键盘显示HD7279A芯片

1、键盘显示专用器件HD7279A 的接口设计1引言传统的键盘显示驱动器件（如INTEL8279）通常采用并行接口，占用单片机至少 10个 I/0端口，因此该键盘显示驱动器不适用于单片机资源紧张的应用。而改进的采用 SPI（Serial PeripIleral Interface） 串行总线的 ZLG7289 器件与采用 I2C（Intel IC Bus）串行 总线的ZLG7290器件均须接入独立的晶体振荡器才能工作，不能直接支持RC振荡器电路，复位端必须接RC复位电路才使器件可靠复位，且片选端 CS 一般不可直接接地，否 则显示可能出现闪烁，软件延时调试比较困难。而键盘显示驱动专用器件 HD72

2、79A则不 存在这样的问题，能够稳定可靠工作，外围电路简单，可广泛应用于仪器仪表、工业控 制器、条形显示器、控制面板等。这里给出了HD7279A接口的典型应用设计。2 HD7279A 简介HD7279A是一款具有简单SPI串行接口的器件，可直接驱动8位共阴式数码管（或64 个独立的LED），管理多达64键键盘，单片即可完成LED显示和键盘接口的全部功能， 大大简化电路设计，占用单片机资源极少（最少2线），完全免调试，外围电路更简单。 HD7279A内部含有译码器可直接接收 BCD码或16进制码，也可不译码，并同时具有两 种译码方式。此外，该器件还具有多种控制指令，诸如消隐，闪烁，左移，右移和段

3、寻 址等，显示控制方式灵活，其段寻址能力可用于独立的LED显示或信息指示灯控制。图l为HD729A的引脚配置，其各引脚功能描述如表 1所列。HD7279A具有片选信号，可 方便实现高于8位的显示或高于64键的键盘接口，采用多片级联，对片选信号进行译码 即可实现。当应用系统中只有一片 HD7279A时，片选端CS可直接接地，图2为其典型 应用电路。应用中，未用的键盘或LED数码管均可省去，而且互不影响。如果不用键盘，典型电路中8只10 k Q位选电阻和8只100 k Q下拉电阻均可省去，如果仅接下一个按键，则8只100 k Q下拉电阻必须全部连接。除非不接 LED，否则8只200 Q限流电阻均不

4、 能省去。外接RC振荡电路的典型值为：R=1. 5 k Q, C=15 pF。下拉电阻与位选电阻的 阻值应遵循一定的比例关系。在不影响显示的情况下，下拉电阻应尽可能小，大大提高 键盘抗干扰能力。驱动大功率的LED时需增加驱动电路，或尽量采用高亮度 LED以简 化设计。复位端RESET也可由单片机直接控制以增加可靠性，但需占用单片机资源，因 此应根据实际应用要求选择最佳连接方式。因为HD7279A采用动态扫描方式，一般电流较大.故须在靠近电源端并联去耦电容以减少于扰，该电容典型值为100 F。3 HD7279A 的工作原理HD7279A最显著的优点是与单片机的接口简单， 最多只需5条连接线，分别

5、是复位端 RESET,片选输入端CS,同步时钟输入端CLK，数据输入输出端DATA和按键有效输 出端KEY。在一般应用系统中，RESET可直接接电源，当应用系统中只有一片 HD7279A 器件时，CS也可以直接接地，此时只需占用 3条单片机的I /。端口线，如果应用系统 中没有键盘，仅具有显示功能，或者即使有键盘，但单片机软件任务不复杂，均可不接 KEY线，使用定时读取键盘键值代码的方法，则此时只需占用2条单片机的I/0端口线。HD7279A与单片机采用SPI串行接口方式连接，共有3种类型16条命令格式，即不 带数据的纯指令，带数据的指令和读键盘键值代码指令。(1) 复位(清除)指令A4H该指

6、令清除所有显示，所有设置的字符消隐、闪烁等属性也 一并清除，实际上电和系统上电初始化后所处状态完全相同，相当于初始化命令。该指 令为纯指令。(2) 下载数据且按方式0译码指令该指令第一字节数据是命令，其中 a2, al, a0是8 位LED的某一位的二进制编码。第二字节数据(D0D7)的第D7位DP表示是否显示LED 的小数点，DP=l显示，否则不显示；D6D7是X位，是无关位；D3D0分别为d3 , d2 , d1, dO ,这4位按照方式0译码规则在该位LED显示某个数字(09)或符号(H , E, L, P, 一，空)。(3) 读键盘键值代码指令15H该指令读取键盘键值代码，第一字节数据

7、D7D0是从单片机流向HD7279A的命令，第二字节数据 D7D0是从HD7279A流向单片机的键值代码，其值的范围是OOH3FH :共64个，无有效按键时读出的键值代码是 0FFH 。其余指令均与上述3条指令类似。图3为SIP/串行接口时序。CS Til_fc-j T 卫；v-clk n n n n n n ridataXxXxxx一>(a)不带数据的纯指令的SPI时序-一 "ICS IFLCLKDATAn riT4n n< X X X >_TL_8位指令（高位在前）8位数据（高位在前）（b）带数据的指令的SPI时序cs ICLKlLDATA T7 L J U I

8、.1 L_T6CZXZ<>CDC ：二 DO J- _,T5 _nnr读键盘指令11P7279A输出的键盘代码（8位，高位在前）E位,高位在前）（O 读键盘值代码指令的SPI时序图3 SP1申彳亍接L】时序vnnT函RESETvddZ为RCncE国 CLKOvssG为D【G7ncE回 DIG6次巨口 DIG5clkEZHD7279Ag3DIG4iataCE1BDIG3keyE四 DIG2sgESH DIG1sf叵13 DIGOSE叵Hl DPsnEE13 SAsc EH3 SB图i HD7279A引脚配置vccMCUVDORESETV)|)RCNCCLKOvssDIG7NCD1G6

9、皿DK5CLK0LG4DATADIG?；mniG2SCDEISFDTGOSEDPso柄scSB26 1HD ；27fiA13T7引脚名称山徙沛述i t2VDD正电源3.5NC无述接，必须:原空4vss接地6CS片选输入端，此引脚为低电平肘.可向 制件发送指令及诙取诞盥数据7CLK司步时钟输入端T向器件卷送数据及读 取键盘数据时，此引脚电平上升沿表示 敖锯俏效KRATA中行数据辅i人/输山端,当药件接收指 令射，此引脚为麴入湍；晔读取推 觥散 据时，此引脚在,读'指令龈后个时钟 的卜-降沿变为榆出端9KEY I按健 有效输出 端,平时 为高电 平,当检 酬到有妙按勰时，此引脚变为低电平1

10、0 1 6(SC " SA段若段H骊就输出17%小数点驱动输山IH - 25)IG0 DJG7数字0-数宁7驱动输出26l :F.K<)振陶祜输出始27RC1RC振逸j器迎特端28RESET坡位端表I nirzm.A脚功能描述；2222 000 cPT i. rs6jnr JnT -r- pnT FnTLg200IJ<ZZF1此口HJK12109mg1。心r-O AS.55j-C Ar-O O-3叫代户一10k 口口 lOkPH 10kQDP!-O Q-r-Q &=1S46I20U£2-(k20UU-ZF-rF- 2fl()Q-Or-O oI S53Ur

11、hrri陆 ra- 代广J* t-O o- | S4ErSiTrCr图2 HD7279A牌件与MCU的典坚应用接口电路4 HD7279A 典型应用4 . 1硬件设计以基于单片机的医疗设备控制系统中的键盘显示模块为例，该模块中HD7279履件 与单片机AT89C5板有3条线相连，如图4所示，其中3引脚插座J1是单片机AT89C52 与HD7279前连接线.占用单片机的3条I /0端口线：P1. 7/CL健单片机产生的控 制同步时钟，P1. 6/CS是HD7279前片选线；P1. 5/DATA命令数据输出/输入线。 键盘中断线KEY悬空，CS端由单片机控制是基于省电考虑，也可接地。HD7279A#

12、件 控制4个LE或码管动态显示，并监测16键键盘。CLKM钟频率约100 kHz,由单片机编程延时决定。在CLK的同步时钟作用下，控制命令、显示数据以及采用查询方式 读取键盘键值代码数据等均由DAT裕输入/输出。采用查询方式读取键值代码可节省 一条单片机的I/0端口线，但需占用较多软件资源，由于该实例中单片机的任务并不 复杂，因此每间隔30 ms读取一次键值代码。图4中DIGU DIG7既是4位共阴式数码管位选控制线，乂是键盘列扫描线。 SSASSG,SDP 8条线是4位数码管的段选控制线，分别通过200Q的限流电阻与 HD7279雇件的S4SG DP相连接，其中SSDSSG时为键盘的行扫描线

13、。排电阻RX1 是8X lO k Q的下拉电阻，不可省去。连接到HD7279爵件RC端的振荡电路中，电阻 R13=1 5 k Q,电容C 2=15 pF都是必须的，且R13在12 k Q的阻值范同内变化，C2 在10120 pF范围内变化时，该电路均能稳定工作，而在此范围之外有可能导致LED 意外闪烁或响应键盘不灵敏，需要注意的是R13与C2必须尽虽靠近HD7279裾件的RC 端放置，以防止相互干扰。Cl=100p F,为滤波电容，有利于降低LE弘电流工作对电 源的冲击。LDlLD4选用4位独立共阴式高亮度数码管LED HD7279承用动态扫描方 式控制LED的显示，因此应该将4位不显示位全部

14、消隐，进一步提高亮度。为了使4 位LE轮亮并保证足够的亮度，整个显示模块的工作电流降低到50 mA可以将8个限 流电阻增大到25027国。需要注意的是HD7279外具有双键锁定功能，因此在需要双 键锁定功能的应用场合，可利用另外的单片机的I /O线与HD7279腐件联合判定。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 顷LE)i e 8器虹1 5迁 郝1USSA 7TeI)LD2DJG6SSE 1SSA 718_.顼此T? sT"TsSR-Die?Jiokn吐。SDP 5g LD4 elUkQ DIC4SSF %SSG i(JS迎L$SG 1。LED逆6SSD 2SSA 71啊2SG3 SF4SE5 SD6SC7SBSA9op3mosX 8AT89C52JIISDPlSHPlr2000SA A SSA200Q鹏也SSB IZZF2MQ200QSSC15pFSD =#9 S$D SE晋知0 SSE SF '凿金】iSSF 20011卬L|4" S卸土七七广rrrt-图4 HD7279A与AT89C2051的典型接口电路由于HD7279A与单片机采用串行接口（最少2线），对键盘的行列监控扫描线与显示控制 的位选段选线共用，外围元件少，元件取值范围较宽，工作电流较小，工作稳定可靠， 因此接口电路设计简单简洁，操作方便，性价比极高。4 . 2软件设计针对图4中的键盘显示模块，给出了图5所示的软件编程流程图。常规任务是指单片 机应用系统需要执行的其他任务，一次执行时间不超过20 ms;显示任务是指单片机发送给HD7279A器件的显示或控制命令，执行时间不超过 5 ms;键盘一次按下保持时间 一般