CH450
中文手册
1
数码管驱动及键盘控制芯片
CH450
手册
版本:
2
http://wch.cn
1、概述
CH450
是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH450 内½时钟振荡电路,可以动态驱动
6
½数
码管或者
48
只
LED;同时还可以进行 48
键的键盘扫描;CH450 通过
2
线串行接口与单片机等交换数
据;并且可以对单片机提供上电复½信号。
SEG7½SEG0
CH450
芯片
8×6
矩阵
48
键键盘
(虚线可选)
6
½
数码管
或
48
个
发光管
SCL
SDA
单片机
MCU
等
INT#
RSTH
DIG7½DIG2
2、特点
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
内½显示电流驱动级,段电流不小于
15mA,字电流不小于 80mA。
动态显示扫描控制,直接驱动
6
½数码管或者
48
只发光管
LED。
内½
48
键键盘控制器,基于
8×6
矩阵键盘扫描。
内½按键状态输入的下拉电阻,内½去抖动电路。
提供½电平有效的键盘中断,提供按键释放标志½,可供查询按键按下与释放。
2
高速
2
线串行接口,时钟速度从
0
到
2MHz,兼容两线 I C
总线,节约引脚。
内½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。
内½上电复½,可以为单片机提供高电平有效的复½输出。
支持½功耗睡眠,节约电½,可以被按键唤醒或者被½令操½唤醒。
提供
DIP20
和
SOP20
两种无铅封装,兼容
RoHS,功½和引脚部分兼容 CH455
芯片。
3、封装
封装½式
SOP20
DIP20
7.62mm
7.62mm
½度
300mil
300mil
引脚间距
1.27mm
2.54mm
50mil
100mil
封装说明
标准的½
20
脚贴片
标准
20
脚双列直插
订货型号
CH450H
CH450K
CH450
中文手册
2
4、引脚
引脚号
12
5
10、11、13、14、
15、16、17、18
20、1、2、
6、7、8
4
3
9
19
引脚名称
VCC
GND
SEG0
½SEG7
DIG2
½DIG7
SDA
SCL
RSTH
INT#
类型
电源
电源
三态输出
及输入
输出
内½上拉
开漏输出
及输入
输入
输出
内½上拉
开漏输出
引脚说明
正电源,持续电流不小于
100mA
公共接地,持续电流不小于
100mA
数码管的段驱动,高电平有效,
键盘扫描输入,高电平有效,内½下拉电阻
数码管的字驱动,½电平有效,
键盘扫描输出,高电平有效
2
线串行接口的数据输入和输出
2
线串行接口的数据时钟,内½上拉电阻
上电复½输出,高电平有效
键盘中断输出,½电平有效
5、功½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½表示该½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
CH450
芯片,CH450 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½½令分别启用、关闭、设定这两个功
½。CH450
的
2
线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½,而绝对
不会降½
CH450
的工½效率。
5.2.
显示驱动
CH450
对数码管和发光管采用动态扫描驱动,
顺序为
DIG2
至
DIG7,
½其中一个引脚吸入电流时,
其它引脚则不吸入电流。
CH450
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
SEG6½SEG0
分别对应数码管的段
G½段 A,段驱动引脚 SEG7
对应数码管的小数点,字驱
动引脚
DIG7½DIG2
分别连接
6
个数码管的阴极;CH450
也可以连接
8×6
矩阵的发光二级管
LED
阵列
或者
48
个独立发光管,或者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。
CH450
内部具有
6
个
8
½的数据寄存器,用于保存
6
个字数据,分别对应于
CH450
所驱动的
6
个
数码管或者
6
组每组
8
个的发光二极管。数据寄存器中字数据的½
7½½ 0
分别对应各个数码管的小
数点和段
G½段 A,对于发光二极管阵列,则每个字数据的数据½唯一地对应一个发光二级管。½数
据½为
1
时,对应的数码管的段或者发光管就会点亮;½数据½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½
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
CH450
中文手册
3
5.3.
键盘扫描
CH450
的键盘扫描功½支持
8×6
矩阵的
48
键键盘。在键盘扫描期间,DIG7½DIG2
引脚用于列
扫描输出,SEG7½SEG0
引脚½带有内部下拉电阻,用于行扫描输入。
CH450
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,DIG7½DIG2
引脚按照
DIG2
至
DIG7
的顺序依次输出高电平,其½引脚输出½电平;SEG7½SEG0
引脚的输出被禁止,½没有键被
按下时,SEG7½SEG0
½被下拉为½电平;½有键被按下时,例如连接
DIG3
与
SEG4
的键被按下,则
½
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,CH450
实行两次扫描,只有½两次键盘扫描的结果相同时,按键才会被确认有效。如果
CH450
检测到有效的
按键,则记½下该按键代码,并通过
INT#引脚产生½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,CH450 不再产生任½键盘中断。CH450 不支
持组合键,也就是说,同一时刻,不½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。
CH450
所提供的按键代码为
7
½,½
2½½ 0
是列扫描码,½
5½½ 3
是行扫描码,½
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(也可½是其它值,½是肯定小于 40H)
,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½时候读取按键代码,
½一般在
CH450
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½
6
总是
1,
另外,
如果需要了解按键½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½
6
为
0。
下表是在
DIG7½DIG2
与
SEG7½SEG0
之间
8×6
矩阵的按键编址,也是数码管段½和发光管
LED
阵列的顺序编址。由于按键代码是
7
½,键按下时½
6
总是
1,所以½键按下时,CH450
所提供的实
际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 40H
到
7FH
之间。
编址
SEG0
SEG1
SEG2
SEG3
SEG4
SEG5
SEG6
SEG7
DIG7
07H
0FH
17H
1FH
27H
2FH
37H
3FH
DIG6
06H
0EH
16H
1EH
26H
2EH
36H
3EH
DIG5
05H
0DH
15H
1DH
25H
2DH
35H
3DH
DIG4
04H
0CH
14H
1CH
24H
2CH
34H
3CH
DIG3
03H
0BH
13H
1BH
23H
2BH
33H
3BH
DIG2
02H
0AH
12H
1AH
22H
2AH
32H
3AH
5.4.
附加功½
CH450
可以向单片机提供高电平有效的上电复½。单片机、DSP、微处理器的复½输入引脚可以
根据需要直接连接到
CH450
的
RSTH
引脚,½
CH450
通电时,RSTH
引脚输出高电平有效的复½脉冲信
号。CH450 的上电复½脉冲信号同时½用于
CH450
芯片的内部电路。
CH450
的上电复½是指上电过程(从断电状态变为正常供电状态的过程)中产生的复½脉冲。为
了减少
CH450
驱动大电流而产生的电源干扰,在设计印制电路板
PCB
时,应该紧靠
CH450
芯片,在正
负电源之间并联一组电源退耦电容,
包括至少一个容量不小于
0.1uF
的独石或者瓷片电容和一个容量
不小于
100uF
的电解电容。
5.5.
串行接口
CH450
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
SCL、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,
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½后½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½数据
1,½电平表示½数据 0,串行数据输入的顺
CH450
中文手册
4
序是高½在前,½½在后。
SCL
用于提供串行时钟,CH450 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
为高电平期间发生
的
SDA
上升沿定义为串行接口的停止信号。CH450 只在检测到启动信号后才接收并分析½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½够确保
SDA
引脚的变化仅在
SCL
引脚为½电平期间发生,那么
SCL
引脚和
SDA
引脚½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。½ CH450
检测到有效按键时,INT#输出½电平有效的
键盘中断;单片机被中断后,对
CH450
执行读操½,CH450 将
INT#恢复为高电平,并从 SDA
输出按键
代码,单片机从
SDA
获得一个字节的数据,其中½
7
½是按键代码。
单片机与
CH450
的通讯过程总是分为
6
个步骤,按单片机的操½方向分成两种类型,一种是写
操½,用于输出数据,一种是读操½,用于输入数据。具½过程可以参考例子程序中的说明。
写操½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½,即一个字节数据。
读操½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½,即一个字节数据。
下图是一个写操½的实例,字节
1
为
01001000B,即 48H;字节 2
为
00000001B,即 01H。
6、操½½令
CH450
的操½½令分为
3
组。各½令的启动信号、停止信号、应答
1
和应答
2
½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½系统参数½令
该½令的输出字节
1
为
01001000B,即 48H;输出字节 2
为[SLEEP][INTENS]000[KEYB][DISP]B。
设½系统参数½令用于设定
CH450
的系统级参数:显示驱动½½
DISP、键盘扫描½½ KEYB、显
示驱动亮度控制
INTENS、½功耗睡眠控制 SLEEP。
½
DISP
½为
1
时允许显示输出,½
DISP
½为
0
时关闭显示驱动。
½
KEYB
½为
1
时启用键盘扫描,½
KEYB
½为
0
时关闭键盘扫描。
INTENS
用于控制显示驱动的亮度,包含两½数据,有
4
种组合:数据
00B、01B、10B
分别设½
显示驱动占空比为
4/4、
1/4、
2/4,
并且启用内部的段驱动限流;
数据
11B
设½显示驱动占空比为
4/4,
½是禁止内部的段驱动限流,所以外部需要在段引脚串接限流电阻
R0。
SLEEP
用于½
CH450
进入½功耗睡眠状态,从而可以节约电½。处于½功耗睡眠状态中的
CH450
可以被下述两种事件中的任½一种唤醒,第一种事件是检测到
SEG3½SEG0
上的按键,有效按键代码
是
42H
到
5FH;第二种事件是接收到单片机发出的下一个操½½令。½ CH450
被唤醒后,SLEEP
½会
自动清
0。睡眠和唤醒操½本身不会½响 CH450
的其它工½状态。如果
KEYB
½为
1
则唤醒后产生按
键中断,如果
KEYB
½为
0
则唤醒后不产生按键中断。
该½令不½响内部数据缓冲区中的数据。
6.2.
加½½字数据½令
该½令的输出字节
1
为地址
64H、66H、68H、6AH、6CH
或者
6EH,分别对应于 DIG2½DIG7
引脚
驱动的
6
个数码管;输出字节
2
为[DIG_DATA]B,即
00H
到
0FFH
之间的值,是
8
½的字数据。
加½½字数据½令用于将字数据
DIG_DATA
写入字节
1
指定地址的数据寄存器中。例如,½令数据
01100100B(即 64H
对应
DIG2)
、01111001B
表示将字数据
79H
写入第
1
个数据寄存器,½
DIG2
引脚
CH450
中文手册
5
驱动的数码管将显示
E。
上电复½后
CH450
内部数据寄存器中的数据是不确定的,所以在开启显示之前,应该先清空数
据寄存器中的数据,或者直接加½½将要显示的数据,复½过程不½响数据寄存器中的数据。
6.3.
读取按键代码½令
该½令的输出字节
1
为
01001111B,即 4FH;输入字节 2
的½
7
½为按键代码。
读取按键代码½令用于获得
CH450
最近检测到的有效按键的按键代码。该½令属于读操½,是
唯一的具有数据返回的½令,单片机必须先释放
SDA
引脚(三态输出禁止或者上拉到高电平)
,然后
CH450
从
SDA
引脚输出按键代码,按键代码的有效数据是½
6½½ 0,其中½ 6
是状态码,½
5½½ 0
是扫描码和按键编址。
7、参数
7.1.
绝对最大值
(临界或者超过绝对最大值将可½导致芯片工½不正常甚至损坏)
名称
TA
TS
VCC
VIO
IMdig
IMseg
IMall
参数说明
工½时的环境温度
储存时的环境温度
电源电压(VCC 接电源,GND 接地)
输入或者输出引脚上的电压
单个
DIG
引脚的连续驱动电流
单个
SEG
引脚的连续驱动电流
所有
SEG
引脚的连续驱动电流的总和
最小值
-40
-55
-0.5
-0.5
0
0
0
最大值
85
125
6.0
VCC+0.5
120
25
130
单½
℃
℃
V
V
mA
mA
mA
7.2.
电气参数
(测试条件:TA=25℃,VCC=5V)
名称
VCC
ICC
ICCs5
ICCs3
VIL
VIH
VILseg
VIHseg
VOLdig
VOHdig
VOLseg
VOHseg
VOL
VOH
IDN1
IUP1
IUP2
IUP3
VR
参数说明
电源电压
电源电流
5V
时静态电流(输入引脚均为高电平)
3.3V
时静态电流(输入引脚均为高电平)
SCL
和
SDA
引脚½电平输入电压
SCL
和
SDA
引脚高电平输入电压
SEG
引脚½电平输入电压
SEG
引脚高电平输入电压
DIG
引脚½电平输出电压(-80mA)
DIG
引脚高电平输出电压(8mA)
SEG
引脚½电平输出电压(-18mA)
SEG
引脚高电平输出电压(15mA)
其½引脚½电平输出电压(-4mA)
其½引脚高电平输出电压(4mA)
SEG
引脚的输入下拉电流
SCL
引脚的输入上拉电流
SDA
引脚的输入上拉电流
INT#引脚的输出上拉电流
上电复½的默认电压门限
最小值
3
0.2
典型值
5
80
0.4
0.1
最大值
5.5
150
1
0.3
0.8
VCC+0.5
0.5
VCC+0.5
0.8
0.5
4.5
0.5
4.5
-50
100
250
500
2.6
300
400
5000
2.9
单½
V
mA
mA
mA
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
uA
uA
uA
uA
V
-0.5
2.0
-0.5
1.8
4.5
2.3