CH451 中文手册 １ 数码管驱动及键盘控制芯片 CH451 中文手册 版本： 4 1、概述 CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片CH451 内 置 RC 振荡电路， 可以动态驱动 8 位数码管或者 64 只 LED 发光管，具有 BCD 译码、闪烁、移位等功能； 同时还可以进行 64 键的键盘扫描；CH451 通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供 上电复位和看门狗等监控功能 2、特点 2.1. 显示驱动 ● 内置大电流驱动级，段电流不小于 25mA，字电流不小于 150mA ● 动态显示扫描控制，直接驱动 8 位数码管或者 64 只发光管 LED ● 可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者 BCD 译码方式 ● 数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环 ● 各数码管数字独立闪烁控制 ● 通过占空比设定提供 16 级亮度控制 ● 支持段电流上限调整，可以省去所有限流电阻 ● 扫描极限控制，支持 1 到 8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间 2.2. 键盘控制 ● 内置 64 键键盘控制器，基于 8×8 矩阵键盘扫描。
● 内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路 ● 键盘中断，低电平有效输出 ● 提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放 2.3. 其它 ● 高速的 4 线串行接口，支持多片级联，时钟速度从 0 到 10MHz ● 串行接口中的 DIN 和 DCLK 信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚 ● 完全内置时钟振荡电路，不需要外接晶体或者阻容振荡 ● 内置上电复位和看门狗 Watch-Dog，提供高电平有效和低电平有效复位输出 DIG [7-0] SEG [7-0] RST# RST DOUT DCLK LOAD DIN CH451 外围芯片 (虚线可选) 单片机 MCU 等 8 位 数码管 或 64 只 发光管 8×8 矩阵 64 键键盘 CH451 中文手册 ２ ● 支持 3V～5V 电源电压 ● 提供 SOP28 和 DIP24S 两种无铅封装，兼容 RoHS ● 引脚及功能基本兼容 CH452 芯片 3、封装 封装形式 宽度 引脚间距 封装说明 订货型号 SOP28 7.62mm 300mil 1.27mm 50mil 标准的 28 脚贴片 CH451S DIP24S 7.62mm 300mil 2.54mm 100mil 窄 24 脚双列直插 CH451L 4、引脚 SOP28 的引脚号 DIP24S 的引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 23 2 VCC 电源 正电源端，持续电流不小于 200mA 9 15 GND 电源 公共接地端，持续电流不小于 200mA 25 4 LOAD 输入 串行接口的数据加载，内置上拉电阻 26 5 DIN 输入 串行接口的数据输入，内置上拉电阻 27 6 DCLK 输入 串行接口的数据时钟，内置上拉电阻 同时用于看门狗的清除输入 24 3 DOUT 输出 串行接口的数据输出和键盘中断 22～15 1、 24～18 SEG7 ～SEG0 三态输出 及输入 数码管的段驱动，高电平有效， 键盘扫描输入，高电平有效，内置下拉 1～8 7～14 DIG7 ～DIG0 输出 数码管的字驱动，低电平有效， 键盘扫描输出，高电平有效 12 16 RST 输出 上电复位和看门狗复位，高电平有效 13 不支持 RST# 输出 上电复位和看门狗复位，低电平有效 28 不支持 RSTI 输入 外部手工复位输入， 高电平有效，内置下拉电阻 14 不支持 ADJ 输入 段电流上限调整，内置强下拉电阻 11 不支持 CLKO 输出 内部系统时钟输出 10 不支持 NC. 空脚 未使用，对于 2027XXXXX 批号建议接 GND 不支持 17 NC. 空脚 未使用，禁止连接 5、功能说明 5.1. 一般说明 CH451 中文手册 ３ 本手册中的数据，以 B 结尾的为二进制数，以 H 结尾的为十六进制数，否则为十进制数，标注 为 x 的位表示该位可以是任意值。
CH451 是一个多功能外围芯片，通过可以级联的 4 线串行接口与单片机、DSP、微处理器等交换 数据CH451 包含三个功能：数码管显示驱动、键盘扫描控制、μP 监控，三个功能之间相互独立， 单片机可以通过操作命令分别启用、关闭、设定 CH451 的任何一个功能CH451 的串行接口是由硬件 实现的，单片机可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而绝不会降低 CH451 的工作效率 5.2. 显示驱动 CH451 对数码管和发光管采用动态扫描驱动， 顺序为 DIG0 至 DIG7， 当其中一个引脚吸入电流时， 其它引脚则不吸入电流CH451 内部具有大电流驱动级，可以直接驱动 0.5 英寸至 2 英寸的共阴数码 管，段驱动引脚 SEG6～SEG0 分别对应数码管的段 G～段 A，段驱动引脚 SEG7 对应数码管的小数点， 字驱动引脚 DIG7～DIG0 分别连接 8 个数码管的阴极；CH451 也可以连接 8×8 矩阵的发光二级管 LED 阵列或者 64 个独立发光管；CH451 还可以通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管 支持大尺寸的数码管 CH451 支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。
当扫描极限设定为 1 时，唯一的 数码管 DIG0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限设定为 8 时，8 个数码 管 DIG7～DIG0 各得到 1/8 的动态驱动时间；当扫描极限设定为 4 时，4 个数码管 DIG3～DIG0 各得到 1/4 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流将比扫描极限为 8 时增加一倍，所以降低扫描极 限可以提高数码管的显示亮度 CH451 将分配给每个数码管的显示驱动时间进一步细分为 16 等份，通过设定显示占空比支持 16 级亮度控制占空比的值从 1/16 至 16/16，占空比越大，数码管的平均驱动电流越大，显示亮度也 就越高，但占空比与显示亮度之间是非线性关系 CH451 内部具有 8 个 8 位的数据寄存器，用于保存 8 个字数据，分别对应于 CH451 所驱动的 8 个 数码管或者 8 组每组 8 个的发光二极管CH451 支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右 循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中，闪烁控制 的属性不会随数据移动 CH451 默认情况下工作于不译码方式，此时 8 个数据寄存器中字数据的位 7～位 0 分别对应 8 个 数码管的小数点和段 G～段 A，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位唯一地对应一个发光二 级管。
当数据位为 1 时，对应的数码管的段或者发光管就会点亮；当数据位为 0 时，则对应的数码管 的段或者发光管就会熄灭例如，第三个数据寄存器的位 0 为 1，所以对应的第三个数码管的段 A 点 亮通过设定，CH451 还可以工作于 BCD 译码方式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出 二进制数 BCD 码，由 CH451 将其译码后直接驱动数码管显示对应的字符BCD 译码方式是指对数据寄 存器中字数据的位 4～位 0 进行 BCD 译码， 控制段驱动引脚 SEG6～SEG0 的输出， 对应于数码管的段 G～ 段 A，同时用字数据的位 7 控制段驱动引脚 SEG7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据的位 6 和 位 5 不影响 BCD 译码下表为数据寄存器中字数据的位 4～位 0 进行 BCD 译码后，所对应的段 G～段 A 以及数码管显示的字符参考下表，如果需要在数码管上显示字符 0，只要置入数据 0xx00000B 或 者 00H； 需要显示字符 0. （0 带小数点） ， 只要置入数据 1xx00000B 或者 80H； 类似地， 数据 1xx01000B 或者 88H 对应于字符 8.（8 带小数点） ；数据 0xx10011B 或者 13H 对应于字符=；数据 0xx11010B 或者 1AH 对应于字符.（小数点） ；数据 0xx10000B 或者 10H 对应于字符 （空格，数码管没有显示） 。
位 4～位 0 段 G～段 A 显示的字符 位 4～位 0 段 G～段 A 显示的字符 00000B 0111111B 0 10000B 0000000B 空格 00001B 0000110B 1 10001B 1000110B -| -1 或加号 00010B 1011011B 2 10010B 1000000B - 负号减号 00011B 1001111B 3 10011B 1000001B = 等于号 00100B 1100110B 4 10100B 0111001B [ 左方括号 00101B 1101101B 5 10101B 0001111B ] 右方括号 00110B 1111101B 6 10110B 0001000B _ 下划线 00111B 0000111B 7 10111B 1110110B H CH451 中文手册 ４ 01000B 1111111B 8 11000B 0111000B L 01001B 1101111B 9 11001B 1110011B P 01010B 1110111B A 11010B 0000000B . 小数点 01011B 1111100B b 其余值 0000000B 空格 01100B 1011000B c 01101B 1011110B d 01110B 1111001B E 01111B 1110001B F 下图是 CH451 的段驱动引脚 SEG7～SEG0 的内部电路简图。
下图是 CH451 的字驱动引脚 DIG7～DIG0 的内部电路简图 5.3. 键盘扫描 CH451 的键盘扫描功能支持 8×8 矩阵的 64 键键盘在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚用于列 扫描输出，SEG7～SEG0 引脚都带有内部下拉电阻，用于行扫描输入；当启用键盘扫描功能后，DOUT CH451 中文手册 ５ 引脚的功能由串行接口的数据输出变为键盘中断以及数据输出 CH451 定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚按照 DIG0 至 DIG7 的顺序依次输出高电平，其余 7 个引脚输出低电平；SEG7～SEG0 引脚的输出被禁止，当没有 键被按下时，SEG7～SEG0 都被下拉为低电平；当有键被按下时，例如连接 DIG3 与 SEG4 的键被按下， 则当 DIG3 输出高电平时 SEG4 检测到高电平； 为了防止因为按键抖动或者外界干扰而产生误码， CH451 实行两次扫描，只有当两次键盘扫描的结果相同时，按键才会被确认有效如果 CH451 检测到有效的 按键，则记录下该按键代码，并通过 DOUT 引脚产生低电平有效的键盘中断，此时单片机可以通过串 行接口读取按键代码；在没有检测到新的有效按键之前，CH451 不再产生任何键盘中断。
CH451 不支 持组合键，也就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按下；如果多个键同时按下，那么按键 代码较小的按键优先 CH451 所提供的按键代码为 7 位，位 2～位 0 是列扫描码，位 5～位 3 是行扫描码，位 6 是状态 码（键按下为 1，键释放为 0） 例如，连接 DIG3 与 SEG4 的键被按下，则按键代码是 1100011B 或者 63H，键被释放后，按键代码通常是 0100011B 或者 23H，其中，对应 DIG3 的列扫描码为 011B，对应 SEG4 的行扫描码为 100B单片机可以在任何时候读取按键代码，但一般在 CH451 检测到有效按键而 产生键盘中断时读取按键代码，此时按键代码的位 6 总是 1，另外，如果需要了解按键何时释放，单 片机可以通过。