7段数码管驱动芯片,7279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8×8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=1.5kΩ,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。

DIG0~DIG7分别为8个LED管的位驱动输出端。

SA~SG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。

DIG0~DIG7和SA~SG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8×8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00H~3FH。

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 . 4.5 5.0 5.5
工作电流Icc/mA 不接LED . 3 5
工作电流Icc/mA LED全亮， ISEG=10mA. 60 100
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10 18 40
KEY引脚输入电流Iki/mA . . . 10
KEY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 0 0 a
2 a1 a0 DP X X X d
3 d2 d1 d0
X 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,a0 7 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 d0 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06HH 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 显示内容0123456789-E H L P空
（2）按方式1译码下载指令
1 1 0 0 1 a
2 a1 a0 DP X X X d
3 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 d0 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06HH 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 显示内容012345678 9 -E H L P空
（3）不译码下载指令
1 0 0 1 0 a
2 a1 a0 DP A B C D 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A~G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 0 1 0 0 0 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d
2 d1
该指令规定了每个数码管的闪烁属性。

d1~d8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。

（５）消隐控制指令
1 0 0 1 1 0 0 0 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d
2 d1
该指令规定了每个数码管的消隐属性。

d1~d8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 0 0 0 0 0 X X d5 d4 d3 d
2 d1 d0
XX: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。

d0~d5的范围是
00H~3FH，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 DP G 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 0 0 0 0 0 X X d5 d4 d3 d
2 d1 d0
XX: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 1 0 1 0 1 d7 d6 d5 d4 d3 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00H~3FH；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T1~T8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10~50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。

　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
3 HD7279A
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200Ω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100kΩ和10kΩ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：μs
符号最小值典型值最大值
T1 25 50 250
T2 5 8 250
T3 5 8 250
T4 15 25 250
T5 15 25 250
T6 5 8 --
T7 5 8 250
T8 5
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50μs（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8μs（T2）
CLR P1.1；置CLK低电平
ACALL DEY2；延时8μs（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端置为高电平，输入状态
ACALL DEY1；延时50μs(T5)
R_LOOP:SETB P1.1；置CLK高电平
ACALL DEY2；延时8μs(T6)
MOV 028H,A
RL A；接收数据左移1位
MOV 028H,A
MOV C,P1.2；接收1位数据
MOV 028H.0,C
CLR P1.1；置CLK低电平
ACALL DEY2；延时8μs
DJNZ R2,R_LOOP；接收8位是否发送完毕
CLR P1.2；接收完毕，DATA端重新置成低电平（输出状态）RET延时子程序略。

MES。