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。

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煹缛莸牡湫椭滴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：

(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:

(３）下载数据但不译码 [p]

该指令的格式如下：

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。在相应的各位中煟氨硎旧了福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:

(５)读键盘数据指令１５Ｈ

该指令的格式如下：

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

综上所述熢冢龋模罚玻罚梗恋闹噶罱峁估嘈椭孝煵淮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熆矶纫彩牵保叮拢桑裕牭那埃父觯拢桑晕微处理器发送到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煟＃埃玻

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 [p]

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煟＃保担

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