VFD显示驱动和控制芯片TP6312F在电磁炉显示电路中的应用
发布时间:2007/8/28 0:00:00 访问次数:511
摘要：介绍了VFD显示驱动和控制芯片TP6312F的组成结构、性能特点和编程指令，对TP6312F驱动的VFD在电磁炉显示电路中的应用做了详细论述，给出了该应用系统的硬件电路和软件流程。
关键词：家用电器；VFD；TP6312F
真空荧光显示屏ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）是１９６６年日本发明的一种自发光平板显示器件，现已在工业、商业特别是家用电器数字化产品领域得到了广泛应用。ＶＦＤ是一种特殊变体的三级真空管，其电子从负极（灯丝）发射出来，通过栅网加速后撞击正极表面附着的磷光体从而发光。ＶＦＤ的主要性能是：自动发光、高清晰度和高亮度显示、低压操作、低功耗、可靠且使用寿命长、有从红色到蓝色多种色彩（使用滤色器可获得更多色彩）、宽视角、反应速度快等。现在市面上的电磁炉大多采用数字ＬＥＤ显示，也有的采用字段ＬＣＤ显示屏，笔者开发的首款电磁炉采用的就是图形点阵ＬＣＤ显示屏，但考虑到成本、显示亮度及电磁炉本身的强电流、强磁场等因素和ＶＦＤ的诸多特点，最终选择ＶＦＤ作为电磁炉显示屏。
图1
１ ＴＰ６３１２Ｆ控制／驱动芯片
１．１ ＴＰ６３１２Ｆ的组成及功能
ＴＰ６３１２Ｆ是ＴＯＰＲＯ（台湾凌越科技）公司生产的ＶＦＤ专用控制／驱动器，可完成段节式ＶＦＤ器件的控制与驱动。该器件为４４脚ＬＱＦＰ封装，有１１个段（阳极）输出脚、６个位（栅极）输出脚、５个段／位（阳极／栅极）两用输出脚、４位开关量输入脚、４位ＬＥＤ驱动脚以及４×６键盘输入脚。ＴＰ６３１２Ｆ内含１个显示ＲＡＭ、２个４位锁存器、１个亮度控制电路、键值数据ＲＡＭ及键盘扫描电路，可通过３线或４线串口与ＭＣＵ进行连接。ＭＣＵ可以通过串行接口将数据写入显示ＲＡＭ和ＬＥＤ驱动锁存器，也可以从键值数据ＲＡＭ和开关量输入锁存器中读出内容。
１．２ ＴＰ６３１２Ｆ的控制命令
ＴＰ６３１２Ｆ具有显示模式设置、数据设置、显示存储器地址设置和显示控制设置命令等４条命令，其具体格式如图１所示。由图１可见，通过显示模式设置命令可使ＴＰ６３１２Ｆ匹配不同结构的ＶＦＤ显示屏。在显示存储地址设置命令中，地址的取值范围为００Ｈ～１５Ｈ，大于１５Ｈ的取值被视为无效；通过执行显示模式设置命令，系统显示会被强行关闭，此时要恢复显示，必须执行一次显示控制设置命令。在向ＬＥＤ端口写数据、读键值数据、读ＳＷ数据时，系统并未涉及特定存储单元的地址，而是通过数据设置命令来获得其结果，执行完数据设置命令后，即可将其存储到指定的存储单元或将指定存储单元的内容写到ＴＰ６３１２Ｆ中。
图2
２ 电磁炉显示系统设计
２．１ 系统的硬件组成
电磁炉的前面板电路由微控制器Ｗ７８Ｅ５８Ｂ、ＶＦＤ驱动电路ＴＰ６３１２Ｆ、电磁炉ＶＦＤ显示器件及一些分立器件组成。该系统电路如图２所示。其中Ｗ７８Ｅ５８Ｂ是Ｗｉｎｂｏｎｄ公司的微处理器，电磁炉ＶＦＤ具有４个栅极Ｐｉｎ４～Ｐｉｎ７和１６Ｐｉｎ９～Ｐｉｎ２４个阳极。Ｗ７８Ｅ５８Ｂ和ＴＰ６３１２Ｆ采用三线制接法，Ｗ７８Ｅ５８Ｂ的Ｐ１．０和ＣＳ相连，Ｐ１．１和ＣＬＫ相连，Ｐ１．２则和ＤＩ、ＤＯ相连。因ＤＯ口为Ｎ沟道开漏输出，故需接上拉电阻Ｒ７以形成数字电平信号。ＴＰ６３１２Ｆ内置ＯＳＣ，其振荡频率由Ｒ１决定，Ｒ１的典型值为５６ｋΩ。
２．２ 键盘电路
键盘电路共有１１个键。图中键盘电路的Ｄ２、Ｄ４采用的是１Ｎ４１４８， 可用于隔离阳极驱动电压。ＴＰ６３１２Ｆ内嵌硬件键扫描电路，并在Ｓｊ／Ｋｊ（ｊ＝０～５）线输出键扫描信号，Ｋｉ（ｉ＝０～３） 线接收键值（在显示周期的末端锁存至内部ＲＡＭ），因此，由Ｋｉ（ｉ＝０～３）和Ｓｊ／Ｋｊ（ｊ＝０～５）可以构成４×６键盘矩阵。该系统中，矩阵键盘用２×４键组成时，Ｓ０／Ｋ０、Ｓ１／Ｋ１线作为输出键扫描信号，Ｋｉ（ｉ＝０～３）线用于接收键值。根据电路图的接法，若有键按下，键码内部ＲＡＭ的相应位置１。其余３个键由ＳＷｎ（ｎ＝０～３）线组成。ＳＷｎ（ｎ＝０～３）为４位开关输入端，设计者可根据需要自行定义。这里用其中的三位（ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ３）来作为按键输入，根据电路图中的接法，开关量输入内部 ＲＡＭ的相应位应置０。
２．３ 显示电路
ＴＰ６３１２Ｆ采用负压输出，阳极（Ａｎｏｄｅ ｐｉｎ）在逻辑０时输出负压，在逻辑１时输出电平为０伏。为驱动ＶＦＤ，需下拉灯丝绕组中心抽头的电位。图２中稳压管ＷＤ１的稳压值由ＶＦＤ的截止电压来决定。动态扫描显示由ＴＰ６３１２Ｆ内部电路自
摘要：介绍了VFD显示驱动和控制芯片TP6312F的组成结构、性能特点和编程指令，对TP6312F驱动的VFD在电磁炉显示电路中的应用做了详细论述，给出了该应用系统的硬件电路和软件流程。
关键词：家用电器；VFD；TP6312F
真空荧光显示屏ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）是１９６６年日本发明的一种自发光平板显示器件，现已在工业、商业特别是家用电器数字化产品领域得到了广泛应用。ＶＦＤ是一种特殊变体的三级真空管，其电子从负极（灯丝）发射出来，通过栅网加速后撞击正极表面附着的磷光体从而发光。ＶＦＤ的主要性能是：自动发光、高清晰度和高亮度显示、低压操作、低功耗、可靠且使用寿命长、有从红色到蓝色多种色彩（使用滤色器可获得更多色彩）、宽视角、反应速度快等。现在市面上的电磁炉大多采用数字ＬＥＤ显示，也有的采用字段ＬＣＤ显示屏，笔者开发的首款电磁炉采用的就是图形点阵ＬＣＤ显示屏，但考虑到成本、显示亮度及电磁炉本身的强电流、强磁场等因素和ＶＦＤ的诸多特点，最终选择ＶＦＤ作为电磁炉显示屏。
图1
１ ＴＰ６３１２Ｆ控制／驱动芯片
１．１ ＴＰ６３１２Ｆ的组成及功能
ＴＰ６３１２Ｆ是ＴＯＰＲＯ（台湾凌越科技）公司生产的ＶＦＤ专用控制／驱动器，可完成段节式ＶＦＤ器件的控制与驱动。该器件为４４脚ＬＱＦＰ封装，有１１个段（阳极）输出脚、６个位（栅极）输出脚、５个段／位（阳极／栅极）两用输出脚、４位开关量输入脚、４位ＬＥＤ驱动脚以及４×６键盘输入脚。ＴＰ６３１２Ｆ内含１个显示ＲＡＭ、２个４位锁存器、１个亮度控制电路、键值数据ＲＡＭ及键盘扫描电路，可通过３线或４线串口与ＭＣＵ进行连接。ＭＣＵ可以通过串行接口将数据写入显示ＲＡＭ和ＬＥＤ驱动锁存器，也可以从键值数据ＲＡＭ和开关量输入锁存器中读出内容。
１．２ ＴＰ６３１２Ｆ的控制命令
ＴＰ６３１２Ｆ具有显示模式设置、数据设置、显示存储器地址设置和显示控制设置命令等４条命令，其具体格式如图１所示。由图１可见，通过显示模式设置命令可使ＴＰ６３１２Ｆ匹配不同结构的ＶＦＤ显示屏。在显示存储地址设置命令中，地址的取值范围为００Ｈ～１５Ｈ，大于１５Ｈ的取值被视为无效；通过执行显示模式设置命令，系统显示会被强行关闭，此时要恢复显示，必须执行一次显示控制设置命令。在向ＬＥＤ端口写数据、读键值数据、读ＳＷ数据时，系统并未涉及特定存储单元的地址，而是通过数据设置命令来获得其结果，执行完数据设置命令后，即可将其存储到指定的存储单元或将指定存储单元的内容写到ＴＰ６３１２Ｆ中。
图2
２ 电磁炉显示系统设计
２．１ 系统的硬件组成
电磁炉的前面板电路由微控制器Ｗ７８Ｅ５８Ｂ、ＶＦＤ驱动电路ＴＰ６３１２Ｆ、电磁炉ＶＦＤ显示器件及一些分立器件组成。该系统电路如图２所示。其中Ｗ７８Ｅ５８Ｂ是Ｗｉｎｂｏｎｄ公司的微处理器，电磁炉ＶＦＤ具有４个栅极Ｐｉｎ４～Ｐｉｎ７和１６Ｐｉｎ９～Ｐｉｎ２４个阳极。Ｗ７８Ｅ５８Ｂ和ＴＰ６３１２Ｆ采用三线制接法，Ｗ７８Ｅ５８Ｂ的Ｐ１．０和ＣＳ相连，Ｐ１．１和ＣＬＫ相连，Ｐ１．２则和ＤＩ、ＤＯ相连。因ＤＯ口为Ｎ沟道开漏输出，故需接上拉电阻Ｒ７以形成数字电平信号。ＴＰ６３１２Ｆ内置ＯＳＣ，其振荡频率由Ｒ１决定，Ｒ１的典型值为５６ｋΩ。
２．２ 键盘电路
键盘电路共有１１个键。图中键盘电路的Ｄ２、Ｄ４采用的是１Ｎ４１４８， 可用于隔离阳极驱动电压。ＴＰ６３１２Ｆ内嵌硬件键扫描电路，并在Ｓｊ／Ｋｊ（ｊ＝０～５）线输出键扫描信号，Ｋｉ（ｉ＝０～３） 线接收键值（在显示周期的末端锁存至内部ＲＡＭ），因此，由Ｋｉ（ｉ＝０～３）和Ｓｊ／Ｋｊ（ｊ＝０～５）可以构成４×６键盘矩阵。该系统中，矩阵键盘用２×４键组成时，Ｓ０／Ｋ０、Ｓ１／Ｋ１线作为输出键扫描信号，Ｋｉ（ｉ＝０～３）线用于接收键值。根据电路图的接法，若有键按下，键码内部ＲＡＭ的相应位置１。其余３个键由ＳＷｎ（ｎ＝０～３）线组成。ＳＷｎ（ｎ＝０～３）为４位开关输入端，设计者可根据需要自行定义。这里用其中的三位（ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ３）来作为按键输入，根据电路图中的接法，开关量输入内部 ＲＡＭ的相应位应置０。
２．３ 显示电路
ＴＰ６３１２Ｆ采用负压输出，阳极（Ａｎｏｄｅ ｐｉｎ）在逻辑０时输出负压，在逻辑１时输出电平为０伏。为驱动ＶＦＤ，需下拉灯丝绕组中心抽头的电位。图２中稳压管ＷＤ１的稳压值由ＶＦＤ的截止电压来决定。动态扫描显示由ＴＰ６３１２Ｆ内部电路自
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