可編程數(shù)碼管/鍵盤串行接口芯片HD7279A的原理與應(yīng)用

摘要：HA7279A是一種智能鍵盤和LED專用控制芯片，它帶有串行接口，可同時驅(qū)動８位共陰式數(shù)碼管或64只獨立LED。文中詳述了該芯片的工作原理、工作時序及控制指令，給出了HD7279A與CPU的實際接口電路及設(shè)計程序，同時指出了實際應(yīng)用中的一些注意事項。

１ 主要特性

ＨＤ７２７９Ａ是比高公司生產(chǎn)的單片具有串行接口、可同時驅(qū)動８位共陰式數(shù)碼管（或６４只獨立ＬＥＤ）的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時可連接多達６４鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成ＬＥＤ顯示及鍵盤接口的全部功能。ＨＤ７２７９Ａ和微處理器之間采用串行接口，其接口和外圍電路比較簡單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價格比，因此，在微型控制器、智能儀表、控制面板和家用電器等領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。

ＨＤ７２７９Ａ的主要特點如下：

●帶有串行接口，無需外圍元件便可直接驅(qū)動ＬＥＤ；

●各位可獨立控制譯碼／不譯碼、消隱和閃爍等屬性；

●具有（循環(huán)）左移／（循環(huán)）右移指令；

●具有段尋址指令，可方便地用來控制獨立的ＬＥＤ顯示管；

●６４鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動電路。

２　引腳說明

ＨＤ７２７９Ａ一共有２８個引腳，各引腳的主要功能如下：

ＲＥＳＥＴ：復(fù)位端。當該端由低電平變成高電平，并保持２５ｍｓ后，復(fù)位過程結(jié)束。通常，該端接＋５Ｖ電源；

ＤＩＧ０～ＤＩＧ７：８個ＬＥＤ管的位驅(qū)動輸出端；

ＳＡ～ＳＧ：ＬＥＤ數(shù)碼管的Ａ段～Ｇ段的輸出端；

ＤＰ：小數(shù)點的驅(qū)動輸出端；

ＲＣ：外接振蕩元件連接端，其中電阻的典型值為１．５ｋΩ?電容的典型值為１５ｐＦ。

ＨＤ７２７９Ａ與微處理器僅需４條接口線，其中ＣＳ為片選信號（低電平有效）。ＤＡＴＡ為串行數(shù)據(jù)端，當向ＨＤ７２７９Ａ發(fā)送數(shù)據(jù)時，ＤＡＴＡ為輸入端；當ＨＤ７２７９Ａ輸出鍵盤代碼時，ＤＡＴＡ為輸出端。ＣＬＫ為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿表示數(shù)據(jù)有效。ＫＥＹ為按鍵信號輸出端，該端在無鍵按下時為高電平；而在有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，并一直保持到按鍵釋放為止。

３　控制指令和接口時序

ＨＤ７２７９Ａ的控制指令分為純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令兩大類，以下分別給予介紹。

３．１ 純指令

ＨＤ７２７９Ａ控制指令中的純指令有復(fù)位（清除）指令Ａ４Ｈ、左移指令Ａ１Ｈ和右移指令Ａ０Ｈ。其中，復(fù)位（清除）指令Ａ４Ｈ用于清除所有的顯示，同時清除所有設(shè)置的字符消隱和閃爍等屬性。執(zhí)行該指令后，芯片所處的狀態(tài)與系統(tǒng)上電后所處的狀態(tài)一樣。左移指令Ａ１Ｈ可使所有的顯示自右向左（從第１位向第８位）移動一位（包括處于消隱狀態(tài)的顯示位），但對各位所設(shè)置的消隱及閃爍屬性不起作用。右移指令Ａ０Ｈ與左移指令類似，但所做移動為自左向右（從第８位向第１位）移動，移動后，最左邊一位為空。

３．２ 帶有數(shù)據(jù)的指令

帶有數(shù)據(jù)的指令包括以下５種：

(１）下載數(shù)據(jù)且按方式０譯碼

這種指令的格式為：

該命令由二字節(jié)組成，前半部分為指令，其中ａ２～ａ０為位地址，ｄ０～ｄ３為數(shù)據(jù)，收到此指令時，ＨＤ７２７９Ａ將按照以下規(guī)則（譯碼方式０）進行譯碼。即：

００００：顯示０ ； １００１：顯示９

１０１０：顯示 －； １１１１：顯示空白

(２）下載數(shù)據(jù)且按方式１譯碼

此指令與上一條指令基本相同，所不同的只是譯碼方式。該指令的譯碼方式為：ｄ０～ｄ３的值對應(yīng)于０～９和Ａ～Ｆ。格式如下:

(３）下載數(shù)據(jù)但不譯碼

該指令的格式如下：

在該指令格式中，ａ２，ａ１，ａ０為位地址，Ａ～Ｇ和ＤＰ為顯示數(shù)據(jù)，分別對應(yīng)７段ＬＥＤ數(shù)碼管的各段。當相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為１時，該段點亮，否則，該段不亮。實際上，此指令是比較靈活的，設(shè)計時可以通過造字形表來顯示用戶所需的字符。

（４)閃爍控制８８Ｈ

此命令用于控制各個數(shù)碼管的閃爍屬性，ｄ１～ｄ８分別對應(yīng)數(shù)碼管１～８。在相應(yīng)的各位中?０表示閃爍，１表示不閃爍。開機后的缺省狀態(tài)為各位均不閃爍。具體指令格式如下:

(５)讀鍵盤數(shù)據(jù)指令１５Ｈ

該指令的格式如下：

該指令主要用于從ＨＤ７２７９Ａ讀出當前的按鍵代碼。與其它指令不同的是，此命令的前一個字節(jié)０００１０１０１Ｂ為微控制器傳送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，而后一個字節(jié)ｄ０～ｄ７才是ＨＤ７２７９Ａ返回的按鍵代碼，該代碼的具體范圍是０～３ＦＨ（當無鍵按下時，為０ｘＦＦ）。

當ＨＤ７２７９Ａ檢測到有效按鍵時，ＫＥＹ引腳從高電平變?yōu)榈碗娖剑⒁恢北３值桨存I結(jié)束。在此期間，如果ＨＤ７２７９Ａ接收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”，則輸出當前按鍵的鍵盤代碼；而如果在接收到“讀鍵盤指令”時沒有有效按鍵被按下時，ＨＤ７２７９Ａ則輸出ＦＦＨ（１１１１１１１１Ｂ）。

３．３ 串行接口時序

綜上所述?在ＨＤ７２７９Ａ的指令結(jié)構(gòu)類型中?不帶數(shù)據(jù)的純指令的指令寬度為８ＢＩＴ，即微處理器需發(fā)送８個ＣＬＫ脈沖。而帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為１６ＢＩＴ，即微處理器需發(fā)送１６個ＣＬＫ脈沖。但其中的讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令?寬度也是１６ＢＩＴ?的前８個ＢＩＴ為微處理器發(fā)送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，后８個ＢＩＴ為ＨＤ７２７９Ａ返回的鍵盤代碼。執(zhí)行此指令時，ＨＤ７２７９Ａ的ＤＡＴＡ端在第９個ＣＬＫ脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并于第１６個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，以等待接收下一個指令。圖１是ＨＤ７２２９Ａ的３種指令接口時序圖。

圖2

４ ＨＤ７２７９Ａ的應(yīng)用

４．１ 硬件電路

ＨＤ７２７９Ａ的典型應(yīng)用電路如圖２所示，使用時ＨＤ７２７９Ａ應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。如果不用鍵盤，則典型電路圖中連接到鍵盤的８只１０ｋΩ電阻和８只１００ｋΩ下拉電阻均可以省去。而如果使用鍵盤，則電路中的８只１００ｋΩ下拉電阻則不能省略。除非不接入數(shù)碼管，否則連接至ＤＰ及ＳＡ～ＳＧ的８只２００Ω電阻也不能省去。

４．２ 軟件編程

通過下面的一些子程序可對鍵盤進行監(jiān)視，并在有鍵按下時讀取按鍵代碼，以便調(diào)用顯示程序?qū)⒃撴I值顯示在ＬＥＤ顯示器上。在圖２所示的接口電路中，ＨＤ７２７９Ａ的外接振蕩元件可使用典型值。ＡＴ８９Ｃ５１的晶振頻率為６ＭＨｚ。

如果將Ｐ１．０接到ＣＳ，Ｐ１．１接到ＣＬＫ，Ｐ１．２接到ＤＡＴＡ，而將Ｐ１．３接ＫＥＹ，那么，其具體的軟件程序代碼如下：

（１) 發(fā)送一字節(jié)子程序：（發(fā)送數(shù)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 ；延時８μｓ

ＣＬＲ Ｐ１．１

ＭＯＶ Ｒ６， ＃０２Ｈ

ＬＰ３：ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延時８μｓ

ＤＪＮＺ Ｒ７,ＬＰ１

ＲＥＴ

(２）接收一字節(jié)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 ；延時８μｓ

ＭＯＶ Ｃ， Ｐ１．２

ＲＬＣ Ａ

ＣＬＲ Ｐ１．１

ＭＯＶ Ｒ６，＃０１Ｈ

ＬＰ３： ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延時

ＤＪＮＺ Ｒ７,ＬＰ１

ＲＥＴ

（３）顯示程序（采用下載數(shù)據(jù)但不譯碼方式，其字形表由用戶根據(jù)需要和硬件連線來確定，指令碼為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 ；延時５０μｓ

ＭＯＶ Ａ，Ｒ１

ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；發(fā)指令

ＭＯＶ Ｒ６，＃０４Ｈ

ＬＰ３： ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ３ ；延時２５μｓ

ＭＯＶ Ａ,＠Ｒ０

ＡＤＤ Ａ,＃０ＤＨ

ＭＯＶＣ Ａ,＠Ａ＋ＰＣ

ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；發(fā)顯示代碼

ＭＯＶ Ｒ６,＃０２Ｈ

ＬＰ４: ＤＪＮＺ Ｒ６，ＬＰ４ ；延時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) 讀鍵值子程序：所讀的鍵值保存在Ａ、Ｂ單元中，其值與按鍵在鍵盤中的位置及硬件連線有關(guān)。

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 ；延時５０μｓ

ＭＯＶ Ａ?＃１５Ｈ

ＡＣＡＬＬ ＳＴＦＳ ；發(fā)指令

ＭＯＶ Ｒ６,＃０６Ｈ

ＬＰ２? ＤＪＮＺ Ｒ６,ＬＰ２ ；延時２５μｓ

ＡＣＡＬＬ ＳＴＪＳ ；讀鍵值

ＭＯＶ Ｂ, Ａ

ＳＥＴＢ Ｐ１．０ ；ＣＳ＝１

ＲＥＴ