键盘显示专用器件HD7279A的接口设计

2011-06-10 09:56:07来源: 互联网
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HD7279A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 kΩ位选电阻和8只100 kΩ下拉电阻均可省去,如果仅接下一个按键,则8只100 kΩ下拉电阻必须全部连接。除非不接LED,否则8只200 Ω限流电阻均不能省去。外接RC振荡电路的典型值为:R=1.5 kΩ,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100μF。

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/O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(D0~D7)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;D6~D7是X位,是无关位;D3~D0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(0~9)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D7~D0是从单片机流向HD7279A的命令,第二字节数据D7~D0是从HD7279A流向单片机的键值代码,其值的范围是OOH~3FH: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。

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HD7279A器件与单片机AT89C52只有3条线相连,如图4所示,其中3引脚插座J1是单片机AT89C52与HD7279A的连接线.占用单片机的3条I/0端口线:P1.7/CLK是单片机产生的控制同步时钟,P1.6/CS是HD7279A的片选线;P1.5/DATA是命令数据输出/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器件控制4个LED数码管动态显示,并监测16键键盘。CLK时钟频率约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DATA端输入/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DIG4~DIG7既是4位共阴式数码管位选控制线,又是键盘列扫描线。SSA~SSG,SDP共8条线是4位数码管的段选控制线,分别通过200Ω的限流电阻与HD7279A器件的SA~SG,DP相连接,其中SSD~SSG同时为键盘的行扫描线。排电阻RX1是8×lO kΩ的下拉电阻,不可省去。连接到HD7279A器件RC端的振荡电路中,电阻R13=1.5 kΩ,电容C2=15 pF都是必须的,且R13在1~2 kΩ的阻值范同内变化,C2在10P~20 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必须尽量靠近HD7279A器件的RC端放置,以防止相互干扰。Cl=100μF,为滤波电容,有利于降低LED大电流工作对电源的冲击。LDl~LD4选用4位独立共阴式高亮度数码管LED,HD7279A采用动态扫描方式控制LED的显示,因此应该将4位不显示位全部消隐,进一步提高亮度。为了使4位LED全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250~270Ω。需要注意的是HD7279A不具有双键锁定功能,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HD7279A器件联合判定。

    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在60 ms以上,而定时读取键值代码的时间间隔大约为30 ms,因此只要合理安排软件执行时序,则常规任务、显示任务和键盘操作就不会产生任何冲突,而且不会漏掉任何一次按键动作。


5 结语
   
键盘显示专用器件HD7279A与单片机的连接采用串口方式,占用资源很少,与键盘和显示器件的连接简单,控制命令丰富,显示方式多样,易于线路板布局,价格低廉,软件结构清晰易学,是一款性价比极高的器件,因此广泛应用于仪器仪表开发。

关键字:键盘  显示  专用  器件

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0610/article_6543.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
键盘
显示
专用
器件

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved