等離子彩電微控制電路原理分析

　　PDP彩電微控制器電路基本組成框圖如下圖所示。從圖中可以看出，微控制器電路主要由MCU及工作條件電路（供電、復位、振蕩電路）、遙控接收電路、按鍵輸入電路、EEPROM數據存儲器、Flash程序存儲器、開(kāi)關(guān)量控制電路（輸出高低電平）、模擬量控制電路（輸出PWM脈沖信號）、I2C總線(xiàn)（并行總線(xiàn)、串行總線(xiàn)、SPI總線(xiàn)）控制電路等組成。下面簡(jiǎn)要進(jìn)行介紹。

　　1．MCU和存儲器

　　PDP彩電中大都采用以51單片機為內核的微控制器，它把可開(kāi)發(fā)的資源（ROM、I/O接口等）全部提供給彩電生產(chǎn)廠(chǎng)家，廠(chǎng)家可根據應用的需要來(lái)設計接口和編制程序，因此適應性較強，應用較廣泛。

　　下圖所示是MCU硬件組成框圖。由圖可見(jiàn)，一個(gè)最基本的MCU主要由以下幾部分組成：

　?。?）CPU:CPU在微控制器中起著(zhù)核心作用，微控制器的所有操作動(dòng)作指令的接收和執行指令、各種控制功能、輔助功能都是在CPU的管理下進(jìn)行的。同時(shí)，CPU還要擔任各種運算工作。

　?。?）存儲器：MCU內部的存儲器包括兩個(gè)部分：

　?、匐S機存儲器RAM：用來(lái)存儲程序運行時(shí)的中間數據，在微控制器工作過(guò)程中，這些數據可能被改寫(xiě)，所以RAM中存放的內容是隨時(shí)可以改變的。需要說(shuō)明的是，彩電關(guān)機斷電后，RAM存儲的數據會(huì )消失。

　?、谥蛔x存儲器ROM：用來(lái)存儲程序和固定數據。所謂程序就是根據所要解決問(wèn)題的要求，應用指令系統中包含的指令，編成的一組有次序的指令集合。所謂數據就是MCU工作過(guò)程中的信息、變量、參數、表格等。當彩電關(guān)機斷電后，ROM存儲的程序和數據不會(huì )消失。

　?。?）輸入/輸出（1/O）接口：輸入/輸出接口電路是指CPU與外部電路、設備之間的連接通道及有關(guān)的控制電路。由于外部電路和設備的電平大小、數據格式、運行速度、工作方式等均不統一，一般情況是不能與CPU相兼容的（即不能直接與CPU連接）。這些外部電路和設備只有通過(guò)輸入/輸出接口，相互之間才能進(jìn)行信息傳輸、交流，使CPU與外部電路和設備協(xié)調工作。輸入/輸出接口的種類(lèi)繁多，不同的外部電路和設備需要相應的輸入/輸出接口電路，可利用編制程序的方法具體確定接口的工作方式、功能和工作狀態(tài)。

　　輸入/輸出接口可分成以下三大類(lèi)：

　?、俨⑿休斎?輸出接口：每根引線(xiàn)可靈活地選做輸入引線(xiàn)或輸出引線(xiàn)。有些輸入/輸出引線(xiàn)適合直接與其他電路相連，有些接口能夠提供足夠大的驅動(dòng)電流。在PDP彩電中，開(kāi)關(guān)量控制腳和模擬量控制腳都是并行輸入/輸出端口。另外，有些MCU允許輸入/輸出接口作為系統并行總線(xiàn)來(lái)使用，以擴展并行總線(xiàn)存儲器和接口芯片。

　?、诖休斎?輸出接口：是最簡(jiǎn)單的電氣接口，與外部電路和設備進(jìn)行串行通信時(shí)，只需使用很少的信號線(xiàn)。在PDP彩電中，串行輸入/輸出接口主要有IIC串行總線(xiàn)接口（掛接EEPROM數據存儲器和其他具有IIC總線(xiàn)接口的IC）和SPI總線(xiàn)串行總線(xiàn)接口（掛接具有SPI接口的Flash程序存儲器）兩種類(lèi)型。

　?。?）定時(shí)器/計數器：在MCU的許多應用中，往往需要進(jìn)行精確的定時(shí)和產(chǎn)生方波信號，這由定時(shí)器/計數器來(lái)完成。有的定時(shí)器還具有自動(dòng)重新加載的功能，使用更加靈活方便，很容易產(chǎn)生一個(gè)可編程的時(shí)鐘。當工作在計數器方式時(shí)，可從指定的輸入端輸入脈沖，對其進(jìn)行計數運算。

　?。?）系統總線(xiàn)：MCU的各個(gè)基本電路之間通過(guò)地址總線(xiàn)（AB）、數據總線(xiàn)（DB）和控制總線(xiàn)（CB）連接在一起，再通過(guò)并行輸入/輸出接口與MCU外部的電路聯(lián)系。

　　2．MCU的工作條件

　　MCU要正常工作，必須供電、復位、振蕩正常。

　?。?）供電電路：PDP彩電MCU的供電由電源電路提供，供電電壓約3～5V。該電壓應為不受控電壓，即彩電進(jìn)入待機狀態(tài)時(shí)，供電電壓不能丟失；否則，彩電將不能被再次喚醒。

　?。?）復位電路：復位電路的作用是：使MCU在獲得供電的瞬間，由初始狀態(tài)開(kāi)始工作，若MCU內的RAM隨機存儲器、記數器等電路獲得供電后不經(jīng)復位便開(kāi)始工作，可能會(huì )因某種干擾導致MCU因程序錯亂而不能正常工作。為此，MCU需要設置復位電路。復位電路由專(zhuān)門(mén)的電路（集成電路或分立元器件）組成，有些MCU采用高電平復位（即通電瞬間給MCU的復位端加入一高電平信號，正常工作時(shí)再轉為低電平）：有些MCU采用低電平復位（即通電瞬間給MCU的復位端加入一低電平信號，正常工作時(shí)再轉為高電平），由MCU的結構決定。

　?。?）振蕩電路：MCU的一切工作都是在時(shí)鐘脈沖作用下完成的，如存/取數據、模擬量存儲等操作。只有在時(shí)鐘脈沖的作用下，MCU才能井然有序地工作；否則，MCU不能正常工作。

　　MCU的振蕩電路一般由外接的晶體、電容和MCU內電路共同組成。晶體的兩腳和MCU的兩個(gè)晶振腳相連；產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號經(jīng)MCU器內部分頻器分頻后，作為MCU正常工作的時(shí)鐘信號。不同的MCU，所采用的晶體頻率不盡相同。為了提高運行速度，晶振的頻率一般高于10MHz。

　　3．遙控輸入電路

　　紅外接收放大器是置于電視機前面板上一個(gè)金屬屏蔽罩中的獨立組件，其內部設置了紅外光敏二極管、高頻放大、脈沖峰值檢波和整形電路。紅外光敏二極管能接收940nm的紅外遙控信號，并經(jīng)放大、帶通濾波，取出脈沖編碼調制信號（載頻為38kHz）；再經(jīng)脈沖峰值檢波、低通濾波、脈沖整形處理后，形成脈沖編碼指令信號，加到MCU的遙控輸入腳，經(jīng)MCU內部解碼后，從MCU相關(guān)引腳輸出控制信號，完成遙控器對電視機各種功能的遙控操作。

　　4．按鍵輸入電路

　　按鍵是一些小的電子開(kāi)關(guān)，作用就是使電路通與斷，當按下開(kāi)關(guān)時(shí)，按鍵開(kāi)關(guān)接通，手松開(kāi)后，按鍵開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。按不同的按鍵，會(huì )使MCU的按鍵輸入腳獲得不同的直流電壓，據此，MCU就可以判斷按壓的是哪個(gè)功能鍵，然后根據該鍵的功能，對相關(guān)電路進(jìn)行控制。

　　5．開(kāi)關(guān)量控制電路

　　所謂MCU的開(kāi)關(guān)量，就是輸入到MCU或從MCU輸出的高電平或低電平信號。MCU的開(kāi)關(guān)量控制信號主要有AV/TV視頻切換信號（輸出）、VGA/YPbPr切換信號（輸出）、S端子識別信號（輸入）、靜音控制信號（輸出）、制式控制信號（輸出）、待機控制信號（輸出）等。

　　6．模擬量控制電路

　　MCU模擬量控制信號是指MCU輸出的PWM脈沖信號，經(jīng)外圍RC等濾波電路濾波后，可轉換為大小不同的直流電壓，該直流電壓再加到負載電路上，對負載進(jìn)行控制。

　　MCU輸出的模擬量控制信號主要有亮度控制信號、音量控制信號等。由于MCU-般設有IIC總線(xiàn)控制腳，很多控制信息均由MCU通過(guò)IIC總線(xiàn)進(jìn)行控制，因此，可大大減少模擬量控制信號的數量，使控制電路大為簡(jiǎn)化。

　　7．IIC總線(xiàn)控制電路

　?。?）IIC總線(xiàn)控制電路：它是由飛利浦公司開(kāi)發(fā)的一種總線(xiàn)系統，問(wèn)世后迅速在家用電器等產(chǎn)品中得到了廣泛的應用。MCU上的IIC總線(xiàn)由兩根線(xiàn)組成：一根串行時(shí)鐘線(xiàn)（SCL）和一根串行數據線(xiàn)（SDA）。MCU利用串行時(shí)鐘線(xiàn)發(fā)出時(shí)鐘信號，利用串行數據線(xiàn)發(fā)送或接收數據。

　　MCU是IIC總線(xiàn)系統的核心，IIC總線(xiàn)由MCU引出。

　　PDP彩電中很多需要由MCU控制的集成電路都可以?huà)旖釉贗IC總線(xiàn)上，MCU通過(guò)IIC總線(xiàn)對這些電路進(jìn)行控制。

　?。?）SPI總線(xiàn)電路：它是摩托羅拉公司推出的串行總線(xiàn)系統，可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進(jìn)行通信，以交換信息。在PDP彩電中，SPI總線(xiàn)主要掛接具有SPI接口的Flash程序存儲器。

　　SPI總線(xiàn)接口一般使用四條線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)SCK、MCU輸入/Flash數據輸出線(xiàn)SO、MCU輸出/Flash數據輸入線(xiàn)SI和低電平有效的Flash選擇線(xiàn)CS（的反）。由于SPI系統總線(xiàn)一共只需四位數據和控制線(xiàn)，因此，采用SPI總線(xiàn)接口可以簡(jiǎn)化電路設計，提高設計的可靠性。

　?。?）并行總線(xiàn)電路：并行總線(xiàn)上傳送的信息包括：

　　數據信息、地址信息、控制信息，因此，并行總線(xiàn)包含有三種不同功能的總線(xiàn)，即數據總線(xiàn)DB（DataBus）、地址總線(xiàn)AB（AddressBus）和控制總線(xiàn)CB（ControlBus）。

　　數據總線(xiàn)DB用于傳送數據信息。數據總線(xiàn)是雙向三態(tài)形式的總線(xiàn)，既可以把MCU的數據傳送到并行接口電路（如并行Flash/閃速存儲器、幀存儲器等），也可以將外部的數據傳送到MCU。數據總線(xiàn)的位數是MCU的一個(gè)重要指標，通常與MCU的字長(cháng)一致。例如，PDP彩電的MCU字長(cháng)是8bit，其數據總線(xiàn)寬度也是8bit（常用DO～D7表示）。

　　地址總線(xiàn)AB是專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳送地址的，由于地址只能從MCU傳向外部并行接口電路，所以總是單向三態(tài)的，這與數據總線(xiàn)不同。地址總線(xiàn)的位數決定了MCU可直接尋址的內存空間大小。例如，若地址總線(xiàn)為16bit（常用AO～A17表示），則其最大可尋址空間為2的16次方=64KB；若地址總線(xiàn)為20bit（常用AO～A19表示），其可尋址空間為2的20次方=lMB。一般來(lái)說(shuō)，若地址總線(xiàn)為n位，則可尋址空間為2的n次方B。

　　控制總線(xiàn)CB用來(lái)傳送控制信號和時(shí)序信號?？刂菩盘栔?，有的是MCU送往并行接口電路，如讀／寫(xiě)（RD/WR）信號、片選（CS或CE）信號、地址鎖存允許（ALE）信號等；也有的是其他部件反饋給MCU的，如中斷申請信號、總線(xiàn)請求信號等。因此，控制總線(xiàn)的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙向的。