數控信號源除了要求可實現正弦波、方波、鋸齒波等常規波形的輸出外，還要求能輸出頻率可調、幅度可調、相位可調的任意波形，因此，在數控信號源中，需要通過鍵盤控制信號的頻率、幅度、相位等參數，同時需要顯示當前所產生的信號的頻率及調制方式等。

但是，由于人機界面中的鍵盤、顯示等慢速外設需占用系統太多的資源，從而造成處理速度下降，系統的可靠性降低。因此，本文采用具有串行接口的鍵盤顯示智能控制芯片ZLG7289，并以它為核心設計的鍵盤、顯示電路具有結構簡潔，功能完備，可靠性高的特點，且使用方便，適于推廣。

1 ZLG7289 I2C接口簡介

ZLG7289 I2C鍵盤顯示與接口是廣州周立功公司研發的，具有SPI串行接口功能，可同時驅動8位共陰式數碼管（和64只獨立LED）的智能顯示驅動芯片。該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示和鍵盤接口的全部功能，且不占用單片機系統資源。其技術特點為：

（1）串接口，MCU接口方便；

（2）無需外圍元件就可直接驅動LED；

（3）各位獨立控制譯碼／不譯碼及消隱和閃爍屬性；

（4）循環）左移／（循環）右移指令；

（5）具有段尋址指令，方便控制獨立LED；

（6）64鍵鍵盤控制器，內含去抖動電路。

該芯片可方便地應用于各種測試儀器儀表和工業的人機接口中。

2 系統硬件設計

2.1 ZLG7289與微處理器的接口

ZLG7289A與微處理器的接口設計如圖1所示，ZLG7289的6～9腳分別與AT89C51的P0.1～P0.3及INT0相連。其中6腳為片選輸入端CS，低電平有效，可向芯片發送指令及讀取鍵盤數據；7腳為CLK，同步時鐘輸入端，向芯片發送數據及讀取鍵盤數據時，此引腳電平上升表示數據有效；8腳為串行數據輸入／輸出端，當芯片接收指令時，此引腳為輸人端；當讀取鍵盤數據時，此引腳在“讀”指令最后一個時鐘的下降沿變為輸出端；9腳為按鍵有效輸出端KEY，平時為高電平，當檢測到有效按鍵時，此引腳變為低電平。

2.2 ZLG7289與鍵盤和LED數碼管的連接

ZLG7289A應連接共陰式數碼管，應用中無需用到的數碼管和鍵盤可以不連接，省去數碼管和對數碼管設置消隱屬性均不會影響鍵盤的使用。使用按鍵電路中須有相應的下拉電阻如R6，阻值為100 kΩ，連接6個按鍵與位選線DIGO～DIG4的5只電阻R1～R5稱為位選電阻。芯片應用中，下拉電阻與位選電阻應遵從一定的比例關系，下拉電阻應大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。圖中位選電阻取值10 kΩ。在不影響顯示的前提下，下拉電阻應盡可能地取較小的值，這樣可以提高鍵盤部分的抗干擾能力。

2.3 其他外圍電路

其他外圍電路如圖1所示，ZLG7289A需要一外接晶體振蕩電路供系統工作。其典型值為f=12 MHz，C=15 pF。ZLG7289A的RESET復位端在一般應用情況下，可以直接和Vcc相連，只有在需要較高可靠性的情況下，才需要連接一外部復位電路或直接由微處理器控制。因為芯片可直接驅動LED碼管顯示，電流較大，且為動態掃描方式。為盡量消除電源噪聲干擾，提高電路抗干擾能力，應用時可在電源的正負極間并人一個100μF的電容。

3 ZLG7289在數控信號源中的應用

3.1 硬件設計

該數控信號源的人機接口電路如圖1所示，由ZLG7289控制一個5×6的矩陣鍵盤和8個LED數碼管的顯示。該系統以AT89C51和DDS芯片AD9852為核心組成信號發生器的主體電路，由DDS輸出的信號經過信號調理電路濾波、放大、衰減成為最終輸出信號，系統框圖如圖2所示。

AT89C51作為系統的主控制器與人機接口電路通過ZLG7289的SPI接口實現雙向數據通信，接收處理人機接口發來的各種控制信息，控制DDS及信號調理電路實現各種調制信號的輸出，再經過低通濾波器得到頻譜純凈的波形，濾波器輸出的波形經過乘法器、功放電路和衰減電路得到用戶所需的輸出波形。

3.2 程序設計

本數控信號源需要通過鍵盤的輸入最終實現對頻率、幅度、相位和波形等的數字調節及數字顯示，因此，根據設計的需要，鍵盤矩陣的設計如圖3所示。

當有鍵按下時，KEY腳輸出低電平，并將KEY作為AT89C51的中斷輸入信號，調用中處理程序，從ZLG7289的DIO端口讀取鍵值，同時通過DIO端口向ZLG7289傳送指令和數據，ZLG7289對指令進行譯碼并顯示數據，判斷鍵值并根據各鍵值執行相應的子程序，顯示相應的內容，并實現對DDS芯片的控制，以產生與鍵值相應的各種信號，程序流程圖如圖4所示。

4 結 語

ZLG7289人機接口只需一片智能芯片即可很好地完成頻率、幅度等的數字顯示和鍵盤控制功能，且無需添加鎖存器、驅動和寄存器等，電路簡單、耗電較小，軟件設計也無需進行顯示譯碼，從而省去了靜態顯示擴展芯片，節省了CPU的占用時間。應用ZLG7289設計的數控信號源具有良好的人機對話功能，在實際使用中取得了滿意的效果。

編輯：jq