多路复用LCD与Zilog的Z8 Encore微控制器的编程
使用 8 位 mcu、小型 bom 和本文提供的可下载代码来驱动多路复用 4 段 lcd 是一件简单的事情。
无需微控制器上的专用 lcd 驱动器即可直接驱动 lcd，并且需要很少的额外资源。lcd 有两种类型——静态和多路复用。本文讨论了多路复用 lcd 与 zilog 的 z8 encore！® 微控制器的编程。
z8 安可！闪存微控制器概述
zilog 的 z8 安可！产品基于 ez8™ cpu，并将闪存引入 zilog 广泛的 8 位微控制器系列。闪存在线编程能力允许更快的开发时间和现场程序更改。ez8 内核的高性能、基于寄存器到寄存器的架构保持与 zilog 流行的 z8 mcu 的向后兼容性。
z8 安可！mcu 将 20 mhz 内核与闪存、线性寄存器 sram 和大量片上外设组合在一起。这些外围设备造就了 z8 encore！mcu 适用于各种应用，包括电机控制、安全系统、家用电器、个人电子设备和传感器。
驱动液晶显示器
静态 lcd 具有用于 lcd 的每个段的单独引脚和一个公共背板引脚。照亮分段的要求是使分段偏向背板。另一个要求是 lcd 不能让直流电 （dc） 出现在段上。
为了防止段上出现直流，背板用低频方波驱动，段相对于背板进行切换。
多路 lcd 具有多个背板，并且多个段之间共享一个段引脚。为了照亮特定的段，段引脚与背板相反驱动，未使用的背板保持空闲状态。背板再次使用低频方波驱动，以防止分段上的直流偏置。
挑战
由于段的多路复用排列，对多路复用 lcd 进行编程可能是一项艰巨的任务。多路复用 led 通常为每个 led 数字配备一个单独的背板。然而，多路复用 lcd 将其背板布置在数字的顶部、中间和底部。这种安排会使解码过程变得非常复杂，但重要的是，即使具有专用 lcd 驱动器的微控制器仍然需要一个困难的解码过程（见图 1）。
图 1：分段排列。
下一个工程任务与照亮一段所需的电压有关。多路复用段的 on 驱动电平降低了，因为该段大部分时间都处于空闲状态，并且只有 25% 的时间被断言。实际上，这句话意味着在较低的工作电压下，一个段可能不会发光。
更复杂的情况是，当共享段引脚由当前活动的背板断言时，段可以在其关闭状态下感知电压电位。随着更多的背板被添加到显示器，这些对比问题可能会变得更糟，因为每增加一个背板，可用的导通电压就会降低，而剩余的关断电压会增加。
图 2 显示了每个背板的对比度如何降低，因为 on 段和 off 段之间的差异较小。在图 2 中，带有一个背板的静态显示器在开启电压时接收其可用 vcc 的 100%，在关闭电压时接收 0%。在三平面示例中，v cc的一半可用于 on 电压，off 段接收 v cc的四分之一。lcd 因制造商而异，但典型阈值电压为 2.3 v rms。
图 2：驱动电平。
由于只有一半的 v cc可用于导通电压，因此很容易看出 3.3 v 微控制器如何无法直接驱动多路复用 lcd。本文的目的是展示您可以在 3 v z8 encore 上驱动多路复用 lcd！单片机。
硬件架构
要使用 3 v mcu 驱动多路复用 lcd，必须提高驱动电平。为了减少门数和复杂性，只对背板进行了提升。段驱动电压摆动高于和低于 vcc 的二分之一；因此，增强的背板信号必须使用 z8 encore 以相同的方式执行！mcu 的端口引脚作为两个电荷泵，参考电压为 v cc的二分之一。ic1，4050缓冲器用于提供电平转换功能。
每个背板被驱动为高电平，并在其他平面被驱动时处于空闲状态。该过程被反转以去除任何直流分量，如图 3 所示。
图 3：背板波形。
通过在有源背板的相反方向上驱动段引脚来打开段，通过在有源背板的方向上驱动引脚来关闭段。在背板的空闲状态期间，任何段上的电压都低于阈值电压。结果，这些段保持不亮。
软件实施
由于 z8 encore 的额外速度和内存！家庭，假设开发发生在 c 编程语言中。如果软件被编写为易于移植，则用 c 编写的应用程序可以轻松移植到不同的环境。
考虑到这一点，宏用于特定于 i/o 的操作，以便在将代码移植到另一个设备时，大部分软件将保持不变。
以下代码段维护电荷泵。
/*电荷泵定义
电荷泵提升段驱动电压并在每个定时器中断时提供服务。正泵被拉低以充电并浮动到输入状态。充电时负泵悬空。电容以 1/2 vcc 为参考，电容器上的电荷似乎是 vcc +/- 参考。该宏还初始化端口的端口模式，因此它总是被刷新。
*/
#define chargepumpspdaddr=pxhd;
pdctl|= b3|b4; pdod&=~b3;
pdod|=b4；pdaddr=pxoc；
pdctl&=~（b3|b4）; pdaddr=pxddr；
pdctl&=~（b3|b4）
#define floatpumpspdaddr=pxddr; pdctl|=b4|b3
以下宏管理背板驱动器。这些宏很复杂，因为每个背板只需要一个引脚，但每个背板需要两个引脚状态。
/*背板驱动器需要三种状态：on、off 和 idle。通过将 bp1 与 bp2、bp2 与 bp3 以及 bp3 与 bp1 混合，可以在每个平面上获得所有三种状态，而无需额外的引脚。
planex123
_______________
bp11101
bp20110
bp31011
`bp10010
`bp21001
`bp30100
*/
#define setupbackplanepdaddr=pxoc;
pdctl&=~（b0|b5|b6）;
pdaddr=pxddr；pdctl&=~（b0|b5|b6）
#define bp1pdod&=~b6; pdod|=b0|b5
#define bp2pdod&=~b5; pdod|=b0|b6
#define bp3pdod&=~b0; pdod|=b6|b5
#define notbp1pdod&=~（b0|b5）; pdod|=b6
#define notbp2pdod&=~（b0|b6）; pdod|=b5
#define notbp3pdod&=~（b5|b6）; pdod|=b0
最后，用于驱动段的宏。
/*下一个宏获取存储在显示缓冲区中的各个段并将它们放在端口上。它可以在没有宏的情况下完成，但这使它更通用。将有六个平面和两个缓冲区，因为有超过 8 个段*/
#define displaysegmentspaod&=~0xf8;
paod|=（缓冲区［平面］&0x00f8）; pcod=0；
pcod|=（（缓冲区［平面］&0x7f00）》》8）
如前所述，多路 lcd 中涉及的困难编程是一种相当不寻常的多路复用方案。前面的宏只是将先前解码的段从缓冲区放到端口上。由于解码过程如此复杂，它不在中断服务程序 （isr） 中执行。isr 必须尽可能短；isr 中所需的只是设置背板和驱动段。缓冲区是一个整数数组，其中包含我们显示中使用的 12 个段。该数组中的一维是平面。此维度中有六个平面，每个背板状态一个：a、b、c、a‘、b’ 和 c‘。解码过程完成后，缓冲区必须加载跨越六个平面的 12 段数据。
解码的第一步是定义字符的显示方式。此定义适用于所有七段显示器。因此，可以重用以下代码段。
#define dig_0seg_a | 段_b | 段_c | 段_d | 赛段 | seg_f
#define dig_1seg_b | seg_c
#define dig_2seg_a | 段_b | 段_g | 赛段 | seg_d
#define dig_3seg_a | 段_b | 段_g | 段_c | seg_d
#define dig_4seg_f | 段_g | 段_b | seg_c
#define dig_5seg_a | 段_f | 段_g | 段_c | seg_d
#define dig_6seg_a | 段_f | 段_g | 段_c | 段_d | seg_e
#define dig_7seg_a | dig_1
#define dig_8seg_g | dig_0
#define dig_9seg_a | 段_f | 段_g | 段_b | seg_c
#define dig_aseg_a | 段_b | 段_c | 段_g | 赛段 | seg_f
#define dig_bseg_f | 赛段 | 段_g | 段_d | seg_c
#define dig_cseg_a | 段_f | 赛段 | seg_d
#define dig_dseg_b | 段_c | 段_d | 赛段 | 说_g
#define dig_eseg_a | 段_f | 赛段 | 段_d | seg_g
#define dig_fseg_a | 段_f | 赛段 | seg_g
#define dig_gseg_a | 段_f | 段_g | 段_b | 段_c | seg_d
#define dig_hseg_g | 段_c | 赛段 | seg_f
#define dig_idig_1
#define dig_jdig_1 | seg_d
#define dig_lseg_d | 赛段 | seg_f
#define dig_nseg_c | 赛段 | seg_g
#define dig_odig_0
#define dig_pseg_g | 段_a | 段_b | 赛段 | seg_f
#define dig_rseg_g | 赛段 | seg_f
#define dig_sseg_g | 段_a | 段_c | 段_d | seg_f
#define dig_tseg_g | 赛段 | 段_f | seg_d
#define dig_useg_b | 段_c | 段_d | 赛段 | seg_f
这些段分散在三个独立的背板上，并且必须以三个比特的三个数据包的形式排列在一个字节中。最后一位未使用。这种排列反映了显示数字的物理布局（见表 1）
表 1：段分配。
#define seg_a1
#define seg_g2
#define seg_d4
#define seg_b8
#define seg_c16
#define seg_dp32
#define seg_f64
#define seg_e128
我们的目标是将分段数据放入三个整数中——每个显示背板一个。软件必须将代表七段字符的单个字节分成三个平面的三个段。表 2 指示整数数组如何存储各个段位。
由于 lcd 的每个数字都需要三个段，因此寻址正确的段引脚需要将每个数字的数据移位三位。最后，必须寻址微控制器的正确物理引脚。以下代码段中的分配可以根据电路板布局和其他资源进行更改。
#define seg_1agd8//paod|=b3
#define seg_1bcdp16//paod|=b4
#define seg_1fe32//paod|=b5
#define seg_2agd64//paod|=b6
#define seg_2bcdp128//paod|=b7
#define seg_2fe256// pcod |=b0
#define seg_3agd512//pcod|=b1
#define seg_3bcdp1024//pcod|=b2
#define seg_3fe2048//pcod|=b3
#define seg_4agd4096//pcod|=b4
#define seg_4bcdp8192//pcod|=b5
#定义 seg_4fe16384//pcod|=b6
以下代码段确定哪些段为特定字符打开。
for （digit=0， shift=9; digit《4; digit++，shift-=3）
{
段［0］|=（0x07 &
chartbl［que［digit］］）《
段［1］|=（（0x38 & chartbl［que［dig
它］］）》》3）《
段［2］|=（（0x1c0 & chartbl［que［di
混帐］］）》》6）《
}
存储正确的段以打开需要测试每个单独的位。优点是代码变得非常可移植，如下所示：
对于（平面=0；平面《3；平面++）
{
如果（段［平面］&b0）
缓冲区［平面］|=seg_1agd；
如果（段［平面］&b1）
缓冲区［平面］|=seg_1bcdp；
如果（段［平面］&b2）
缓冲区［平面］|=seg_1fe；
如果（段［平面］&b3）
缓冲区［平面］|=seg_2agd；
等等
}
/*我们在这里有一个赋值，而不是在上面的语句中设置单个变量，因为在收集段时会发生计时器 irq，这将导致显示闪烁。最后三个缓冲区只是前三个缓冲区的补充。*/
缓冲区［0］=临时缓冲区［0］；
缓冲区［1］=临时缓冲区［1］；
缓冲区［2］=临时缓冲区［2］；
缓冲区［3］=~缓冲区［0］；
缓冲区［4］=~缓冲区［1］；
缓冲区［5］=~缓冲区［2］；
总结
直接驱动 lcd 所需的实际代码并不是很复杂。在这个 c 示例中，解码各个分段平面所需的时间仅为 141 µs。优点是无需额外的 lcd 驱动器或使用带有专用驱动器的微控制器即可直接驱动超大显示器。唯一的缺点是电荷泵和背板驱动需要额外的引脚，但在大多数情况下，额外的引脚比专用驱动器便宜。
图 4 显示了使用 z8 encore 的 lcd 驱动器的示意图！单片机。
图 4：使用 z8 encore 的 lcd 驱动器示意图！单片机。
对于3C锂电池的性能测试可选用大电流弹片微针模组
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区块链了不起的地方在哪里
变频电源有什么用？有几部分组成？
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电子消毒柜臭氧发生器电子电路图
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几款不错的场效应管功放电路图
工业互联网平台整合数据与应用,5G智慧钢铁十大应用场景
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手机射频前端技术发展与主要手机射频芯片厂家解析
爱立信将基于云原生方案部署其云原生双模5G核心网解决方案
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z8 安可！闪存微控制器概述
zilog 的 z8 安可！产品基于 ez8™ cpu，并将闪存引入 zilog 广泛的 8 位微控制器系列。闪存在线编程能力允许更快的开发时间和现场程序更改。ez8 内核的高性能、基于寄存器到寄存器的架构保持与 zilog 流行的 z8 mcu 的向后兼容性。
z8 安可！mcu 将 20 mhz 内核与闪存、线性寄存器 sram 和大量片上外设组合在一起。这些外围设备造就了 z8 encore！mcu 适用于各种应用，包括电机控制、安全系统、家用电器、个人电子设备和传感器。
驱动液晶显示器
静态 lcd 具有用于 lcd 的每个段的单独引脚和一个公共背板引脚。照亮分段的要求是使分段偏向背板。另一个要求是 lcd 不能让直流电 （dc） 出现在段上。
为了防止段上出现直流，背板用低频方波驱动，段相对于背板进行切换。
多路 lcd 具有多个背板，并且多个段之间共享一个段引脚。为了照亮特定的段，段引脚与背板相反驱动，未使用的背板保持空闲状态。背板再次使用低频方波驱动，以防止分段上的直流偏置。
挑战
由于段的多路复用排列，对多路复用 lcd 进行编程可能是一项艰巨的任务。多路复用 led 通常为每个 led 数字配备一个单独的背板。然而，多路复用 lcd 将其背板布置在数字的顶部、中间和底部。这种安排会使解码过程变得非常复杂，但重要的是，即使具有专用 lcd 驱动器的微控制器仍然需要一个困难的解码过程（见图 1）。
图 1：分段排列。
下一个工程任务与照亮一段所需的电压有关。多路复用段的 on 驱动电平降低了，因为该段大部分时间都处于空闲状态，并且只有 25% 的时间被断言。实际上，这句话意味着在较低的工作电压下，一个段可能不会发光。
更复杂的情况是，当共享段引脚由当前活动的背板断言时，段可以在其关闭状态下感知电压电位。随着更多的背板被添加到显示器，这些对比问题可能会变得更糟，因为每增加一个背板，可用的导通电压就会降低，而剩余的关断电压会增加。
图 2 显示了每个背板的对比度如何降低，因为 on 段和 off 段之间的差异较小。在图 2 中，带有一个背板的静态显示器在开启电压时接收其可用 vcc 的 100%，在关闭电压时接收 0%。在三平面示例中，v cc的一半可用于 on 电压，off 段接收 v cc的四分之一。lcd 因制造商而异，但典型阈值电压为 2.3 v rms。
图 2：驱动电平。
由于只有一半的 v cc可用于导通电压，因此很容易看出 3.3 v 微控制器如何无法直接驱动多路复用 lcd。本文的目的是展示您可以在 3 v z8 encore 上驱动多路复用 lcd！单片机。
硬件架构
要使用 3 v mcu 驱动多路复用 lcd，必须提高驱动电平。为了减少门数和复杂性，只对背板进行了提升。段驱动电压摆动高于和低于 vcc 的二分之一；因此，增强的背板信号必须使用 z8 encore 以相同的方式执行！mcu 的端口引脚作为两个电荷泵，参考电压为 v cc的二分之一。ic1，4050缓冲器用于提供电平转换功能。
每个背板被驱动为高电平，并在其他平面被驱动时处于空闲状态。该过程被反转以去除任何直流分量，如图 3 所示。
图 3：背板波形。
通过在有源背板的相反方向上驱动段引脚来打开段，通过在有源背板的方向上驱动引脚来关闭段。在背板的空闲状态期间，任何段上的电压都低于阈值电压。结果，这些段保持不亮。
软件实施
由于 z8 encore 的额外速度和内存！家庭，假设开发发生在 c 编程语言中。如果软件被编写为易于移植，则用 c 编写的应用程序可以轻松移植到不同的环境。
考虑到这一点，宏用于特定于 i/o 的操作，以便在将代码移植到另一个设备时，大部分软件将保持不变。
以下代码段维护电荷泵。
/*电荷泵定义
电荷泵提升段驱动电压并在每个定时器中断时提供服务。正泵被拉低以充电并浮动到输入状态。充电时负泵悬空。电容以 1/2 vcc 为参考，电容器上的电荷似乎是 vcc +/- 参考。该宏还初始化端口的端口模式，因此它总是被刷新。
*/
#define chargepumpspdaddr=pxhd;
pdctl|= b3|b4; pdod&=~b3;
pdod|=b4；pdaddr=pxoc；
pdctl&=~（b3|b4）; pdaddr=pxddr；
pdctl&=~（b3|b4）
#define floatpumpspdaddr=pxddr; pdctl|=b4|b3
以下宏管理背板驱动器。这些宏很复杂，因为每个背板只需要一个引脚，但每个背板需要两个引脚状态。
/*背板驱动器需要三种状态：on、off 和 idle。通过将 bp1 与 bp2、bp2 与 bp3 以及 bp3 与 bp1 混合，可以在每个平面上获得所有三种状态，而无需额外的引脚。
planex123
_______________
bp11101
bp20110
bp31011
`bp10010
`bp21001
`bp30100
*/
#define setupbackplanepdaddr=pxoc;
pdctl&=~（b0|b5|b6）;
pdaddr=pxddr；pdctl&=~（b0|b5|b6）
#define bp1pdod&=~b6; pdod|=b0|b5
#define bp2pdod&=~b5; pdod|=b0|b6
#define bp3pdod&=~b0; pdod|=b6|b5
#define notbp1pdod&=~（b0|b5）; pdod|=b6
#define notbp2pdod&=~（b0|b6）; pdod|=b5
#define notbp3pdod&=~（b5|b6）; pdod|=b0
最后，用于驱动段的宏。
/*下一个宏获取存储在显示缓冲区中的各个段并将它们放在端口上。它可以在没有宏的情况下完成，但这使它更通用。将有六个平面和两个缓冲区，因为有超过 8 个段*/
#define displaysegmentspaod&=~0xf8;
paod|=（缓冲区［平面］&0x00f8）; pcod=0；
pcod|=（（缓冲区［平面］&0x7f00）》》8）
如前所述，多路 lcd 中涉及的困难编程是一种相当不寻常的多路复用方案。前面的宏只是将先前解码的段从缓冲区放到端口上。由于解码过程如此复杂，它不在中断服务程序 （isr） 中执行。isr 必须尽可能短；isr 中所需的只是设置背板和驱动段。缓冲区是一个整数数组，其中包含我们显示中使用的 12 个段。该数组中的一维是平面。此维度中有六个平面，每个背板状态一个：a、b、c、a‘、b’ 和 c‘。解码过程完成后，缓冲区必须加载跨越六个平面的 12 段数据。
解码的第一步是定义字符的显示方式。此定义适用于所有七段显示器。因此，可以重用以下代码段。
#define dig_0seg_a | 段_b | 段_c | 段_d | 赛段 | seg_f
#define dig_1seg_b | seg_c
#define dig_2seg_a | 段_b | 段_g | 赛段 | seg_d
#define dig_3seg_a | 段_b | 段_g | 段_c | seg_d
#define dig_4seg_f | 段_g | 段_b | seg_c
#define dig_5seg_a | 段_f | 段_g | 段_c | seg_d
#define dig_6seg_a | 段_f | 段_g | 段_c | 段_d | seg_e
#define dig_7seg_a | dig_1
#define dig_8seg_g | dig_0
#define dig_9seg_a | 段_f | 段_g | 段_b | seg_c
#define dig_aseg_a | 段_b | 段_c | 段_g | 赛段 | seg_f
#define dig_bseg_f | 赛段 | 段_g | 段_d | seg_c
#define dig_cseg_a | 段_f | 赛段 | seg_d
#define dig_dseg_b | 段_c | 段_d | 赛段 | 说_g
#define dig_eseg_a | 段_f | 赛段 | 段_d | seg_g
#define dig_fseg_a | 段_f | 赛段 | seg_g
#define dig_gseg_a | 段_f | 段_g | 段_b | 段_c | seg_d
#define dig_hseg_g | 段_c | 赛段 | seg_f
#define dig_idig_1
#define dig_jdig_1 | seg_d
#define dig_lseg_d | 赛段 | seg_f
#define dig_nseg_c | 赛段 | seg_g
#define dig_odig_0
#define dig_pseg_g | 段_a | 段_b | 赛段 | seg_f
#define dig_rseg_g | 赛段 | seg_f
#define dig_sseg_g | 段_a | 段_c | 段_d | seg_f
#define dig_tseg_g | 赛段 | 段_f | seg_d
#define dig_useg_b | 段_c | 段_d | 赛段 | seg_f
这些段分散在三个独立的背板上，并且必须以三个比特的三个数据包的形式排列在一个字节中。最后一位未使用。这种排列反映了显示数字的物理布局（见表 1）
表 1：段分配。
#define seg_a1
#define seg_g2
#define seg_d4
#define seg_b8
#define seg_c16
#define seg_dp32
#define seg_f64
#define seg_e128
我们的目标是将分段数据放入三个整数中——每个显示背板一个。软件必须将代表七段字符的单个字节分成三个平面的三个段。表 2 指示整数数组如何存储各个段位。
由于 lcd 的每个数字都需要三个段，因此寻址正确的段引脚需要将每个数字的数据移位三位。最后，必须寻址微控制器的正确物理引脚。以下代码段中的分配可以根据电路板布局和其他资源进行更改。
#define seg_1agd8//paod|=b3
#define seg_1bcdp16//paod|=b4
#define seg_1fe32//paod|=b5
#define seg_2agd64//paod|=b6
#define seg_2bcdp128//paod|=b7
#define seg_2fe256// pcod |=b0
#define seg_3agd512//pcod|=b1
#define seg_3bcdp1024//pcod|=b2
#define seg_3fe2048//pcod|=b3
#define seg_4agd4096//pcod|=b4
#define seg_4bcdp8192//pcod|=b5
#定义 seg_4fe16384//pcod|=b6
以下代码段确定哪些段为特定字符打开。
for （digit=0， shift=9; digit《4; digit++，shift-=3）
{
段［0］|=（0x07 &
chartbl［que［digit］］）《
段［1］|=（（0x38 & chartbl［que［dig
它］］）》》3）《
段［2］|=（（0x1c0 & chartbl［que［di
混帐］］）》》6）《
}
存储正确的段以打开需要测试每个单独的位。优点是代码变得非常可移植，如下所示：
对于（平面=0；平面《3；平面++）
{
如果（段［平面］&b0）
缓冲区［平面］|=seg_1agd；
如果（段［平面］&b1）
缓冲区［平面］|=seg_1bcdp；
如果（段［平面］&b2）
缓冲区［平面］|=seg_1fe；
如果（段［平面］&b3）
缓冲区［平面］|=seg_2agd；
等等
}
/*我们在这里有一个赋值，而不是在上面的语句中设置单个变量，因为在收集段时会发生计时器 irq，这将导致显示闪烁。最后三个缓冲区只是前三个缓冲区的补充。*/
缓冲区［0］=临时缓冲区［0］；
缓冲区［1］=临时缓冲区［1］；
缓冲区［2］=临时缓冲区［2］；
缓冲区［3］=~缓冲区［0］；
缓冲区［4］=~缓冲区［1］；
缓冲区［5］=~缓冲区［2］；
总结
直接驱动 lcd 所需的实际代码并不是很复杂。在这个 c 示例中，解码各个分段平面所需的时间仅为 141 µs。优点是无需额外的 lcd 驱动器或使用带有专用驱动器的微控制器即可直接驱动超大显示器。唯一的缺点是电荷泵和背板驱动需要额外的引脚，但在大多数情况下，额外的引脚比专用驱动器便宜。
图 4 显示了使用 z8 encore 的 lcd 驱动器的示意图！单片机。
图 4：使用 z8 encore 的 lcd 驱动器示意图！单片机。
对于3C锂电池的性能测试可选用大电流弹片微针模组
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EsDA MPC-ZC1 应用——串口服务器（一）
万用表的使用方法步骤 万用表的hFE功能怎么用
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