等离子彩电微控制电路原理分析

　　PDP彩电微控制器电路基本组成框图如下图所示。从图中可以看出，微控制器电路主要由MCU及工作条件电路（供电、复位、振荡电路）、遥控接收电路、按键输入电路、EEPROM数据存储器、Flash程序存储器、开关量控制电路（输出高低电平）、模拟量控制电路（输出PWM脉冲信号）、I2C总线（并行总线、串行总线、SPI总线）控制电路等组成。下面简要进行介绍。

　　

　　1．MCU和存储器

　　PDP彩电中大都采用以51单片机为内核的微控制器，它把可开发的资源（ROM、I/O接口等）全部提供给彩电生产厂家，厂家可根据应用的需要来设计接口和编制程序，因此适应性较强，应用较广泛。

　　下图所示是MCU硬件组成框图。由图可见，一个最基本的MCU主要由以下几部分组成：

　　（1）CPU:CPU在微控制器中起着核心作用，微控制器的所有操作动作指令的接收和执行指令、各种控制功能、辅助功能都是在CPU的管理下进行的。同时，CPU还要担任各种运算工作。

　　（2）存储器：MCU内部的存储器包括两个部分：

　　①随机存储器RAM：用来存储程序运行时的中间数据，在微控制器工作过程中，这些数据可能被改写，所以RAM中存放的内容是随时可以改变的。需要说明的是，彩电关机断电后，RAM存储的数据会消失。

　　②只读存储器ROM：用来存储程序和固定数据。所谓程序就是根据所要解决问题的要求，应用指令系统中包含的指令，编成的一组有次序的指令集合。所谓数据就是MCU工作过程中的信息、变量、参数、表格等。当彩电关机断电后，ROM存储的程序和数据不会消失。

　　（3）输入/输出（1/O）接口：输入/输出接口电路是指CPU与外部电路、设备之间的连接通道及有关的控制电路。由于外部电路和设备的电平大小、数据格式、运行速度、工作方式等均不统一，一般情况是不能与CPU相兼容的（即不能直接与CPU连接）。这些外部电路和设备只有通过输入/输出接口，相互之间才能进行信息传输、交流，使CPU与外部电路和设备协调工作。输入/输出接口的种类繁多，不同的外部电路和设备需要相应的输入/输出接口电路，可利用编制程序的方法具体确定接口的工作方式、功能和工作状态。

　　输入/输出接口可分成以下三大类：

　　①并行输入/输出接口：每根引线可灵活地选做输入引线或输出引线。有些输入/输出引线适合直接与其他电路相连，有些接口能够提供足够大的驱动电流。在PDP彩电中，开关量控制脚和模拟量控制脚都是并行输入/输出端口。另外，有些MCU允许输入/输出接口作为系统并行总线来使用，以扩展并行总线存储器和接口芯片。

　　②串行输入/输出接口：是最简单的电气接口，与外部电路和设备进行串行通信时，只需使用很少的信号线。在PDP彩电中，串行输入/输出接口主要有IIC串行总线接口（挂接EEPROM数据存储器和其他具有IIC总线接口的IC）和SPI总线串行总线接口（挂接具有SPI接口的Flash程序存储器）两种类型。

　　（4）定时器/计数器：在MCU的许多应用中，往往需要进行精确的定时和产生方波信号，这由定时器/计数器来完成。有的定时器还具有自动重新加载的功能，使用更加灵活方便，很容易产生一个可编程的时钟。当工作在计数器方式时，可从指定的输入端输入脉冲，对其进行计数运算。

　　（5）系统总线：MCU的各个基本电路之间通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）连接在一起，再通过并行输入/输出接口与MCU外部的电路联系。

　　

　　2．MCU的工作条件

　　MCU要正常工作，必须供电、复位、振荡正常。

　　（1）供电电路：PDP彩电MCU的供电由电源电路提供，供电电压约3～5V。该电压应为不受控电压，即彩电进入待机状态时，供电电压不能丢失；否则，彩电将不能被再次唤醒。

　　（2）复位电路：复位电路的作用是：使MCU在获得供电的瞬间，由初始状态开始工作，若MCU内的RAM随机存储器、记数器等电路获得供电后不经复位便开始工作，可能会因某种干扰导致MCU因程序错乱而不能正常工作。为此，MCU需要设置复位电路。复位电路由专门的电路（集成电路或分立元器件）组成，有些MCU采用高电平复位（即通电瞬间给MCU的复位端加入一高电平信号，正常工作时再转为低电平）：有些MCU采用低电平复位（即通电瞬间给MCU的复位端加入一低电平信号，正常工作时再转为高电平），由MCU的结构决定。

　　（3）振荡电路：MCU的一切工作都是在时钟脉冲作用下完成的，如存/取数据、模拟量存储等操作。只有在时钟脉冲的作用下，MCU才能井然有序地工作；否则，MCU不能正常工作。

　　MCU的振荡电路一般由外接的晶体、电容和MCU内电路共同组成。晶体的两脚和MCU的两个晶振脚相连；产生的时钟脉冲信号经MCU器内部分频器分频后，作为MCU正常工作的时钟信号。不同的MCU，所采用的晶体频率不尽相同。为了提高运行速度，晶振的频率一般高于10MHz。

　　3．遥控输入电路

　　红外接收放大器是置于电视机前面板上一个金属屏蔽罩中的独立组件，其内部设置了红外光敏二极管、高频放大、脉冲峰值检波和整形电路。红外光敏二极管能接收940nm的红外遥控信号，并经放大、带通滤波，取出脉冲编码调制信号（载频为38kHz）；再经脉冲峰值检波、低通滤波、脉冲整形处理后，形成脉冲编码指令信号，加到MCU的遥控输入脚，经MCU内部解码后，从MCU相关引脚输出控制信号，完成遥控器对电视机各种功能的遥控操作。

　　4．按键输入电路

　　按键是一些小的电子开关，作用就是使电路通与断，当按下开关时，按键开关接通，手松开后，按键开关断开。按不同的按键，会使MCU的按键输入脚获得不同的直流电压，据此，MCU就可以判断按压的是哪个功能键，然后根据该键的功能，对相关电路进行控制。

　　5．开关量控制电路

　　所谓MCU的开关量，就是输入到MCU或从MCU输出的高电平或低电平信号。MCU的开关量控制信号主要有AV/TV视频切换信号（输出）、VGA/YPbPr切换信号（输出）、S端子识别信号（输入）、静音控制信号（输出）、制式控制信号（输出）、待机控制信号（输出）等。

　　6．模拟量控制电路

　　MCU模拟量控制信号是指MCU输出的PWM脉冲信号，经外围RC等滤波电路滤波后，可转换为大小不同的直流电压，该直流电压再加到负载电路上，对负载进行控制。

　　MCU输出的模拟量控制信号主要有亮度控制信号、音量控制信号等。由于MCU-般设有IIC总线控制脚，很多控制信息均由MCU通过IIC总线进行控制，因此，可大大减少模拟量控制信号的数量，使控制电路大为简化。

　　7．IIC总线控制电路

　　（1）IIC总线控制电路：它是由飞利浦公司开发的一种总线系统，问世后迅速在家用电器等产品中得到了广泛的应用。MCU上的IIC总线由两根线组成：一根串行时钟线（SCL）和一根串行数据线（SDA）。MCU利用串行时钟线发出时钟信号，利用串行数据线发送或接收数据。

　　MCU是IIC总线系统的核心，IIC总线由MCU引出。

　　PDP彩电中很多需要由MCU控制的集成电路都可以挂接在IIC总线上，MCU通过IIC总线对这些电路进行控制。

　　（2）SPI总线电路：它是摩托罗拉公司推出的串行总线系统，可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信，以交换信息。在PDP彩电中，SPI总线主要挂接具有SPI接口的Flash程序存储器。

　　SPI总线接口一般使用四条线：串行时钟线SCK、MCU输入/Flash数据输出线SO、MCU输出/Flash数据输入线SI和低电平有效的Flash选择线CS（的反）。由于SPI系统总线一共只需四位数据和控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，提高设计的可靠性。

　　（3）并行总线电路：并行总线上传送的信息包括：

　　数据信息、地址信息、控制信息，因此，并行总线包含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（DataBus）、地址总线AB（AddressBus）和控制总线CB（ControlBus）。

　　数据总线DB用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，既可以把MCU的数据传送到并行接口电路（如并行Flash/闪速存储器、帧存储器等），也可以将外部的数据传送到MCU。数据总线的位数是MCU的一个重要指标，通常与MCU的字长一致。例如，PDP彩电的MCU字长是8bit，其数据总线宽度也是8bit（常用DO～D7表示）。

　　地址总线AB是专门用来传送地址的，由于地址只能从MCU传向外部并行接口电路，所以总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了MCU可直接寻址的内存空间大小。例如，若地址总线为16bit（常用AO～A17表示），则其最大可寻址空间为2的16次方=64KB；若地址总线为20bit（常用AO～A19表示），其可寻址空间为2的20次方=lMB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2的n次方B。

　　控制总线CB用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是MCU送往并行接口电路，如读／写（RD/WR）信号、片选（CS或CE）信号、地址锁存允许（ALE）信号等；也有的是其他部件反馈给MCU的，如中断申请信号、总线请求信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的。