数码管驱动及键盘控制芯片CH455

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1、CH455 中文手册 数码管驱动及键盘控制芯片 CH455 中文手册 版本：1C http:/ 1、概述 CH455 是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH455 内置时钟振荡电路，可以动态驱动 4 位数 码管或者 32 只 LED；同时还可以进行 28 键的键盘扫描；CH455 通过 SCL 和 SDA 组成的 2 线串行接口 与单片机等交换数据。 2、特点 内置显示电流驱动级，段电流不小于 25mA，字电流不小于 160mA。 动态显示扫描控制，支持 84 或者 74，直接驱动 4 位数码管或者 32 只发光管 LED。 内部限流，通过占空比设定提供 8 级亮度控制。 内置 28 键键盘

2、控制器，基于 74 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。 提供低电平有效的键盘中断，提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。 高速 2 线串行接口，时钟速度从 0 到 4MHz，兼容两线 I2C 总线，节约引脚。 内置上电复位，支持 2.7V5V 电源电压。 支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。 内置时钟振荡电路，不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件，更抗干扰。 提供 DIP18、SOP18 和 SOP16 三种无铅封装，兼容 RoHS，功能和引脚部分兼容 CH450 芯片。 3、封装 DIG3DIG0 SEG60 SEG7SEG0 INT#

3、 SCL SDA CH455 芯片 (虚线可选) 单片机 MCU 等 4 位 数码管 或 32 个 发光管 74 矩阵 28 键键盘 CH455 中文手册 封装形式 宽度 引脚间距 封装说明 订货型号 DIP18 7.62mm 300mil 2.54mm 100mil 标准 18 脚双列直插 CH455K SOP18 7.62mm 300mil 1.27mm 50mil 标准的宽 18 脚贴片 CH455H SOP16 3.9mm 150mil 1.27mm 50mil 标准的 16 脚贴片 CH455G 4、引脚 引脚号 DIP18/SOP18 SOP16 引脚名称 类型 引脚说明 11 1

4、4 VCC 电源 正电源，持续电流不小于 150mA 4 8 GND 电源 公共接地，持续电流不小于 150mA 9、10 12、13 14、15 16 12、13 15、16 1、2 3 SEG0 SEG6 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 17 4 SEG7 输出 数码管的小数点段驱动输出，高电平有效， 7 段模式下的键盘中断输出，低电平有效 1、5 6、7 5、9 10、11 DIG0 DIG3 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 3 7 SDA 内置上拉 开漏输出 及输入 2 线串行接口的数据输入和输出， 内置

5、上拉电阻 2 6 SCL 输入 2 线串行接口的数据时钟，内置上拉电阻 18 无 INT# 内置上拉 开漏输出 键盘中断输出，低电平有效 8 无 ISET 输入 段电流上限调整，悬空为默认设置 5、功能说明 5.1. 一般说明 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。 单片机（也可以是 DSP、微处理器等控制器）通过 2 线串行接口控制 CH455 芯片，CH455 的数码 管显示驱动与键盘扫描控制之间相互独立，单片机可以通过操作命令分别启用、关闭、设定这两个功 能。CH455 的 2 线串行接口是由硬件实现

6、的，单片机可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而绝对 不会降低 CH455 的工作效率。 5.2. 显示驱动 CH455 对数码管和发光管采用动态扫描驱动， 顺序为 DIG0 至 DIG3， 当其中一个引脚吸入电流时， 其它引脚则不吸入电流。 CH455 内部具有电流驱动级， 可以直接驱动 0.5 英寸至 1 英寸的共阴数码管， 段驱动引脚 SEG6SEG0 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 DIG3DIG0 分别连接 4 个数码管的阴极；CH455 也可以连接 84 矩阵的发光二级管 LED 阵列 或者 32 个独立发光管，或者通过外接反相

7、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。在 7 段模式下，SEG7 引脚被用于键盘中断输出，而无法再驱动数码管的小数点。 CH455 将分配给每个数码管的显示驱动时间进一步细分为 8 等份， 通过设定显示占空比支持 8 级 亮度控制。占空比的值从 1/8 至 8/8，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。 CH455 中文手册 CH455 内部具有 4 个 8 位的数据寄存器，用于保存 4 个字数据，分别对应于 CH455 所驱动的 4 个 数码管或者 4 组每组 8 个的发光二极管。数据寄存器中字数据的位 7位 0

8、分别对应各个数码管的小 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。 下图是数码管的段名称 5.3. 键盘扫描 CH455 的键盘扫描功能支持 74 矩阵的 28 键键盘。在键盘扫描期间，DIG3DIG0 引脚用于列 扫描输出，SEG6SEG0 引脚都带有内部下拉电阻，用于行扫描输入。 CH455 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，DIG3

9、DIG0 引脚按照 DIG0 至 DIG3 的顺序依次输出高电平，其余引脚输出低电平；SEG6SEG0 引脚的输出被禁止，当没有键被 按下时，SEG6SEG0 都被下拉为低电平；当有键被按下时，例如连接 DIG1 与 SEG4 的键被按下，则 当 DIG1 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，CH455 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 CH455 检测到有效的 按键，则记录下该按键代码，并通过 INT#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，CH4

10、55 不再产生任何键盘中断。CH455 支持 SEG1 和 SEG0 针对同一 DIG 的组合键，组合键是最优先的，除此之外，如果多个键同时按下，那么按 键代码较小的按键优先。例如连接 DIG1 与 SEG1 及连接 DIG1 与 SEG0 的两个键，可作为组合键。 CH455 所提供的按键代码为 8 位，位 7 始终为 0，位 2 始终为 1，位 1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 DIG1 与 SEG4 的键被按下， 则按键代码是 01100101B 或者 65H，键被释放后，按键代码通常是 00100101B 或

11、者 25H（也可能是其 它值，但是肯定小于 40H） ，其中，对应 DIG1 的列扫描码为 01B，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 CH455 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，单片机可以通过查询方式定期 读取按键代码，直到按键代码的位 6 为 0。 下表是在 DIG3DIG0 与 SEG6SEG0 之间 74 矩阵的按键编址，也是数码管段位和发光管 LED 阵列的顺序编址。由于按键代码是 8 位，键按下时位 6 总是 1，所以当键按下时，CH455 所提供的实 际

12、按键代码是表中的按键编址加上 40H，也就是说，此时的按键代码应该在 44H 到 7FH 之间。 编址 DIG3 DIG2 DIG1 DIG0 SEG0 07H 06H 05H 04H SEG1 0FH 0EH 0DH 0CH SEG2 17H 16H 15H 14H SEG3 1FH 1EH 1DH 1CH SEG4 27H 26H 25H 24H SEG5 2FH 2EH 2DH 2CH SEG6 37H 36H 35H 34H SEG0+SEG1 3FH 3EH 3DH 3CH 5.4. 串行接口 CH455 具有硬件实现的 2 线串行接口，包含 2 个主要信号线：串行数据时钟输入线 S

13、CL、串行数 据输入和输出线 SDA；以及 1 个辅助信号线：中断输出线 INT#。其中，SCL 是带上拉的输入信号线，CH455 中文手册 默认是高电平；SDA 是带上拉的准双向信号线，默认是高电平；INT#是带上拉的开漏输出，在启用键 盘扫描功能后作为键盘中断输出线，默认是高电平。 SDA 用于串行数据输入和输出，高电平表示位数据 1，低电平表示位数据 0，串行数据输入的顺 序是高位在前，低位在后。 SCL 用于提供串行时钟，CH455 在其上升沿从 SDA 输入数据，在其下降沿从 SDA 输出数据。 在 SCL 为高电平期间发生的 SDA 下降沿定义为串行接口的启动信号，在 SCL 为高

14、电平期间发生 的 SDA 上升沿定义为串行接口的停止信号。CH455 只在检测到启动信号后才接收并分析命令。所以在 单片机 I/O 引脚资源紧张时，可以在保持 SDA 引脚状态不变的情况下，将 SCL 引脚与其它接口电路共 用；如果能够确保 SDA 引脚的变化仅在 SCL 引脚为低电平期间发生，那么 SCL 引脚和 SDA 引脚都可以 与其它接口电路共用。 INT#用于键盘中断输出，默认是高电平。当 CH455 检测到有效按键时，INT#输出低电平有效的 键盘中断；单片机被中断后，对 CH455 执行读操作，CH455 将 INT#恢复为高电平，并从 SDA 输出按键 代码，单片机从 SDA

15、获得一个字节的数据，即按键代码。 单片机与 CH455 的通讯过程总是分为 6 个步骤，按单片机的操作方向分成两种类型，一种是写 操作，用于输出数据，一种是读操作，用于输入数据。具体过程可以参考例子程序中的说明。 写操作包括以下 6 个步骤：输出启动信号、输出字节 1、应答 1、输出字节 2、应答 2、输出停 止信号。其中，启动信号和停止信号如上所述，应答 1 和应答 2 总是固定为 1，输出字节 1 和输出字 节 2 各自包含 8 个数据位，即一个字节数据。 读操作包括以下 6 个步骤：输出启动信号、输出字节 1、应答 1、输入字节 2、应答 2、输出停 止信号。其中，启动信号和停止信号如上

16、所述，应答 1 和应答 2 总是固定为 1，输出字节 1 和输入字 节 2 各自包含 8 个数据位，即一个字节数据。 下图是一个写操作的实例，字节 1 为 01001000B，即 48H；字节 2 为 00000001B，即 01H。 6、操作命令 CH455 的操作命令分为 3 组。各命令的启动信号、停止信号、应答 1 和应答 2 都相同，区别在于 输出字节 1 和字节 2 的数据不同以及字节 2 的传输方向不同。 6.1. 设置系统参数命令 该命令的输出字节 1 为 01001000B，即 48H；输出字节 2 为 0INTENS7SEGSLEEP0ENAB。 设置系统参数命令用于设定 CH455 的系统级参数：显示及键盘扫描使能 ENA、睡眠使能