《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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。
Abstract:
Key words :

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(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(dāng)向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時,DATA為輸入端;當(dāng)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:

 

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 0 0 0 0 a2 a1 a0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DP X X X d3 d2 d1 d0

 

(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:

 

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 1 0 0 1 a2 a1 a0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DP X X X d3 d2 d1 d0

 

(3)下載數(shù)據(jù)但不譯碼

該指令的格式如下:

 

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 0 0 1 0 a2 a1 a0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
DP A B C D E F G

 

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(dāng)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:

 

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 0 0 0 1 0 0 0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1

 

(5)讀鍵盤數(shù)據(jù)指令15H

該指令的格式如下:

 

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 1 0 1 0 1
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0

 

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(dāng)無鍵按下時,為0xFF)。

當(dāng)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(dāng)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

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