HD7279A的原理与应用

HD7279A的原理与应用作者： 河北科技大学电气信息学院 王改名 赫苏敏 王忠杰 摘要：详述一种专用的智能键盘和LED控制芯片HD7279A的工作原理、工作时序及其控制指令；介绍HD7279A与CPU及键盘显示器的接口电路，并给出实际接口电路的程序实例和实际应用中的注意事项。 关键词：HD7279A 接口电路 接口程序 HD7279A硬件电路图HD7279A是一种管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片。它能对8位共阴极LED显示器或64个LED发光管进行管理和驱动，同时能对多达88的键盘矩阵的按键情况进行监视，具有自动消除键抖动并识别按键代码的功能，从而可以提高CPU工作的效率。HD7279A和微处理器之间采用串行接口，其接口电路和外围电路简单，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中日益获得广泛的应用。一、 引脚说明与接口电路279A的硬件电路如图1所示，它共有28个引脚。 RC引脚用于连接HD7279A的外接振荡元件，其典型值为R=1.5k,C=15pF。RESET为复位端。该端由低电平变成高电平并保持25ms即复位结束。通常，该端接+5V即可。DIG0DIG7分别为8个LED管的位驱动输出端。SASG分别为LED数码管的A段G段的输出端。DP为小数点的驱动输出端。HD7279A片内具有驱动电路，它可以直接驱动1英吋及以下的LED数码管，使外围电路变得简单可靠。 DIG0DIG7和SASG同时还分别是64键盘的列线和行线端口，完成对键盘的监视、译码和键码的识别。在88阵列中每个键的键码是用十六进制表示的，可用读键盘数据指令读出，其范围是00H3FH。 HD7279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）。当微处理器访问HD7279A（读键号或写指令）时，应将片选端置为低电平。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，在无键按下时为高电平；而有键按下时此引脚变为低电平并且一直保持到键释放为止。 (图1 HD7279A硬件电路图，点击下载)二、 电特性表1所列为HD7279A的电特性。 参数符号测试条件最小值典型值最大值电源电压Vcc/V.4.55.05.5工作电流Icc/mA不接LED.35工作电流Icc/mALED全亮， ISEG=10mA.60100逻辑输入高电平Vih/V.2.0.5.5逻辑输入低电平Vil/V.0.0.8按键响应时间Tkey/ms含去抖时间101840KEY引脚输入电流Iki/mA.10KEY引脚输出电流IKO/mA.7表 1三、 控制指令1 HD7279A指令系统由6条纯指令、7条带数据指令和1条读键盘指令组成。6条纯指令为： （1） 复位指令。指令代码为A4H，其功能为清除所有显示，包括字符消隐属性和闪烁属性。 （2） 测试指令。指令代码为BFH，其功能为将所有的LED点亮并闪烁，可用于自检。 （3） 左移指令。指令代码为A1H，其功能为将所有的显示左移1位，移位后，最右位空（无显示），不改变消隐和闪烁属性。 （4） 右移指令。指令代码为A0H，其功能与左移指令相似，只是方向相反。 （5） 循环左移指令。指令代码为A3H，其功能为将所有的显示循环左移1位。移位后，最左位内容移至最右位，不改变消隐和闪烁属性。 （6） 循环右移指令。指令代码为A2H，其功能与循环左移指令相似，只是方向相反。 2 带数据指令均由双字节组成，它们是： （1） 按方式0译码下载指令 1 0 0 00 a2 a1 a0DP X X X d3 d2 d1 d0X X：无影响 第1字节为指令，其中a2,a1,a0代表显示位地址： a2,a1,a07 6 5 4 3 2 1 0显示位8 7 6 5 4 3 2 1 显示位8为最高位，参见图1。 第2字节为显示内容，其中DP为小数点控制位，DP=1，小数点显示；DP=0，小数点熄灭。 d3 d2 d1 d0为数据，按方式0译码时数据和显示的关系如下： d3 d2 d1 d000H 01H 02H 03H 04H 05H 06HH 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH显示内容0 1 2345 67 8 9 - E H L P 空（2） 按方式1译码下载指令 1 1 0 0 1 a2 a1 a0DP X X X d3 d2 d1 do该指令和按方式0译码下载指令的含义基本相同。按方式1译码时数据和显示的关系如下：d3 d2 d1 d000H 01H 02H 03H 04H 05H 06HH 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH显示内容0 1 23 4 5 67 8 9 -EH L P 空（3） 不译码下载指令 1 0 0 10 a2 a1 a0DP A B CD E F G a2 a1 a0仍为位地址，第2字节仍为显示内容，其中DP和AG分别代表小数点和LED显示器的7段，相应位为1时，该段点亮；为0时，该段熄灭。 （4） 闪烁控制指令 1 0 0 01 0 0 0d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1该指令规定了每个数码管的闪烁属性。d1d8分别对应第1到第8个数码管，该位为1不闪烁；该位为0闪烁。缺省状态为所有数码管均不闪烁。 （） 消隐控制指令1 0 0 11 0 0 0d8 d7 d6 d5d4 d3 d2 d1该指令规定了每个数码管的消隐属性。d1d8分别对应第1到第8个数码管，该位为1显示；该位为0消隐。应该注意的是至少要有1位保持显示状态，如果全部消隐则该命令无效。 （6） 段点亮指令 1 1 1 00 0 0 0X X d5 d4d3 d2 d1 d0XX:无影响。 该指令的作用是点亮某个LED数码管中的某一段或64个LED发光管中的某一个。d0d5的范围是00H3FH，所对应的段如下： 数据00H 01H .06H 07H 08H 09H .0EH 0FH . .38H 39H .3EH 3FH段G F . A DPG F . A DP. .G F . A DP数码管第1个 . .第2个 . . .第8个 . .（7） 关闭指令1 1 0 00 0 0 0X X d5 d4 d3 d2 d1 d0XX:无影响。 该指令的作用是关闭某个数码管中的某一段，其对应关系同段点亮指令。 3 读取键盘指令：0 0 0 10 1 0 1d7 d6 d5 d4d3 d2 d1 d0该指令的作用是读取当前的键盘代码。与其他带数据的指令不同，它的第2个字节不是写入HD7279A的数据，而是从HD7279A读回的按键代码。如前说述，当有键按下时其范围是00H3FH；而无键按下时代码是FFH。 四、 时序（1） 纯指令时序：微处理器发出8个CLK脉冲，向HD7279A传送8位指令。DATA引脚为高阻状态，如图2所示。 图2 纯指令时序（2） 带数据指令时序：微处理器发出16个CLK脉冲，前8个向HD7279A传送8位指令；后8个向HD7279A传送8位数据。DATA引脚为高阻状态，如图3所示。 图3 带数据指令时序（3） 读键盘指令时序：微处理器发出16个CLK脉冲，前8个向HD7279A传送8位指令， DATA引脚为高阻状态；后8个由HD7279A向微处理器返回8位按键代码，DATA引脚为输出状态。在最后1个CLK脉冲的下降沿DATA引脚恢复高阻状态，如图4所示。 图4读键盘指令时序五、 几点说明 1证正确的时序是HD7279A正常工作的前提条件。当选定了HD7279A的振荡元件RC和晶振之后，应调节延时时间,使时序中的T1T8满足表2所列要求。由表2所列的数值可知，HD7279A时序规定的时间范围很宽，达1050倍，很容易满足，但为了提高微处理器访问HD7279A的速度，在要求系统运行速度较快时，应仔细调试HD7279A的读写程序，使其运行时间接近最短。 2 微处理器通过KEY引脚电平来判断是否有键按下，在使用查询方式管理键盘时，该引脚接至微处理器的1位I/O端口；如果使用中断方式，该引脚应接至微处理器的外部中断输入端。同时应将该中断触发控制位设置成下降沿有效的边沿触发方式。若置成电平触发方式，则应注意在按键时间较长时可能引起的多次中断问题。 3 HD7279A没有提供组合键功能。如果某些场合确需双键组合使用，可在微处理器某位I/O引脚接入一键,与HD7279A所连键盘共同组成双键功能。 4 图1电路中有3种电阻：阻值为200的电阻是限流电阻，用来限制LED数码管的电流。在使用中不应为了过分追求数码管的亮度而任意减小其电阻值，以防HD7279A芯片过热烧坏。阻值为100k和10k的电阻分别称为下拉电阻和位选电阻，如果HD7279A仅用于显示器管理,则这两种电阻都可以去掉。 5 HD7279A的3,5,26脚均为空闲引脚，一律悬空。 六、 HD7279A与AT89C51的接口程序这里以HD7279A与AT89C51的接口电路为例，给出1个包括纯指令、带数据指令和读键盘指令的程序实例。该程序对键盘进行监视，当有键按下时读取按键代码并将其显示在LED显示器上。接口电路如图5所示，其中HD7279A的外接振荡元件使用典型值。AT89C51的晶振频率为12MHz。表 2 单位：s符号最小值典型值最大值T12550250T258250T358250T41525250T51525250T658-T758250T85接口程序实例： MOV P1,#0F9H;I/O口初始化 ACALL DEY25；等待25ms复位时间 MOV 029H,#0A4H;发复位指令 ACALL SEND SETB P1.0；置CS高电平 MAIN: JB P1.3, MAIN；检测按键，无键按下等待 MOV 029H,#15H；发读键盘指令 ACALL SEND ACALL RECE SETB P1,0；置CS高电平 MOV B,#10；十六进制键码转换成BCD码， ;以备显示 MOV A,028H DIV AB MOV R1,A MOV 029H,#0C9H；发送键码的十位值，按 ;方式1译码下载显示 ACALL SEND MOV 029H,R1 ACALL SEND MOV 029H,#0C8H；发送键码的个位值，按 ;方式1译码下载显示 ACALL SEND MOV 029H,B ACALL SEND SETB P1.0；置CS高电平 WAIT: JNB P1.3,WAIT AJMP MAIN SEND: MOV R2,#08H；发送8位 CLR P1.0 ACALL DEY1；延时50s（T1） S_LOOP:MOV C,029H.7；输出1位到HD7279A的 ;DATA端 MOV P1.2,C SETB P1.1；置CLK高电平 MOV A,029H；待发数据左移 RL A MOV 029H,A ACALL DEY2；延时8s（T2） CLR P1.1；置CLK低电平 ACALL DEY2；延时8s（T3） DJNZ R2,S_LOOP；检测8位是否发送完毕 CLR P1.2；发送完毕，DATA端置低，返回 RET RESE: MOV R2,#08H；接收8位 SETB P1.2；DATA端