单片机速通教程
用PIC16C58单片机控制VFD显示和键盘

本期教程将通过用PIC16C58单片机控制VFD显示和键盘的应用实例，帮助读者了解PIC16C5×系列单片机的内部功能部件如RTCC定时器、内部RAM和I/O口的使用，熟悉PIC单片机的相关指令系统。

本应用实例是利用PIC16C58单片机扩展一片VFD驱动芯片，完成键盘扫描和动态VFD显示功能，它可应用于影碟机、AV功放、仪器仪表和工控产品等设备中，由于PIC单片机指令兼容性好，可根据需要选用其他型号的PIC单片机，软件移植很方便。

VFD显示屏有两种显示形式，一种是动态显示（如影碟机和部分高档功放机的显示屏），另一种是静态显示（如一些低价位的功放机、组合音响的显示屏）。这两种显示驱动是不一样的。静态显示屏就是真空二极管，驱动软件比较简单，硬件电路比较复杂；动态显示屏就是真空三极管，是通过控制栅极电压来完成显示的动态扫描，显示的内容更丰富。如果动态VFD的驱动完全由软件来实现，则软件量比较大，占用程序执行时间也比较长，所以本例采用一片专用的VFD驱动芯片PT6311来完成动态扫描，而且该芯片还具有键盘扫描功能，这样大大地节省了单片机的软件工作量和单片机的硬件资源，使系统的软、硬件工作分配更合理。

例子中PIC16C58的主要功能是定时地更新驱动芯片的显示数据和读取键盘扫描结果，并根据按键的功能，完成相应的控制操作和更新显示。PIC16C58通过3根I/O口线读写PT6311的数据，完成VFD显示和读取键值。其余I/O口可用于其他控制，电路原理如图1所示。

PT6311芯片是用来驱动8位（20段）到16位（12段）的VFD显示，内置键盘扫描电路（最大12×4阵列）、显示亮度调节电路（8步）。PT6311由显示存储器、段位驱动器、键盘电路和接口控制等部分组成。它有显示存储器，用来存放由串行口发送来的显示数据，容量为20位×16字，8位为1个单元。它的键盘电路由键盘扫描同步信号发生器和键值数据存储器组成。键盘阵列由Key1～Key4作为行线，KS1～KS12作为列线。每个键值的数据被存储到PT6311的键值数据存储器中。可通过读PT6311的命令从中读出键值，最低位在前。PT6311的命令是用于设置显示驱动器的显示模式和状态。共有4个命令：显示模式设置命令、数据设置命令、地址设置命令、显示控制命令。PIC16C58通过这4个命令设置和控制PT6311芯片。PT6311详细资料可查询网站：http：//www.princeton.com.tw/vfd.htm。

图2为软件的操作流程图，从中可以看出，程序的重点为对定时器的设置、查询和对PT6311的显示数据更新、读取键值。PIC16C5×系列的单片机在编程时应注意几个问题：硬件堆栈只有两级，数据存储器的分区，页面跨页等。这些问题的处理在PIC16C58的资料中均有叙述，可到http：//www.microchip.com.cn上下载其pdf格式的产品数据手册。下面详细介绍此应用实例的软件设计。

1. 对定时器RTCC的编程

对定时器有影响的两个特殊功能寄存器是RTCC和OPTION。PIC16C58定时/计数器RTCC，可用于对外加在RTCC引脚上的脉冲计数或内部时钟计数（起定时器的作用）。RTCC采用递增方式计数，当计数至FFH时，在下一个计数发生后，将自动复零，重新开始计数，如此循环下去。由于PIC16C5×系列单片机无中断功能，所以必须通过查询的方式来检查定时到否或计数到否。OPTION特殊功能寄存器中RTS位是选择RTCC信号源位，为0，选择内部指令时钟；为1，选择外部触发。RTE位是选择RTCC信号触发沿位，为0，从低到高触发；为1，从高到低触发。PSA位是预分频器分配位，为0，分给RTCC用；为1，分给WDT用。RTCC可通过设置预分频器来增加定时周期。当预分频器分配给RTCC后，最大分频比为256，如果是4MHz时钟（内部指令时钟为1μs），最大RTCC定时时间为256×256×1μs=65536μs。本例中要定时100ms，可以设置RTCC定时50ms，查询两次。定时查询程序如下：

2. 显示数据缓存区的设置

PIC16C5×把数据存储器RAM都当作寄存器来使用，寻址方便，不同型号芯片数据存储器用作通用寄存器的数量是不同的，PIC16C58有80个，分为4个寄存器体（BANK0～BANK3），每个体的低16位寄存器的物理位置是相同的，当特殊功能寄存器FSR的第4位为“1”时，则要根据FSR的5、6位来选择某个寄存器体中的某一个高16位的寄存器。通过F0和FSR间接相对寻址，完成对寄存器的读写，寻址F0实际上意味着间接寻址，实际地址为FSR的内容，而存取数据是通过FSR实现的。应用例子中选用的VFD为11位16段，它需要33个字节的显示数据缓存区（可参考PT6311的显示RAM地址及格式），把0FH寄存器BANK0的16个字节加上BANK1的16个字节作为显示数据缓存区。如果修改显示内容，直接修改相应的显示数据缓存区的字节即可，然后把显示数据缓存区写到PT6311中。在编程时要注意对寄存器体的设置及恢复，以保证读写的寄存器是正确的。

3. VFD显示控制子程序（VFD显示屏为11位16段）

PIC16C58与PT6311的接口通过3根I/O口线连接，主要操作为：初始化设置PT6311的工作模式、给PT6311写显示数据、读PT6311的键盘扫描值。发送的数据格式要符合PT6311的时序图（可参考PT6311资料）。下面给出了对PT6311操作的写数据和读键盘的子程序，由于版面限制，源程序的规范汇编格式和其他部分详细程序，请读者到《无线电》网站上查阅，网址：www.radio.com.cn。

写显示数据到PT6311子程序：
=

NOP

CALL OUTDATA

NOP

CALL OUTDATA

CALL OUTDATA

此例中，大家重点要掌握RTCC的使用、F0和FSR的间接寻址等编程方式。下期，我们将为大家介绍带A/D转换器的PIC16C7×单片机系列，通过用PIC16C71单片机设计一个多路数据采集系统的实例，介绍其片内A/D转换器的使用。

（陈伟）