鍵盤顯示HD7279A芯片

1、鍵盤顯示專用器件HD7279A 的接口設計1引言傳統(tǒng)的鍵盤顯示驅動器件（如INTEL8279）通常采用并行接口，占用單片機至少 10個 I/0端口，因此該鍵盤顯示驅動器不適用于單片機資源緊張的應用。而改進的采用 SPI（Serial PeripIleral Interface） 串行總線的 ZLG7289 器件與采用 I2C（Intel IC Bus）串行 總線的ZLG7290器件均須接入獨立的晶體振蕩器才能工作，不能直接支持RC振蕩器電路，復位端必須接RC復位電路才使器件可靠復位，且片選端 CS 一般不可直接接地，否 則顯示可能出現(xiàn)閃爍，軟件延時調試比較困難。而鍵盤顯示驅動專用器件 HD72

2、79A則不 存在這樣的問題，能夠穩(wěn)定可靠工作，外圍電路簡單，可廣泛應用于儀器儀表、工業(yè)控 制器、條形顯示器、控制面板等。這里給出了HD7279A接口的典型應用設計。2 HD7279A 簡介HD7279A是一款具有簡單SPI串行接口的器件，可直接驅動8位共陰式數碼管（或64 個獨立的LED），管理多達64鍵鍵盤，單片即可完成LED顯示和鍵盤接口的全部功能， 大大簡化電路設計，占用單片機資源極少（最少2線），完全免調試，外圍電路更簡單。 HD7279A內部含有譯碼器可直接接收 BCD碼或16進制碼，也可不譯碼，并同時具有兩 種譯碼方式。此外，該器件還具有多種控制指令，諸如消隱，閃爍，左移，右移和段

3、尋 址等，顯示控制方式靈活，其段尋址能力可用于獨立的LED顯示或信息指示燈控制。圖l為HD729A的引腳配置，其各引腳功能描述如表 1所列。HD7279A具有片選信號，可 方便實現(xiàn)高于8位的顯示或高于64鍵的鍵盤接口，采用多片級聯(lián)，對片選信號進行譯碼 即可實現(xiàn)。當應用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A時，片選端CS可直接接地，圖2為其典型 應用電路。應用中，未用的鍵盤或LED數碼管均可省去，而且互不影響。如果不用鍵盤，典型電路中8只10 k Q位選電阻和8只100 k Q下拉電阻均可省去，如果僅接下一個按鍵，則8只100 k Q下拉電阻必須全部連接。除非不接 LED，否則8只200 Q限流電阻均不

4、 能省去。外接RC振蕩電路的典型值為：R=1. 5 k Q, C=15 pF。下拉電阻與位選電阻的 阻值應遵循一定的比例關系。在不影響顯示的情況下，下拉電阻應盡可能小，大大提高 鍵盤抗干擾能力。驅動大功率的LED時需增加驅動電路，或盡量采用高亮度 LED以簡 化設計。復位端RESET也可由單片機直接控制以增加可靠性，但需占用單片機資源，因 此應根據實際應用要求選擇最佳連接方式。因為HD7279A采用動態(tài)掃描方式，一般電流較大.故須在靠近電源端并聯(lián)去耦電容以減少于擾，該電容典型值為100 F。3 HD7279A 的工作原理HD7279A最顯著的優(yōu)點是與單片機的接口簡單， 最多只需5條連接線，分別

5、是復位端 RESET,片選輸入端CS,同步時鐘輸入端CLK，數據輸入輸出端DATA和按鍵有效輸 出端KEY。在一般應用系統(tǒng)中，RESET可直接接電源，當應用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 器件時，CS也可以直接接地，此時只需占用 3條單片機的I /。端口線，如果應用系統(tǒng) 中沒有鍵盤，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤，但單片機軟件任務不復雜，均可不接 KEY線，使用定時讀取鍵盤鍵值代碼的方法，則此時只需占用2條單片機的I/0端口線。HD7279A與單片機采用SPI串行接口方式連接，共有3種類型16條命令格式，即不 帶數據的純指令，帶數據的指令和讀鍵盤鍵值代碼指令。(1) 復位(清除)指令A4H該指

6、令清除所有顯示，所有設置的字符消隱、閃爍等屬性也 一并清除，實際上電和系統(tǒng)上電初始化后所處狀態(tài)完全相同，相當于初始化命令。該指 令為純指令。(2) 下載數據且按方式0譯碼指令該指令第一字節(jié)數據是命令，其中 a2, al, a0是8 位LED的某一位的二進制編碼。第二字節(jié)數據(D0D7)的第D7位DP表示是否顯示LED 的小數點，DP=l顯示，否則不顯示；D6D7是X位，是無關位；D3D0分別為d3 , d2 , d1, dO ,這4位按照方式0譯碼規(guī)則在該位LED顯示某個數字(09)或符號(H , E, L, P, 一，空)。(3) 讀鍵盤鍵值代碼指令15H該指令讀取鍵盤鍵值代碼，第一字節(jié)數據

7、D7D0是從單片機流向HD7279A的命令，第二字節(jié)數據 D7D0是從HD7279A流向單片機的鍵值代碼，其值的范圍是OOH3FH :共64個，無有效按鍵時讀出的鍵值代碼是 0FFH 。其余指令均與上述3條指令類似。圖3為SIP/串行接口時序。CS Til_fc-j T 衛(wèi)；v-clk n n n n n n ridataXxXxxx一>(a)不帶數據的純指令的SPI時序-一 "ICS IFLCLKDATAn riT4n n< X X X >_TL_8位指令（高位在前）8位數據（高位在前）（b）帶數據的指令的SPI時序cs ICLKlLDATA T7 L J U I

8、.1 L_T6CZXZ<>CDC ：二 DO J- _,T5 _nnr讀鍵盤指令11P7279A輸出的鍵盤代碼（8位，高位在前）E位,高位在前）（O 讀鍵盤值代碼指令的SPI時序圖3 SP1申彳亍接L】時序vnnT函RESETvddZ為RCncE國 CLKOvssG為D【G7ncE回 DIG6次巨口 DIG5clkEZHD7279Ag3DIG4iataCE1BDIG3keyE四 DIG2sgESH DIG1sf叵13 DIGOSE叵Hl DPsnEE13 SAsc EH3 SB圖i HD7279A引腳配置vccMCUVDORESETV)|)RCNCCLKOvssDIG7NCD1G6

9、皿DK5CLK0LG4DATADIG?；mniG2SCDEISFDTGOSEDPso柄scSB26 1HD ；27fiA13T7引腳名稱山徙沛述i t2VDD正電源3.5NC無述接，必須:原空4vss接地6CS片選輸入端，此引腳為低電平肘.可向 制件發(fā)送指令及詼取誕盥數據7CLK司步時鐘輸入端T向器件卷送數據及讀 取鍵盤數據時，此引腳電平上升沿表示 敖鋸俏效KRATA中行數據輔i人/輸山端,當藥件接收指 令射，此引腳為麴入湍；曄讀取推 觥散 據時，此引腳在,讀'指令齦后個時鐘 的卜-降沿變?yōu)橛艹龆?KEY I按健 有效輸出 端,平時 為高電 平,當檢 酬到有妙按勰時，此引腳變?yōu)榈碗娖?

10、0 1 6(SC " SA段若段H驪就輸出17%小數點驅動輸山IH - 25)IG0 DJG7數字0-數寧7驅動輸出26l :F.K<)振陶祜輸出始27RC1RC振逸j器迎特端28RESET坡位端表I nirzm.A腳功能描述；2222 000 cPT i. rs6jnr JnT -r- pnT FnTLg200IJ<ZZF1此口HJK12109mg1。心r-O AS.55j-C Ar-O O-3叫代戶一10k 口口 lOkPH 10kQDP!-O Q-r-Q &=1S46I20U£2-(k20UU-ZF-rF- 2fl()Q-Or-O oI S53Ur

11、hrri陸 ra- 代廣J* t-O o- | S4ErSiTrCr圖2 HD7279A牌件與MCU的典堅應用接口電路4 HD7279A 典型應用4 . 1硬件設計以基于單片機的醫(yī)療設備控制系統(tǒng)中的鍵盤顯示模塊為例，該模塊中HD7279履件 與單片機AT89C5板有3條線相連，如圖4所示，其中3引腳插座J1是單片機AT89C52 與HD7279前連接線.占用單片機的3條I /0端口線：P1. 7/CL健單片機產生的控 制同步時鐘，P1. 6/CS是HD7279前片選線；P1. 5/DATA命令數據輸出/輸入線。 鍵盤中斷線KEY懸空，CS端由單片機控制是基于省電考慮，也可接地。HD7279A#

12、件 控制4個LE或碼管動態(tài)顯示，并監(jiān)測16鍵鍵盤。CLKM鐘頻率約100 kHz,由單片機編程延時決定。在CLK的同步時鐘作用下，控制命令、顯示數據以及采用查詢方式 讀取鍵盤鍵值代碼數據等均由DAT裕輸入/輸出。采用查詢方式讀取鍵值代碼可節(jié)省 一條單片機的I/0端口線，但需占用較多軟件資源，由于該實例中單片機的任務并不 復雜，因此每間隔30 ms讀取一次鍵值代碼。圖4中DIGU DIG7既是4位共陰式數碼管位選控制線，乂是鍵盤列掃描線。 SSASSG,SDP 8條線是4位數碼管的段選控制線，分別通過200Q的限流電阻與 HD7279雇件的S4SG DP相連接，其中SSDSSG時為鍵盤的行掃描線

13、。排電阻RX1 是8X lO k Q的下拉電阻，不可省去。連接到HD7279爵件RC端的振蕩電路中，電阻 R13=1 5 k Q,電容C 2=15 pF都是必須的，且R13在12 k Q的阻值范同內變化，C2 在10120 pF范圍內變化時，該電路均能穩(wěn)定工作，而在此范圍之外有可能導致LED 意外閃爍或響應鍵盤不靈敏，需要注意的是R13與C2必須盡雖靠近HD7279裾件的RC 端放置，以防止相互干擾。Cl=100p F,為濾波電容，有利于降低LE弘電流工作對電 源的沖擊。LDlLD4選用4位獨立共陰式高亮度數碼管LED HD7279承用動態(tài)掃描方 式控制LED的顯示，因此應該將4位不顯示位全部

14、消隱，進一步提高亮度。為了使4 位LE輪亮并保證足夠的亮度，整個顯示模塊的工作電流降低到50 mA可以將8個限 流電阻增大到25027國。需要注意的是HD7279外具有雙鍵鎖定功能，因此在需要雙 鍵鎖定功能的應用場合，可利用另外的單片機的I /O線與HD7279腐件聯(lián)合判定。5V 1SY. _ 2iGNO TCLK 7Iutar$G 10 一SF n睡 口SD U14Vg VDDNC vss NC CS EDATA KEY SG SF SE SOSCRESETKCCLKODIGD1G6DIGSPIG41HG1DIG2DIG1DIG4JDPSASB2 DIG4 7T 20-SSG 10 sbp

15、f 頃LE)i e 8器虹1 5遷 郝1USSA 7TeI)LD2DJG6SSE 1SSA 718_.頊此T? sT"TsSR-Die?Jiokn吐。SDP 5g LD4 elUkQ DIC4SSF %SSG i(JS迎L$SG 1。LED逆6SSD 2SSA 71啊2SG3 SF4SE5 SD6SC7SBSA9op3mosX 8AT89C52JIISDPlSHPlr2000SA A SSA200Q鵬也SSB IZZF2MQ200QSSC15pFSD =#9 S$D SE晉知0 SSE SF '鑿金】iSSF 20011卬L|4" S卸土七七廣rrrt-圖4 HD7279A與AT89C2051的典型接口電路由于HD7279A與單片機采用串行接口（最少2線），對鍵盤的行列監(jiān)控掃描線與顯示控制 的位選段選線共用，外圍元件少，元件取值范圍較寬，工作電流較小，工作穩(wěn)定可靠， 因此接口電路設計簡單簡潔，操作方便，性價比極高。4 . 2軟件設計針對圖4中的鍵盤顯示模塊，給出了圖5所示的軟件編程流程圖。常規(guī)任務是指單片 機應用系統(tǒng)需要執(zhí)行的其他任務，一次執(zhí)行時間不超過20 ms;顯示任務是指單片機發(fā)送給HD7279A器件的顯示或控制命令，執(zhí)行時間不超過 5 ms;鍵盤一次按下保持時間 一般