南京沁恒电子公司研发出CH451芯片

单片机的外围辅助芯片，工作原理如图1所示。

　　CH451的特点是：

　　a) 具有大电流驱动能力，段电流不小于25 mA，字电流不小于150 mA，平均段电流是辅助单片机方案的8倍，而且非连续的电流驱动能力更高。

　　b) 用硬件实现，串行接口、显示驱动、键盘扫描、μP监控之间相互独立不受干扰，串行接口的位时钟能够支持到10 MHz，数据传输速度比辅助单片机方案提高40倍，即使主控单片机频繁操作也完全不会影响显示驱动和键盘扫描以及μP监控。

　　c) 串行接口以硬件实现，不需要时钟；而显示驱动和键盘扫描使用约0.75 MHz的全内置主时钟多次分频后的扫描时钟，所以在工业现场不易受到干扰。即使受到强干扰，也能够在干扰后立即正常工作，不会影响串行接口、显示驱动和键盘扫描的后续操作。

　　d) 内置振荡和上电复位以及看门狗电路，不但不需要外部提供时钟和外部复位输入，还能够向外部的主控单片机提供上电复位和看门狗电路，进一步降低产品的成本，提供产品的可靠性。

　　现在与CH451类似的还有北京凌志比高科技的BC7281、hd7279a等，这些都是相当不错的显示和键盘接口芯片。

　　硬件设计

　　选用AMEG32作为主控芯片，晶振为8 MHz，因avr单片机大多数指令仅需要1个时钟周期，而很多MCS-51类型的单片机指令为12个时钟周期，所以AVR单片机在同样晶振条件下比MCS-51快得多。CH451的串行接口的位时钟最快能支持10 MHz，所以用8 MHz的AMEGA32能够与CH451进行通信。

　　CH451芯片连线简单，一片CH451仅需要4根信号线就可以实现。4根信号线包括：串行数据输入线DIN、串行数据时钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。每增加一片CH451只需要增加一根串行数据加载线即可。在率值配料硬件系统中应用2片CH451进行并行级联，一片用来直接驱动6个共阴极数码管和读取8个按钮信息，另一片用来驱动24个发光二极管。硬件电路如图2所示。

　　尽管AVR自带SPI接口，但是考虑到CH451并不是真正意义上的SPI接口，它只是具有硬件实现的高速4线串行接口，所以必须用软件模拟的方式对CH451进行控制。

　　软件设计

　　AVR的集成开发环境种类比较多，如ICCAVR、WINAVR、BASCOM-AVR、IAR、CodeVisionAVR等，因此造成程序之间难以完全兼容，这也是目前开发的一个缺点。这里选择ICCAVR作为开发环境，应用C语言来实现程序。因为ICCAVR在我国有广泛的使用者，用C语言进行软件开发可以很好地实现代码的可读性和移植性，大幅度加快开发进度。

　　CH451具有硬件实现的高速4线串行接口，包括4个信号线：串行数据输入线DIN、串行数据时钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。启用键盘扫描功能时序图如图3示

　　由图3可知，DIN、DCLK、LOAD作为CH451的输入其默认为高电平，DOUT作为CH451的输出其默认也是高电平。由此，需对AMEG16单片机I／O口初始化。需要注意，AVR单片机I／O口与MCS-51单片机I／O口不同。AVR单片机是标准双向口，复位时所有端口处于没有上拉电阻的输入状态。因此，在使用AVR单片机之前一定要根据引脚功能定义相对应的端口初始化，否则端口很可能在用做输出时不能正常工作(复位后默认为输入状态)。

　　这4根信号线虽然与SPI总线方式类似，但是不能用AMEG32自带的SPI接口来对CH451进行控制，因为这不符合时序要求。

　　软件设计包括CH451的初始化、显示和读按键3部分。初始化包括对CH451的设置，如开显示、键盘功能、设置BCD译码方式等。显示部分对6个数码管分时轮流显示，通过加载字数据命令来显示每个数码管的数字。读按键则是加载CH451的读取按键代码命令。单片机可以通过查询或者外部中断方式来读取。

　　须注意的问题是：由于CH451驱动数码管或者LED的电流较大，会在电源|稳压器上产生较大的毛刺电压，所以如果电源线或者地线的pcb(印

制电路板)布线不合理，将有可能影响单片机或者CH451的稳定性。建议不要使用CH451的RTSI功能，在RTSI与地之间加1 000 pF电容。另外，如果由标准MCS-51单片机的I／O引脚对CH451进行较远距离的驱动，通常要加强MCS-51单片机的I／O的上拉能力，以便在远距离传输时保持较好的数字信号波形。对于强干扰应用环境，可以定期对CH451进行刷新，包括重新设定系统参数、重新设定显示参数、重新设定闪烁控制、重新加载各个显示数据。