可编程数码管/键盘串行接口芯片HD7279A的原理与应用

摘要：HA7279A是一种智能键盘和LED专用控制芯片，它带有串行接口，可同时驱动８位共阴式数码管或64只独立LED。文中详述了该芯片的工作原理、工作时序及控制指令，给出了HD7279A与CPU的实际接口电路及设计程序，同时指出了实际应用中的一些注意事项。 关键词：HD7279A；工作时序；接口电路 １ 主要特性 ＨＤ７２７９Ａ是比高公司生产的单片具有串行接口、可同时驱动８位共阴式数码管（或６４只独立ＬＥＤ）的智能显示驱动芯片，该芯片同时可连接多达６４键的键盘矩阵，一片即可完成ＬＥＤ显示及键盘接口的全部功能。ＨＤ７２７９Ａ和微处理器之间采用串行接口，其接口和外围电路比较简单，且占用口线少，加之它具有较高的性能价格比，因此，在微型控制器、智能仪表、控制面板和家用电器等领域获得了日益广泛的应用。 ＨＤ７２７９Ａ的主要特点如下： ●带有串行接口，无需外围元件便可直接驱动ＬＥＤ； ●各位可独立控制译码／不译码、消隐和闪烁等属性； ●具有（循环）左移／（循环）右移指令； ●具有段寻址指令，可方便地用来控制独立的ＬＥＤ显示管； ●６４键键盘控制器内含去抖动电路。 ２　引脚说明 ＨＤ７２７９Ａ一共有２８个引脚，各引脚的主要功能如下： ＲＥＳＥＴ：复位端。当该端由低电平变成高电平，并保持２５ｍｓ后，复位过程结束。通常，该端接＋５Ｖ电源； ＤＩＧ０～ＤＩＧ７：８个ＬＥＤ管的位驱动输出端； ＳＡ～ＳＧ：ＬＥＤ数码管的Ａ段～Ｇ段的输出端； ＤＰ：小数点的驱动输出端； ＲＣ：外接振荡元件连接端，其中电阻的典型值为１．５ｋΩ电容的典型值为１５ｐＦ。 ＨＤ７２７９Ａ与微处理器仅需４条接口线，其中ＣＳ为片选信号（低电平有效）。ＤＡＴＡ为串行数据端，当向ＨＤ７２７９Ａ发送数据时，ＤＡＴＡ为输入端；当ＨＤ７２７９Ａ输出键盘代码时，ＤＡＴＡ为输出端。ＣＬＫ为数据串行传送的同步时钟输入端，时钟的上升沿表示数据有效。ＫＥＹ为按键信号输出端，该端在无键按下时为高电平；而在有键按下时变为低电平，并一直保持到按键释放为止。 ３　控制指令和接口时序 ＨＤ７２７９Ａ的控制指令分为纯指令和带有数据的指令两大类，以下分别给予介绍。 ３．１ 纯指令 ＨＤ７２７９Ａ控制指令中的纯指令有复位（清除）指令Ａ４Ｈ、左移指令Ａ１Ｈ和右移指令Ａ０Ｈ。其中，复位（清除）指令Ａ４Ｈ用于清除所有的显示，同时清除所有设置的字符消隐和闪烁等属性。执行该指令后，芯片所处的状态与系统上电后所处的状态一样。左移指令Ａ１Ｈ可使所有的显示自右向左（从第１位向第８位）移动一位（包括处于消隐状态的显示位），但对各位所设置的消隐及闪烁属性不起作用。右移指令Ａ０Ｈ与左移指令类似，但所做移动为自左向右（从第８位向第１位）移动，移动后，最左边一位为空。 ３．２ 带有数据的指令 带有数据的指令包括以下５种： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 a2 a1 a0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DP X X X d3 d2 d1 d0 (１）下载数据且按方式０译码 这种指令的格式为： 该命令由二字节组成，前半部分为指令，其中ａ２～ａ０为位地址，ｄ０～ｄ３为数据，收到此指令时，ＨＤ７２７９Ａ将按照以下规则（译码方式０）进行译码。即： ００００：显示０ ； １００１：显示９ １０１０：显示 －； １１１１：显示空白 (２）下载数据且按方式１译码 此指令与上一条指令基本相同，所不同的只是译码方式。该指令的译码方式为：ｄ０～ｄ３的值对应于０～９和Ａ～Ｆ。格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 0 0 1 a2 a1 a0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DP X X X d3 d2 d1 d0 (３）下载数据但不译码 该指令的格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 1 0 a2 a1 a0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DP A B C D E F G 在该指令格式中，ａ２，ａ１，ａ０为位地址，Ａ～Ｇ和ＤＰ为显示数据，分别对应７段ＬＥＤ数码管的各段。当相应的数据位为１时，该段点亮，否则，该段不亮。实际上，此指令是比较灵活的，设计时可以通过造字形表来显示用户所需的字符。 （４)闪烁控制８８Ｈ 此命令用于控制各个数码管的闪烁属性，ｄ１～ｄ８分别对应数码管１～８。在相应的各位中０表示闪烁，１表示不闪烁。开机后的缺省状态为各位均不闪烁。具体指令格式如下: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 1 0 0 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 (５)读键盘数据指令１５Ｈ 该指令的格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 1 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 该指令主要用于从ＨＤ７２７９Ａ读出当前的按键代码。与其它指令不同的是，此命令的前一个字节０００１０１０１Ｂ为微控制器传送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，而后一个字节ｄ０～ｄ７才是ＨＤ７２７９Ａ返回的按键代码，该代码的具体范围是０～３ＦＨ（当无键按下时，为０ｘＦＦ）。 当ＨＤ７２７９Ａ检测到有效按键时，ＫＥＹ引脚从高电平变为低电平，并一直保持到按键结束。在此期间，如果ＨＤ７２７９Ａ接收到“读键盘数据指令”，则输出当前按键的键盘代码；而如果在接收到“读键盘指令”时没有有效按键被按下时，ＨＤ７２７９Ａ则输出ＦＦＨ（１１１１１１１１Ｂ）。 ３．３ 串行接口时序 综上所述在ＨＤ７２７９Ａ的指令结构类型中不带数据的纯指令的指令宽度为８ＢＩＴ，即微处理器需发送８个ＣＬＫ脉冲。而带有数据的指令宽度为１６ＢＩＴ，即微处理器需发送１６个ＣＬＫ脉冲。但其中的读取键盘数据指令宽度也是１６ＢＩＴ的前８个ＢＩＴ为微处理器发送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，后８个ＢＩＴ为ＨＤ７２７９Ａ返回的键盘代码。执行此指令时，ＨＤ７２７９Ａ的ＤＡＴＡ端在第９个ＣＬＫ脉冲的上升沿变为输出状态，并于第１６个脉冲的下降沿恢复为输入状态，以等待接收下一个指令。图１是ＨＤ７２２９Ａ的３种指令接口时序图。 图2 ４ ＨＤ７２７９Ａ的应用 ４．１ 硬件电路 ＨＤ７２７９Ａ的典型应用电路如图２所示，使用时ＨＤ７２７９Ａ应连接共阴式数码管，无需用到的键盘和数码管可以不连接。如果不用键盘，则典型电路图中连接到键盘的８只１０ｋΩ电阻和８只１００ｋΩ下拉电阻均可以省去。而如果使用键盘，则电路中的８只１００ｋΩ下拉电阻则不能省略。除非不接入数码管，否则连接至ＤＰ及ＳＡ～ＳＧ的８只２００Ω电阻也不能省去。 ４．２ 软件编程 通过下面的一些子程序可对键盘进行监视，并在有键按下时读取按键代码，以便调用显示程序将该键值显示在ＬＥＤ显示器上。在图２所示的接口电路中，ＨＤ７２７９Ａ的外接振荡元件可使用典型值。ＡＴ８９Ｃ５１的晶振频率为６ＭＨｚ。 如果将Ｐ１．０接到ＣＳ，Ｐ１．１接到ＣＬＫ，Ｐ１．２接到ＤＡＴＡ，而将Ｐ１．３接ＫＥＹ，那么，其具体的软件程序代码如下： （１) 发送一字节子程序：（发送数存于Ａ中) ＳＴＦＳ： ＭＯＶ Ｒ７，＃０８Ｈ ＬＰ１： ＲＬＣ Ａ ＭＯＶ Ｐ１．２，Ｃ ＳＥＴＢ Ｐ１．１ ＭＯＶ Ｒ６＃０２Ｈ ＬＰ２： ＤＪＮＺ Ｒ６， ＬＰ２ ；延时８μｓ ＣＬＲ Ｐ１．１ ＭＯＶ Ｒ６， ＃０２Ｈ ＬＰ３：ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延时８μｓ ＤＪＮＺ Ｒ７,ＬＰ１ ＲＥＴ (２）接收一字节子程序：（接收字符存于Ａ中） ＳＴＪＳ: ＭＯＶ Ｒ７,＃０８Ｈ ＬＰ１：ＳＥＴＢ Ｐ１．１ ＳＥＴＢ Ｐ１．２ ＭＯＶ Ｒ６,＃０２Ｈ ＬＰ２: ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ２ ；延时８μｓ ＭＯＶ Ｃ， Ｐ１．２ ＲＬＣ Ａ ＣＬＲ Ｐ１．１ ＭＯＶ Ｒ６，＃０１Ｈ ＬＰ３： ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延时 ＤＪＮＺ Ｒ７,ＬＰ１ ＲＥＴ （３）显示程序（采用下载数据但不译码方式，其字形表由用户根据需要和硬件连线来确定，指令码为９０～９７）： ＤＴＲ: ＭＯＶ Ｒ５，＃０５Ｈ ＭＯＶ Ｒ０，＃４０Ｈ ＭＯＶ Ｒ１，＃９５Ｈ ＬＰ１： ＣＬＲ Ｐ１．０ （ＣＳ＝０） ＭＯＶ Ｒ６,＃０ＣＨ ＬＰ２: ＤＪＮＺ Ｒ６，ＬＰ２ ；延时５０μｓ ＭＯＶ Ａ，Ｒ１ ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；发指令 ＭＯＶ Ｒ６，＃０４Ｈ ＬＰ３： ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延时２５μｓ ＭＯＶ Ａ,＠Ｒ０ ＡＤＤ Ａ,＃０ＤＨ ＭＯＶＣ Ａ,＠Ａ＋ＰＣ ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；发显示代码 ＭＯＶ Ｒ６,＃０２Ｈ ＬＰ４: ＤＪＮＺ Ｒ６，ＬＰ４ ；延时８μｓ ＳＥＴＢ Ｐ１．０ ；ＣＳ＝１ ＩＮＣ Ｒ０ ＤＥＣ Ｒ１ ＤＪＮＺ Ｒ５，ＬＰ１ ＲＥＴ ＴＡＢ ＤＢ ７ＥＨ，３０Ｈ，６ＤＨ，７９Ｈ，３３Ｈ，５ＢＨ，５ＦＨ，７０Ｈ，７ＦＨ，７ＢＨ， ＤＢ ７７Ｈ，１ＦＨ，４ＥＨ，３ＤＨ，４ＦＨ，４７Ｈ，００Ｈ，６７Ｈ （４) 读键值子程序：所读的键值保存在Ａ、Ｂ单元中，其值与按键在键盘中的位置及硬件连线有关。 ＳＴ： ＡＣＡＬＬ ＫＥＹ１ ＣＪＮＥ Ａ,＃０ＦＦＨ,ＬＰ１ ＣＬＲ ００Ｈ ＲＥＴ ＬＰ１: ＪＢ ００Ｈ，ＬＰ２ ＳＥＴＢ ００Ｈ ＲＥＴ ＬＰ２： ＭＯＶ Ｂ, ＃ＦＦＨ ＲＥＴ ＫＥＹ１:ＣＬＲ Ｐ１．０ ；ＣＳ＝０ ＭＯＶ Ｒ６，＃０ＣＨ ＬＰ１： ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ１ ；延时５０μｓ ＭＯＶ Ａ＃１５Ｈ ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；发指令 ＭＯＶ Ｒ６,＃０６Ｈ ＬＰ２ ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ２ ；延时２５μｓ ＡＣＡＬＬ ＳＴＪＳ ；读键值 ＭＯＶ Ｂ, Ａ ＳＥＴＢ Ｐ１．０ ；ＣＳ＝１ ＲＥＴ