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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：
D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(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:
D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(３）下载数据但不译码
该指令的格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D010010a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPABCDEFG
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:
D7D6D5D4D3D2D1D010001000D7D6D5D4D3D2D1D0d8d7d6d5d4d3d2d1
(５)读键盘数据指令１５Ｈ
该指令的格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D000010101D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0
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
４ＨＤ７２７９Ａ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：ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＲＬＣＡ
ＭＯＶＰ１．２，Ｃ
ＳＥＴＢＰ１．１
ＭＯＶＲ６?＃０２Ｈ
ＬＰ２：ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ２；延时８μｓ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０２Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延时８μｓ
ＤＪＮＺＲ７,ＬＰ１
ＲＥＴ
(２）接收一字节子程序：（接收字符存于Ａ中）
ＳＴＪＳ:ＭＯＶＲ７,＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＳＥＴＢＰ１．１
ＳＥＴＢＰ１．２
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ２:ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延时８μｓ
ＭＯＶＣ，Ｐ１．２
ＲＬＣＡ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０１Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延时
ＤＪＮＺＲ７,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:ＭＯＶＲ５，＃０５Ｈ
ＭＯＶＲ０，＃４０Ｈ
ＭＯＶＲ１，＃９５Ｈ
ＬＰ１：ＣＬＲＰ１．０（ＣＳ＝０）
ＭＯＶＲ６,＃０ＣＨ
ＬＰ２:ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ２；延时５０μｓ
ＭＯＶＡ，Ｒ１
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；发指令
ＭＯＶＲ６，＃０４Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延时２５μｓ
ＭＯＶＡ,＠Ｒ０
ＡＤＤＡ,＃０ＤＨ
ＭＯＶＣＡ,＠Ａ＋ＰＣ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；发显示代码
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ４:ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ４；延时８μｓ
ＳＥＴＢＰ１．０；ＣＳ＝１
ＩＮＣＲ０
ＤＥＣＲ１
ＤＪＮＺＲ５，ＬＰ１
ＲＥＴ
ＴＡＢＤＢ７ＥＨ，３０Ｈ，６ＤＨ，７９Ｈ，３３Ｈ，５ＢＨ，５ＦＨ，７０Ｈ，７ＦＨ，７ＢＨ，
ＤＢ７７Ｈ，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：ＡＣＡＬＬＫＥＹ１
ＣＪＮＥＡ,＃０ＦＦＨ,ＬＰ１
ＣＬＲ００Ｈ
ＲＥＴ
ＬＰ１:ＪＢ００Ｈ，ＬＰ２
ＳＥＴＢ００Ｈ
ＲＥＴ
ＬＰ２：ＭＯＶＢ,＃ＦＦＨ
ＲＥＴ
ＫＥＹ１:ＣＬＲＰ１．０；ＣＳ＝０
ＭＯＶＲ６，＃０ＣＨ
ＬＰ１：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ１；延时５０μｓ
ＭＯＶＡ?＃１５Ｈ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；发指令
ＭＯＶＲ６,＃０６Ｈ
ＬＰ２?ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延时２５μｓ
ＡＣＡＬＬＳＴＪＳ；读键值
ＭＯＶＢ,Ａ
ＳＥＴＢＰ１．０；ＣＳ＝１
ＲＥＴ
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