PT6312 VFD驱动原理与应用分析

PT6312原理与应用分析

硬件结构：
VFD即真空荧光显示屏,其结构和原理可参考 单片机 音响技术网 -VFD应用指南资料，里面详细介绍了VFD的原理结构，应用等等。
VFD显示高贵华丽，常应用在DVD，高档的功率放大器，电磁炉，电冰箱等电器产品中用于用户操作显示。而与各种VFD显示配套的驱动常用PT6312，PT6311芯片，驱动芯片的硬件结构主要由扫描信号发生器、串行通信接口、控制模块、显示存储器、按键扫描值寄存器、通用输入寄存器、LED驱动器、VFD段/位驱动器等构成。本文着重讲述PT6312即VFD驱动的 单片机 编程应用。首先认识下PT6312连接VFD的电路原理框图如图1所示。

图(1) PT6311电路图

由图1及电路原理可知，SW输入端可做为开关输入口也可以作为四个键盘的输入，即在按键数目不多于4个或者可以利用组合按键的情况下，这部分资源也可作为按键接口来利用。因此，PT6312实际提供两个键盘扫描的接口，一个是通常的矩阵式键盘接口，另一个就是开关信号输入端SW1～SW4。另外，PT6312还集成了外挂四个LED驱动功能。见内部功能图2所示。

图(2) PT6312功能框图

键盘接口
普通的键盘接法主要有两种：独立式和矩阵式。
四个SW口可直接连接4个独立键盘。键盘矩阵则可组成6×4接法,键的输入状态KEY1-KEY4由读取信号SEG1/KS1-SEG6/KS6采样并锁存到PT6312的内部寄存器中, 单片机 控制读键只需读取其键盘寄存器内的锁存值并判断按键状态即可,使用简单方便。由图1所示矩阵式按键多达24个，PT6311的用法相同，但矩阵式按键更多，它有比PT6312更多的内部寄存器。 PT6312的显存空间配置情况如图3所示。实际应用中，显存空间往往只是使用一部分，因为所使用的显存空间大小与设置的显示模式有关，图中的每一行对应一字，每一列对应八段即一个字节，相当于一段对应于一个字节的一位。另外，PT6312还有键扫描值寄存器、开关量输入寄存器和LED输出寄存器，这些寄存器的数据格式如图4图5所示。

图(3) PT6312显存空间配置


图(4) PT6312开关SW和LED


图(5) PT6312键盘矩阵输入与读键格式

片内的控制字
PT6312具有显示模式设置、数据设置、地址设置（针对显存）和显示控制等四种控制字。其中最高两位为指令特征位，由指令解码器来识别。
外部通信接口及信号时序
根据该芯片的电路结构，PT6312提供四线制串行接口与外部控制器通信，接口信号线分别为时钟CLK、输入数据DIN、输出数据DOUT和选通STB，通信的控制时序见后。接口电路连接如图6图7图8所示。

图(6) PT6312时序图


图(7) PT6312扫描和显示时间


图(8) PT6312写入数据

根据PT6311与外部微控制器的接口协议，外部控制操作分为写入控制字、写入数据（包括显存及LED口）、读取数据（包括键值及通用输入SW口）。写入控制字/数据的时序如图9所示，以地址自动增一方式连续写入显存数据的时序，读取数据的时序如图10所示。
当然，键盘可根据需要选择挂接部分按键，但是，由前述内部键扫描存储器的对应关系，最好选择可以连续读取键值的区间，便于程序处理和减少读取时间和处理时间。

图(9) PT6312读取数据


图(10) PT6312应用时序

单片机 编程实现
PS:主程序调用显示更新程序即可更新显示,顺序为先根据显示屏电路连接的段位,对应设置PT6312段位,写入PT6312内部RAM，再设置PT6312写完一个字节后其内部RAM地址是否自动跳转+1,然后再设置VFD亮度,最后把 单片机 处理的显示数据对应写入PT6312的显存中。
同样键盘程序也需要循环调用，键盘程序就是给PT6312发一个读键命令（先写入一个读键命令字给PT6312），再读出其内部按键缓存的值判断按键，按键按下就执行对应的功能或者更新 单片机 内的显示存储数据。
PT6312的键值内部缓存有3个，读三次缓存到3个寄存器。读键程序可参考 单片机 音响技术网TOPAV-2008开发板配套之相关程序。

下面给出显示与更新的子程序：
WR_VFD:
MOV A,#MODE_VFD;扫描模式,段位设置6X16
CALL WR_PT6312_COMD

MOV A,#WR_DIS_MEM_I;地址+1
CALL WR_PT6312_COMD

MOV A,S_DB_DIMMER;显示亮度设置
CALL WR_PT6312_COMD

MOV A,#0C0H ;FIRST ADDRESS=00H开始,6311:00H-2FH,6312:00H-15H
CALL WR_PT6312_COMD

MOV R1,#ADD_START;显示值缓存RAM开始地址
WR_VFD2:
MOV A,@R1
CALL WR_A_BYTE_TO_VFD0
INC R1;显示缓存RAM地址+1
MOV A,@R1
CALL WR_A_BYTE_TO_VFD0;
INC R1
CJNE R1,#ADD_END,WR_VFD2;循环写完全部缓存
SETB P_STB_VFD
END_WR_VFD:
RET

WR_PT6312_COMD:
SETB P_STB_VFD
CLR P_STB_VFD
WR_A_BYTE_TO_VFD0:;写入一个字节
MOV R0,#8
WR_A_BYTE_TO_VFD1:
RRC A
CLR P_CLK_VFD
MOV P_DATA_VFD,C
SETB P_CLK_VFD
DJNZ R0,WR_A_BYTE_TO_VFD1
RET

RD_A_BYTE_F_VFD0:;读一个字节
SETB P_DATA_VFD;读取先置位
MOV R0,#8
RD_A_BYTE_F_VFD1:
CLR P_CLK_VFD
MOV C,P_DATA_VFD;CLK上升沿读出数据
SETB P_CLK_VFD
RRC A
DJNZ R0,RD_A_BYTE_F_VFD1
RET

又：PT6311只是矩阵键扫缓存多3个，LED口多一个，其段位设置方式比PT6312多，适应更复杂的显示屏，所以其内部显示缓存要多些，编程方式几乎一样，在此不多说明，可参考PT6311的DATASHEET。