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：

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　10000a2a1a0

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　DPXXXd3d2d1d0

　　(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:

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　11001a2a1a0

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　DPXXXd3d2d1d0

　　(3)下载数据但不译码

　　该指令的格式如下：

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　10010a2a1a0

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　DPABCDEFG

　　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:

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　10001000

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　d8d7d6d5d4d3d2d1

　　(5)读键盘数据指令15H

　　该指令的格式如下：

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　00010101

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　d7d6d5d4d3d2d1d0

　　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。

　　

 

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　　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