3锁存器
0 1 0 0 数据存储在d2锁存器
1 0 0 0 数据存储在d1锁存器
1 1 1 1 数据存储在所有锁存器
表3 icm7211（a）m真值表
ds2 ds1 cs2 cs1 功 能
× × × 1 不 变
× × 1 ×
0 0 0 上升沿 数据存储在d4
0 0 上升沿 0
0 1 0 上升沿 数据存储在d3
0 0 上升沿 0
1 0 0 上升沿 数据存储在d2
1 0 上升沿 0
1 1 0 上升沿 数据存储在d1
1 1 上升沿 0
４ 微电机无接触测速系统
４．１ 硬件电路
通常由于微电机的输出功率较小。因此，采用离心式转速表或测速发电机测转速时，测量仪表与电机同轴连接增加了电机的阻力转矩，严重时，微电机还可能带不动这些测量仪表。所以，在微电机测速时，本设计采用闪光测速和光电码盘测速等无接触测速法。
图5
图５是一个单片机控制的电机光电码盘无接触测速电路，图中只画出了与测速有关的电路，其它的电路（如看门狗电路，转速控制电路等）都没画出。单片机ａｔ８９ｃ５１具有４ｋｂ的ｆｌａｓｈ和两个１６位定时／计数器，时钟频率可达２４ｍｈｚ，ｔ０作为计数器可用于转速脉冲计数，ｔ１用作定时器。显示驱动器选用ｉｃｍ７２１１，显示器则选４ ．５位ｙｘｙ４５０１型ｌｃｄ显示器，万位可由四段液晶显示驱动器４０５４驱动。该电路简单可靠、实用方便，由于采用的均是低功耗器件，因而非常适用于便携式智能测速仪表使用。所用转速传感器为光电码盘红外发射接收管。光电码盘被设计成黑白相间的６０对条纹粘贴于电机端轴上，码盘前端放置一对红外发射管和红外接收管，码盘与红外发射接收管构成了测速传感器。这样，一方面红外光会透射过黑条纹而不被接收管接收到，另一方面，红外光照射到白条纹上会被反射回来。调整好发射管与接收管的位置，使接收管能够接收到被反射回来的红外线。这样，随着电机的转动，码盘也一起转动，接收管就会输出一串电脉冲信号。该信号经过ｌｍ３２４集成运放整形后送到ａｔ８９ｃ５１的计数器ｔ０。ｔ１为定时器，定时时间为０．１ｓ，设０．１ｓ内ｔ０收到的脉冲数为ｎ，则电机转速的算式为：
η＝６０(ｎ／６)＝１０ｎ
４．２ 软件设计
图６是该测速系统的主程序、显示子程序及ｔ１中断服务子程序的程序流程图?下面是显示子程序的程序清单：
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
图6
需要说明的是：ｒａｍ中４０～４３单元中存放的是从个位到千位的ｂｃｄ码以及万位ｂｃｄ码，数据可由ｔ１中断服务来采集并保存到这些单元中；５０～５３单元存放的是从个位到万位的选通地址中的高八位，其地址值分别为＃７ｆｈ、＃５ｆｈ、＃３ｆｈ和＃１ｆｈ。在进行软件设计时?应在主程序中送入这四个初始化值。该程序巧妙的应用了ｂｃｄ码值作为低位地址，而将ｉｃｍ７２１１作为“只写”外部ｒａｍ使用，这一设计大大地简化了显示子程序设计。
TMS320VC33的最小应用系统电路原理图
智慧路灯杆对车联网发展的关键作用在哪里？
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CWDM和DWDM有何区别？该如何进行选择
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FPGA学习步骤是怎样的
如何正确区分强电和弱电