本文旨在幫助工程師快速掌握MAX6954驅(qū)動(dòng)16段單色LED顯示器的使用方法。

MAX6954是一個(gè)通用顯示驅(qū)動(dòng)器，能夠通過(guò)一個(gè)串口控制多個(gè)分立、7段、14段或16段LED顯示器。本篇應(yīng)用筆記介紹驅(qū)動(dòng)8位單色、16段LED顯示器的典型應(yīng)用與配置。

有關(guān)MAX6954的詳細(xì)信息請(qǐng)參考MAX6954的數(shù)據(jù)資料。

應(yīng)用筆記"快速入門: 使用MAX6954驅(qū)動(dòng)7段LED顯示器" 和"快速入門: 使用MAX6954驅(qū)動(dòng)14段LED顯示器" 與本文類似，分別介紹了如何配置MAX6954驅(qū)動(dòng)7段和14段顯示器。

MAX6954的一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用是驅(qū)動(dòng)多達(dá)8位的16段單色LED。本篇應(yīng)用筆記指導(dǎo)用戶如何連接MAX6954與16段顯示器，以及如何配置其內(nèi)部寄存器控制顯示內(nèi)置字模中的104個(gè)字符。

MAX6954使用一種交替改變驅(qū)動(dòng)器端口極性的復(fù)用技術(shù)來(lái)減少引腳數(shù)目。這與驅(qū)動(dòng)器陰極和陽(yáng)極引腳單獨(dú)使用的標(biāo)準(zhǔn)LED復(fù)用連接方式不同。應(yīng)用筆記"Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing"對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了討論。表1為MAX6954與16段顯示器的連線表，此表兼容于MAX6954的復(fù)用配置及其104個(gè)字符的內(nèi)置字模。表1中的字母對(duì)應(yīng)于圖2中的段標(biāo)識(shí)。圖1為MAX6954驅(qū)動(dòng)八位16段顯示器的電路示意圖。


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圖1. MAX6954 16段顯示應(yīng)用電路


圖2. 16段顯示器的段標(biāo)識(shí)

表1.與八位16段顯示器連線表

DIGIT

O0

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

O9

O10

O11

O12

O13

O14

O15

O16

O17

O18

0

CCO

--

a1

a2

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

1

--

CC1

a1

a2

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

2

a1

a2

CC2

--

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

3

a1

a2

--

CC3

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

4

a1

a2

b

c

CC4

--

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

5

a1

a2

b

c

--

CC5

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

6

a1

a2

b

c

d1

d2

CC6

--

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

7

a1

a2

b

c

d1

d2

--

CC7

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

完成MAX6954與16段顯示器連線后，可利用顯示測(cè)試模式檢查連線正確性。顯示測(cè)試模式不受控制和數(shù)據(jù)寄存器影響，點(diǎn)亮顯示器所有的段，但不改變?nèi)魏渭拇嫫鲀?nèi)容。向寄存器0x07寫入0x01啟動(dòng)顯示測(cè)試模式。測(cè)試模式下顯示器如果有不亮的段則說(shuō)明連線有誤。向寄存器0x07寫入0x00退出顯示測(cè)試模式。

完成連線檢查后，需要按驅(qū)動(dòng)16段顯示器的要求設(shè)置MAX6954寄存器值。表2包括MAX6954一些重要寄存器的上電初始值。MAX6954初次上電時(shí)處于關(guān)斷模式，各位顯示消隱，選擇16段字模并將掃描位數(shù)設(shè)為最大，即八位。譯碼模式寄存器（0x01）和數(shù)字類型（0x0C）的默認(rèn)值適用于16段顯示器。


圖3. 16段顯示字模

表2. MAX6954上電后寄存器初始狀態(tài)

REGISTER	POWER-UP CONDITION	ADDRESS (HEX)	REGISTER DATA
			D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Decode Mode	16-segment font enabled	0x01	1	1	1	1	1	1	1	1
Global Intensity	1/16 (minimum intensity)	0x02	X	X	X	X	0	0	0	0
Scan Limit	Display eight 16-segment digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	0x03	X	X	X	X	X	1	1	1
Control Register	Shutdown enabled, blink disabled, blink speed is slow	0x04	0	0	X	X	0	0	0	0
Display Test	Normal operation (display test disabled)	0x07	X	X	X	X	X	X	X	0
Digit Type	Digits 0 through 7 are 16 segment digits	0x0C	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity10	1/16 (min on), digits 1 and 0	0x10	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity32	1/16 (min on), digits 3 and 2	0x11	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity54	1/16 (min on), digits 5 and 4	0x12	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity76	1/16 (min on), digits 7 and 6	0x13	0	0	0	0	0	0	0	0
Digit 0	Blank digit, both planes	0x60	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 1	Blank digit, both planes	0x61	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 2	Blank digit, both planes	0x62	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 3	Blank digit, both planes	0x63	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 4	Blank digit, both planes	0x64	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 5	Blank digit, both planes	0x65	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 6	Blank digit, both planes	0x66	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 7	Blank digit, both planes	0x67	0	0	1	0	0	0	0	0

配置寄存器（0x04）用來(lái)設(shè)置進(jìn)入和退出關(guān)斷模式，控制閃爍功能，全局清除各位數(shù)據(jù)，以及選擇對(duì)各位亮度進(jìn)行全局還是單獨(dú)控制。配置寄存器包含7位（見(jiàn)表3）。

• S 位用來(lái)選擇關(guān)斷模式還是正常工作模式（讀/寫）。
• B 位用來(lái)選擇閃爍速率（讀/寫）。
• E 位用來(lái)全局啟動(dòng)或禁止閃爍功能（讀/寫）。
• T 位用來(lái)復(fù)位閃爍時(shí)序（此數(shù)據(jù)不被存儲(chǔ)―瞬態(tài)位）。
• R 位用來(lái)全局清除所有顯示位對(duì)應(yīng)的P0和P1兩級(jí)寄存器（此數(shù)據(jù)不被存儲(chǔ)―瞬態(tài)位）。
• I 位用來(lái)選擇對(duì)各位亮度進(jìn)行全局還是單獨(dú)控制（讀/寫）。
• P 位用來(lái)返回當(dāng)前閃爍時(shí)序相位（只讀―向此位寫入值將被忽略）。

表 3. 配置寄存器格式

CONFIGURATION REGISTER DATA BIT	DATA BIT LABEL	STATE	FUNCTION
D7	P	0	P1 Blink Phase
		1	P0 Blink Phase
D6	I	0	Intensity for all digits is controlled by one setting in the Global Intensity Register
		1	Intensity for digits is controlled by the individual settings in the Intensity10 through Intensity76 registers.
D5	R	0	Digit data for both planes P0 and P1 are unaffected
		1	Digit data for both planes P0 and P1 are cleared on the rising edge of active-low CS
D4	T	0	Blink timing counters are unaffected.
		1	Blink timing counters are reset on the rising edge of active-low CS.
D3	E	0	Blink function disabled
		1	Blink function enabled
D2	B	0	Slow Blinking. Segments blink on for 1s, off for 1s with fOSC = 4MHz.
		1	Fast Blinking. Segments blink on for 0.5s, off for 0.5s with fOSC = 4MHz.
D1	X	X	Don't care
D0	S	0	Shutdown
		1	Normal Operation

通過(guò)向寄存器0x04寫入0x01啟動(dòng)顯示器驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)將工作方式設(shè)置為全局亮度控制、禁止閃爍。內(nèi)部振蕩器在MAX6954退出關(guān)斷模式時(shí)啟動(dòng)，振蕩器輸出引腳為OSC_OUT。注意，數(shù)據(jù)控制寄存器0x60至0x67上電狀態(tài)為0x20或沒(méi)有段被點(diǎn)亮?xí)r，16段顯示器保持顯示消隱（見(jiàn)表2和圖3）。

MAX6954內(nèi)置了用于16段顯示器的104個(gè)字符的ASCII字模圖。字符為標(biāo)準(zhǔn)ASCII字模加和這些常用符號(hào)。用7位表示這104個(gè)字符，第8位用于選擇是否點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)（DP）（見(jiàn)表4）。數(shù)據(jù)寄存器有兩級(jí)，P0和P1。每個(gè)顯示位用存儲(chǔ)器中的2字節(jié)表示，一個(gè)字節(jié)位于P0，另一個(gè)位于P1（見(jiàn)表7）。數(shù)據(jù)寄存器為映射地址方式，所以每位數(shù)據(jù)可在P0（寄存器0x20至0x27）中更新，也可在P1（寄存器0x40至0x47）中更新，還可以兩級(jí)同時(shí)更新（寄存器0x60至0x67）。數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)并不直接控制16段顯示器中各段的顯示。而是被用來(lái)尋址一個(gè)存儲(chǔ)著16段字模數(shù)據(jù)的字符發(fā)生器（見(jiàn)圖3）。寄存器數(shù)據(jù)低7位（D6至D0）用來(lái)從字模中選擇字符。最高位（D7）控制小數(shù)點(diǎn)（DP）顯示；置為1則顯示DP，置為0則不顯示DP。

表 4. 數(shù)字類型數(shù)據(jù)寄存器格式

MODE	ADDRESS CODE (HEX)	REGISTER DATA
		D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
16-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place unlit	0x20 to 0x27 0x40 to 0x47 0x60 to 0x67	0	Bits D6 to D0 select font character 0 to 127
16-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place lit	0x20 to 0x27 0x40 to 0x47 0x60 to 0x67	1	Bits D6 to D0 select font character 0 to 127

如果閃爍功能被配置寄存器閃爍使能位E（見(jiàn)表3）禁止，則P0中數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)被用作顯示器復(fù)用。而P1中數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)不被使用。如果閃爍功能被啟用，則交替使用P0和P1中的數(shù)據(jù)復(fù)用顯示器。P0和P1中的數(shù)據(jù)分別應(yīng)用于閃爍時(shí)鐘交替變化的不同相位，從而復(fù)用LED顯示器實(shí)現(xiàn)閃爍功能。

下面是一個(gè)利用MAX6954驅(qū)動(dòng)顯示八個(gè)字符，“MAXIM-IC”，的實(shí)例。設(shè)置配置寄存器禁止閃爍功能，這樣就可以通過(guò)向寄存器0x20至0x27寫入數(shù)據(jù)來(lái)分別控制數(shù)據(jù)位0至7。使用圖3中的字模圖得到每個(gè)字符對(duì)應(yīng)的代碼。

表 5. MAXIM-IC顯示范例

REGISTER ADDRESS (HEX)	DIGIT	CHARACTER	FONT MAP EQUIVALENT CODE
			DECIMAL	HEX
0x20	0	M	0100 1101	0x4D
0x21	1	A	0100 0001	0x41
0x22	2	X	0101 1000	0x58
0x23	3	I	0100 1001	0x49
0x24	4	M	0100 1101	0x4D
0x25	5	-	0010 1101	0x2D
0x26	6	I	0100 1001	0x49
0x27	7	C	0100 0011	0x43

通過(guò)向寄存器0x02（全局亮度控制寄存器）寫入數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)顯示亮度，亮度可在0x00（最小亮度，1/16的電流）和0xFF（最大亮度，15/16的電流）之間調(diào)節(jié)。也可以對(duì)每一位的亮度進(jìn)行單獨(dú)控制。關(guān)于顯示亮度調(diào)節(jié)和其它先進(jìn)特性（如GPIO和按鍵掃描）的詳細(xì)信息請(qǐng)參考MAX6954的數(shù)據(jù)資料。

表6. 快速入門例程指令集

REGISTER (HEX)	COMMAND (HEX)	FUNCTION
0x07	0x01	Enter display test mode
0x07	0x00	Exit display test mode
0x04	0x01	Exit shutdown mode, disable blinking and select global intensity control
0x20	0x4D	Write "M" to digit 0
0x21	0x41	Write "A" to digit 1
0x22	0x58	Write "X" to digit 2
0x23	0x49	Write "I" to digit 3
0x24	0x4D	Write "M" to digit 4
0x25	0x2D	Write "-" to digit 5
0x26	0x49	Write "I." to digit 6
0x27	0x43	Write "C" to digit 7
0x02	0xFF	Set globalk intensity to full-scale

表7. MAX6954/MAX6955的部分寄存器地址圖

REGISTER	ADDRESS (COMMAND BYTE)								ADDRESS (HEX CODE)
	D15	D14	D13	D12	D11	D10	D9	D8
Decode Mode	R/active-low W	0	0	0	0	0	0	1	0x01
Global Intensity	R/active-low W	0	0	0	0	0	1	0	0x02
Scan Limit	R/active-low W	0	0	0	0	0	1	1	0x03
Configuration	R/active-low W	0	0	0	0	1	0	0	0x04
Display Test	R/active-low W	0	0	0	0	1	1	1	0x07
Digit Type	R/active-low W	0	0	0	1	1	0	0	0x0C
Intensity 10	R/active-low W	0	0	1	0	0	0	0	0x10
Intensity 32	R/active-low W	0	0	1	0	0	0	1	0x11
Intensity 54	R/active-low W	0	0	1	0	0	1	0	0x12
Intensity 76	R/active-low W	0	0	1	0	0	1	1	0x13
Digit 0 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	0	0	0x20
Digit 1 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	0	1	0x21
Digit 2 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	1	0	0x22
Digit 3 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	1	1	0x23
Digit 4 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	0	0	0x24
Digit 5 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	0	1	0x25
Digit 6 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	1	0	0x26
Digit 7 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	1	1	0x27
Digit 0 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	0	0	0x40
Digit 1 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	0	1	0x41
Digit 2 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	1	0	0x42
Digit 3 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	1	1	0x43
Digit 4 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	0	0	0x44
Digit 5 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	0	1	0x45
Digit 6 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	1	0	0x46
Digit 7 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	1	1	0x47