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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(shí)驅(qū)動(dòng)８位共陰式數(shù)碼管或64只獨(dú)立LED。文中詳述了該芯片的工作原理、工作時(shí)序及控制指令，給出了HD7279A與CPU的實(shí)際接口電路及設(shè)計(jì)程序，同時(shí)指出了實(shí)際應(yīng)用中的一些注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：HD7279A；工作時(shí)序；接口電路
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(shí)驅(qū)動(dòng)８位共陰式數(shù)碼管（或６４只獨(dú)立ＬＥＤ）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)可連接多達(dá)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(jiǎn)單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價(jià)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(diǎn)如下：
●帶有串行接口，無需外圍元件便可直接驅(qū)動(dòng)ＬＥＤ；
●各位可獨(dú)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(dú)立的ＬＥＤ顯示管；
●６４鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路。
２引腳說明
ＨＤ７２７９Ａ一共有２８?jìng)�(gè)引腳，各引腳的主要功能如下：
ＲＥＳＥＴ：復(fù)位端。當(dāng)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?jìng)�(gè)ＬＥＤ管的位驅(qū)動(dòng)輸出端；
ＳＡ～ＳＧ：ＬＥＤ數(shù)碼管的Ａ段～Ｇ段的輸出端；
ＤＰ：小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)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(hào)（低電平有效）。ＤＡＴＡ為串行數(shù)據(jù)端，當(dāng)向ＨＤ７２７９Ａ發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，ＤＡＴＡ為輸入端；當(dāng)ＨＤ７２７９Ａ輸出鍵盤代碼時(shí)，ＤＡＴＡ為輸出端。ＣＬＫ為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘的上升沿表示數(shù)據(jù)有效。ＫＥＹ為按鍵信號(hào)輸出端，該端在無鍵按下時(shí)為高電平；而在有鍵按下時(shí)變?yōu)榈碗娖剑⒁恢北３值桨存I釋放為止。
３控制指令和接口時(shí)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(shí)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(dòng)一位（包括處于消隱狀態(tài)的顯示位），但對(duì)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(dòng)為自左向右（從第８位向第１位）移動(dòng)，移動(dòng)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：
D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(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(shí)，ＨＤ７２７９Ａ將按照以下規(guī)則（譯碼方式０）進(jìn)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(duì)應(yīng)于０～９和Ａ～Ｆ。格式如下:
D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(３）下載數(shù)據(jù)但不譯碼
該指令的格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D010010a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPABCDEFG
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(duì)應(yīng)７段ＬＥＤ數(shù)碼管的各段。當(dāng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為１時(shí)，該段點(diǎn)亮，否則，該段不亮。實(shí)際上，此指令是比較靈活的，設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)數(shù)碼管的閃爍屬性，ｄ１～ｄ８分別對(duì)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(jī)后的缺省狀態(tài)為各位均不閃爍。具體指令格式如下:
D7D6D5D4D3D2D1D010001000D7D6D5D4D3D2D1D0d8d7d6d5d4d3d2d1
(５)讀鍵盤數(shù)據(jù)指令１５Ｈ
該指令的格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D000010101D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0
該指令主要用于從ＨＤ７２７９Ａ讀出當(dāng)前的按鍵代碼。與其它指令不同的是，此命令的前一個(gè)字節(jié)０００１０１０１Ｂ為微控制器傳送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，而后一個(gè)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(dāng)無鍵按下時(shí)，為０ｘＦＦ）。
當(dāng)ＨＤ７２７９Ａ檢測(cè)到有效按鍵時(shí)，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(dāng)前按鍵的鍵盤代碼；而如果在接收到“讀鍵盤指令”時(shí)沒有有效按鍵被按下時(shí)，ＨＤ７２７９Ａ則輸出ＦＦＨ（１１１１１１１１Ｂ）。
３．３串行接口時(shí)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?jìng)�(gè)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(gè)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?jìng)�(gè)ＢＩＴ為微處理器發(fā)送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，后８?jìng)�(gè)ＢＩＴ為ＨＤ７２７９Ａ返回的鍵盤代碼。執(zhí)行此指令時(shí)，ＨＤ７２７９Ａ的ＤＡＴＡ端在第９個(gè)ＣＬＫ脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并于第１６個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，以等待接收下一個(gè)指令。圖１是ＨＤ７２２９Ａ的３種指令接口時(shí)序圖。
圖2
４ＨＤ７２７９Ａ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(shí)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(duì)鍵盤進(jìn)行監(jiān)視，并在有鍵按下時(shí)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：ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＲＬＣＡ
ＭＯＶＰ１．２，Ｃ
ＳＥＴＢＰ１．１
ＭＯＶＲ６?＃０２Ｈ
ＬＰ２：ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ２；延時(shí)８μｓ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０２Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時(shí)８μｓ
ＤＪＮＺＲ７,ＬＰ１
ＲＥＴ
(２）接收一字節(jié)子程序：（接收字符存于Ａ中）
ＳＴＪＳ:ＭＯＶＲ７,＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＳＥＴＢＰ１．１
ＳＥＴＢＰ１．２
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ２:ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延時(shí)８μｓ
ＭＯＶＣ，Ｐ１．２
ＲＬＣＡ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０１Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時(shí)
ＤＪＮＺＲ７,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:ＭＯＶＲ５，＃０５Ｈ
ＭＯＶＲ０，＃４０Ｈ
ＭＯＶＲ１，＃９５Ｈ
ＬＰ１：ＣＬＲＰ１．０（ＣＳ＝０）
ＭＯＶＲ６,＃０ＣＨ
ＬＰ２:ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ２；延時(shí)５０μｓ
ＭＯＶＡ，Ｒ１
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發(fā)指令
ＭＯＶＲ６，＃０４Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時(shí)２５μｓ
ＭＯＶＡ,＠Ｒ０
ＡＤＤＡ,＃０ＤＨ
ＭＯＶＣＡ,＠Ａ＋ＰＣ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發(fā)顯示代碼
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ４:ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ４；延時(shí)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)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：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；延時(shí)５０μｓ
ＭＯＶＡ?＃１５Ｈ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發(fā)指令
ＭＯＶＲ６,＃０６Ｈ
ＬＰ２?ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延時(shí)２５μｓ
ＡＣＡＬＬＳＴＪＳ；讀鍵值
ＭＯＶＢ,Ａ
ＳＥＴＢＰ１．０；ＣＳ＝１
ＲＥＴ
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