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可編程數碼管/鍵盤串行接口芯片HD7279A的原理與應用
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，可同時驅動８位共陰式數碼管或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計程序，同時指出了實際應用中的一些注意事項。關鍵詞：HD7279A；工作時序；接口電路
１主要特性
ＨＤ７２７９Ａ是比高公司生產的單片具有串行接口、可同時驅動８位共陰式數碼管（或６４只獨立ＬＥＤ）的智能顯示驅動芯片，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域獲得了日益廣泛的應用。
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）左移／（循環）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：復位端。當該端由低電平變成高電平，并保持２５ｍｓ后，復位過程結束。通常，該端接＋５Ｖ電源；
ＤＩＧ０～ＤＩＧ７：８個ＬＥＤ管的位驅動輸出端；
ＳＡ～ＳＧ：ＬＥＤ數碼管的Ａ段～Ｇ段的輸出端；
ＤＰ：小數點的驅動輸出端；
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為串行數據端，當向ＨＤ７２７９Ａ發送數據時，ＤＡＴＡ為輸入端；當ＨＤ７２７９Ａ輸出鍵盤代碼時，ＤＡＴＡ為輸出端。ＣＬＫ為數據串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿表示數據有效。ＫＥＹ為按鍵信號輸出端，該端在無鍵按下時為高電平；而在有鍵按下時變為低電平，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據的指令兩大類，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位（清除）指令Ａ４Ｈ、左移指令Ａ１Ｈ和右移指令Ａ０Ｈ。其中，復位（清除）指令Ａ４Ｈ用于清除所有的顯示，同時清除所有設置的字符消隱和閃爍等屬性。執行該指令后，芯片所處的狀態與系統上電后所處的狀態一樣。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（包括處于消隱狀態的顯示位），但對各位所設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帶有數據的指令
帶有數據的指令包括以下５種：
D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(１）下載數據且按方式０譯碼
這種指令的格式為：
該命令由二字節組成，前半部分為指令，其中ａ２～ａ０為位地址，ｄ０～ｄ３為數據，收到此指令時，ＨＤ７２７９Ａ將按照以下規則（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）下載數據且按方式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的值對應于０～９和Ａ～Ｆ。格式如下:
D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0D7D6D5D4D3D2D1D0DPXXXd3d2d1d0
(３）下載數據但不譯碼
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為顯示數據，分別對應７段ＬＥＤ數碼管的各段。當相應的數據位為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碼管的閃爍屬性，ｄ１～ｄ８分別對應數碼管１～８。在相應的各位中?０表示閃爍，１表示不閃爍。開機后的缺省狀態為各位均不閃爍。具體指令格式如下:
D7D6D5D4D3D2D1D010001000D7D6D5D4D3D2D1D0d8d7d6d5d4d3d2d1
(５)讀鍵盤數據指令１５Ｈ
該指令的格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D000010101D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0
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０００１０１０１Ｂ為微控制器傳送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，而后一個字節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引腳從高電平變為低電平，并一直保持到按鍵結束。在此期間，如果ＨＤ７２７９Ａ接收到“讀鍵盤數據指令”，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的指令結構類型中?不帶數據的純指令的指令寬度為８ＢＩＴ，即微處理器需發送８個ＣＬＫ脈沖。而帶有數據的指令寬度為１６ＢＩＴ，即微處理器需發送１６個ＣＬＫ脈沖。但其中的讀取鍵盤數據指令?寬度也是１６ＢＩＴ?的前８個ＢＩＴ為微處理器發送到ＨＤ７２７９Ａ的指令，后８個ＢＩＴ為ＨＤ７２７９Ａ返回的鍵盤代碼。執行此指令時，ＨＤ７２７９Ａ的ＤＡＴＡ端在第９個ＣＬＫ脈沖的上升沿變為輸出狀態，并于第１６個脈沖的下降沿恢復為輸入狀態，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
４ＨＤ７２７９Ａ的應用
４．１硬件電路
ＨＤ７２７９Ａ的典型應用電路如圖２所示，使用時ＨＤ７２７９Ａ應連接共陰式數碼管，無需用到的鍵盤和數碼管可以不連接。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視，并在有鍵按下時讀取按鍵代碼，以便調用顯示程序將該鍵值顯示在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)發送一字節子程序：（發送數存于Ａ中)
ＳＴＦＳ：ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＲＬＣＡ
ＭＯＶＰ１．２，Ｃ
ＳＥＴＢＰ１．１
ＭＯＶＲ６?＃０２Ｈ
ＬＰ２：ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ２；延時８μｓ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０２Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時８μｓ
ＤＪＮＺＲ７,ＬＰ１
ＲＥＴ
(２）接收一字節子程序：（接收字符存于Ａ中）
ＳＴＪＳ:ＭＯＶＲ７,＃０８Ｈ
ＬＰ１：ＳＥＴＢＰ１．１
ＳＥＴＢＰ１．２
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ２:ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延時８μｓ
ＭＯＶＣ，Ｐ１．２
ＲＬＣＡ
ＣＬＲＰ１．１
ＭＯＶＲ６，＃０１Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時
ＤＪＮＺＲ７,ＬＰ１
ＲＥＴ
（３）顯示程序（采用下載數據但不譯碼方式，其字形表由用戶根據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５０μｓ
ＭＯＶＡ，Ｒ１
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發指令
ＭＯＶＲ６，＃０４Ｈ
ＬＰ３：ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ３；延時２５μｓ
ＭＯＶＡ,＠Ｒ０
ＡＤＤＡ,＃０ＤＨ
ＭＯＶＣＡ,＠Ａ＋ＰＣ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發顯示代碼
ＭＯＶＲ６,＃０２Ｈ
ＬＰ４:ＤＪＮＺＲ６，ＬＰ４；延時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。
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５０μｓ
ＭＯＶＡ?＃１５Ｈ
ＡＣＡＬＬＳＴＦＳ；發指令
ＭＯＶＲ６,＃０６Ｈ
ＬＰ２?ＤＪＮＺＲ６,ＬＰ２；延時２５μｓ
ＡＣＡＬＬＳＴＪＳ；讀鍵值
ＭＯＶＢ,Ａ
ＳＥＴＢＰ１．０；ＣＳ＝１
ＲＥＴ
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