摘 要：對儀(yi) 器儀(yi) 表中普遍使用的LED鍵盤顯示人機交互技術做了分析，給出一種由智能型LED鍵盤顯示芯片 HD7279A構成的人機交互電路。該電路具有接口簡單、外圍元件少，體(ti) 積小，功能強的特點，使用該器件可簡化儀(yi) 器儀(yi) 表中人機界麵交互電路的設計。文中給出了HD7279A的主要特性，硬件電路及相應程序。

關(guan) 鍵詞：智能型 LED鍵盤顯示 人機交互 單片機

1 引言

　　在儀(yi) 器儀(yi) 表電路設計中，人機交互界麵是必不可少的環節，現階段儀(yi) 器儀(yi) 表中通常使用的是發光數碼管顯示器（LED）技術和鍵盤輸入技術，LED顯示技術獲得廣泛應用的原因是：⑴價(jia) 格低廉;⑵顯示信息清晰醒目;⑶對儀(yi) 器儀(yi) 表係統資源占用相對較少;⑷能量消耗相對較小，電源電路簡單。傳(chuan) 統的LED鍵盤顯示人機交互電路通常由以下兩(liang) 種方式構成：⑴采用通用邏輯電路芯片如74LS165、CD4051等構成，此種方法的成本較低，但使用的外圍器件數量眾(zhong) 多，占用的儀(yi) 器儀(yi) 表空間較大，可靠性較差;⑵采用專(zhuan) 用的顯示芯片或鍵盤顯示接口芯片如MAX7219或Intel 8279等。MAX7219的功能較強但不具備鍵盤管理功能，鍵盤電路需另外設計，同時該芯片的價(jia) 格較高。Intel8279雖是專(zhuan) 用的鍵盤顯示接口電路，但卻不具備LED顯示器的驅動能力，同時其總線接口方式造成接口電路複雜，同時也無法和近年來廣為(wei) 流行的非總線型單片機接口。

　　鑒於(yu) 以上原因，這裏使用智能型鍵盤顯示控製芯片HD7279A設計成一種適用於(yu) 儀(yi) 器儀(yi) 表的鍵盤顯示電路，該LED鍵盤顯示人機接口電路克服了傳(chuan) 統人機交互接口電路的缺點，簡化了儀(yi) 器儀(yi) 表人機交互軟硬件設計。下麵首先對HD71279A予以介紹。

2 HD7279A的結構及特點

　　HD7279A是管理鍵盤和LED顯示器的專(zhuan) 用智能控製芯片，該芯片采用串行接口方式，可同時驅動8位共陰極LED數碼管或64位獨立LED發光二極管，同時能對多達8×8的鍵盤矩陣的按鍵盤情況進行監視，具有自動消除鍵抖動並識別按鍵代碼的功能，從(cong) 而可以提高CPU的工作效率，同時其串行接口方式又可大簡化CPU接口電路的設計,減少軟硬件資源的占用。

　　HD7279A的主要特點如下：

　　⑴串行接口，無需外圍元件可直接驅動LED;

　　⑵具有控製譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性等多種控製指令，編程靈活;

　　⑶循環左移和循環右移指令;

　　⑷具有段尋址指令，方便控製獨立LED;

　　⑸具有級聯功能，可方便的實現多於(yu) 8位顯示或多於(yu) 64鍵的鍵盤接口;

　　⑹可接64鍵控製器，內(nei) 含去抖動處理，可直接輸出鍵值。

3 人機界麵硬件及軟件設計

　　由上述介紹可知HD7279A是一款功能強大的智能型鍵盤LED顯示管理芯片，筆者在研製電子皮帶計量控製器中使用HD7279A構成人機界麵，該控製器采用8位LED數碼管分時顯示瞬時流量、本班產(chan) 量、上班產(chan) 量等測量結果，並可在鍵盤控製下顯示零點電壓、空帶信號電壓平均值，稱重傳(chuan) 感器信號電壓，速度電壓，速度、負載、時間、日期、標定係數、速度截距，速度斜率、速度、電壓平均、校零時間、速度電壓或頻率下限、負載下限、負載上限、起始班時、每班間隔、密碼、PID控製參數、定值流量等多個(ge) 設定參數，本係統還設有 1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，清零，修改，打印，校零、流量、產(chan) 量、觀測等20個(ge) 按鍵，用於(yu) 輸入或修改上述參數，下麵給出采用HD7279A 設計的鍵盤顯示電路。

　　采用HD7279A設計的鍵盤顯示硬件電路連接圖如圖1所示。圖1中8個(ge) 鍵盤上拉電阻取10KΩ，8個(ge) 位限流電阻取為(wei) 20Ω，8個(ge) 下拉電阻取100KΩ，HD7279A工作時需要外接的RC振蕩電路以供係統工作，其典型值分別為(wei) R=1.5KΩ，C=15pf，如果芯片無法正常工作，請首先檢查此振蕩電路且在進行印製電路板布線時，所有元件，尤其是振蕩電路的元件應盡靠近HD7279A並盡量使電路連線最短。 HD7279A的RESET複位端在一般應用情況下，可以直接與(yu) 正電源連接，在需要較高可靠性的情況下可以連接外部的複位電路，能直接由CPU控製在上電或RESET端由低電平變為(wei) 高電平後，HD7279A大約需要經過18-25Ms的時間才會(hui) 進入到正常工作狀態。

 

圖1 電子皮帶計量控製器鍵盤顯示電路

　　HD7279A的鍵值分布為(wei) ：右邊數第一列為(wei) 0-7，第二列為(wei) 8-15，依次類推，本設計中由於(yu) 共用到20個(ge) 鍵，故使用了從(cong) 右下角開始的S0-S1920個(ge) 鍵，其鍵值與(yu) 按鍵的對應關(guan) 係如表1所示。

　　表1 鍵值功能表

　　本係統使用AT89C52單片機並將單片機的P1.0-P1.3分別與(yu) HD7279A的CS、CLK、DATA、KEY相連，AT89C52單片機的晶振取為(wei) 12MHz，當選取其它的時鍾頻率則應注意延時時間的選擇應滿足HD7279A時序要求。

　　下麵給出與(yu) 上述電路配套的顯示與(yu) 讀鍵值子程序。

　　內(nei) 存定義(yi)

　　SDATA DATA 20H;發送數據單元

　　RDATA DATA 21H;接收數據單元

　　;位定義(yi)

　　CS BIT P1.0;

　　CLK BIT P1.1;

　　DAT BIT P1.2;

　　KEY BIT P1.3;

　　;主程序

　　MAIN:JB P1.3, MAIN;檢測按鍵，無鍵按下等待

　　MOV SDATA,#15H;發讀鍵盤指令

　　ACALL SEND

　　ACALL RECE

　　SETB P1.0;置CS高電平

　　MOV B,#10;十六進製鍵碼轉換成BCD碼,以備顯示

　　MOV A,RDATA

　　DIV AB

　　MOV R1,A

　　MOV SDATA,#0C9H;發送鍵碼的十位值,按方式1譯碼下載顯示

　　ACALL SEND

　　MOV SDATA,R1

　　ACALL SEND

　　MOV SDATA,#0C8H;發送鍵碼的個(ge) 位值

　　ACALL SEND

　　MOV SDATA,B

　　ACALL SEND

　　SETB P1.0;置CS 高電平

　　WAIT: JNB P1.3,WAIT

　　AJMP MAIN

　　;發送一字節數據子程序，高位在前

　　SEND:MOV R2,#08H;發送8位

　　CLR P1.0;

　　ACALL DEY1;延時50μS

　　S-LOOP:MOV C,. SDATA.7;輸出1位到HD7279的DAT端

　　MOV P1.2,C

　　SETB P1.1;置CLK高電平

　　MOV A, SDATA;待發數據左移

　　RL A

　　MOV SDATA,A

　　ACALL DEY2;延時8μS

　　CLR P1.1;置CLK低電平

　　ACALL DEY2;延時8μS

　　DJNZ R2,S-LOOP;檢測8位是否發送完畢

　　CLR P1.2;發送完畢,DAT端置低,返回

　　RET

　　;接收一字節數據子程序，高位在前

　　RESE: MOV R2,#08H;接收8位

　　SETB P1.2;DAT端置為(wei) 高電平,輸入狀態

　　ACALL DEY1;延時50μS

　　R-LOOP:SETB P1.1;置CLK高電平

　　ACALL DEY2;延時8μS#p#分頁標題#e#

　　MOV RDATA,A

　　RL A;接收數據左移1位

　　MOV RDATA,A

　　MOV C, P1.2;接收1位數據

　　MOV RDATA.0,C

　　CLR P1.1;置CLK低電平

　　ACALL DEY2;延時

　　DJNZ R2,R-LOOP; 接收8位是否發送完畢

　　CLR P1.2;接收完畢,DAT端重新置成低電平（輸出狀態）

　　RET

結束語

　　 利用智能型LED顯示鍵盤控製器，可以構成較複雜的儀(yi) 器儀(yi) 表人機顯示界麵，相對提高人機界麵的友好程度，減少對儀(yi) 器儀(yi) 表係統軟硬件資源的占用，提高儀(yi) 器工作的可靠性，因而是儀(yi) 器儀(yi) 表係統人機界麵的一種良好的構成方案。

參考文獻

　　1 李華.MCS係列單片機實用接口技術.北京航空航天大學出版社,1993