工業(yè)設(shè)備中LED顯示和鍵盤掃描設(shè)計(jì)

工業(yè)設(shè)備、汽車電子及儀器儀表中普遍使用LED顯示器，原因是LED顯示器成本低廉、使用靈活、封裝體積小。

開發(fā)這類設(shè)備時(shí)，常常會(huì)由于CPU資源不足而不得不采用擴(kuò)展接口芯片來滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要，而出現(xiàn)這種情況的原因之一是鍵盤顯示占用了太多的系統(tǒng)資源，鍵盤顯示通常采用以下兩種方式：（1）采用并行接口的鍵盤顯示專用芯片8279。但8279所需外圍元件多（顯示驅(qū)動(dòng)、譯碼等）、占用電路板面積大、綜合成本較高；（2）采用通用并行I/O芯片擴(kuò)展（如8155等），但此方案同樣需要驅(qū)動(dòng)顯示，同時(shí)鍵盤顯示掃描還需占用大量CPU時(shí)間；針對(duì)這一應(yīng)用，MAXIM公司推出了帶有鍵盤掃描的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路MAX6955，該器件具有400kbps、I2C兼容的2線串行接口，可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

1 MAX6955的功能框圖及概述

MAX6955是緊湊型顯示驅(qū)動(dòng)器，通過I2C兼容的2線串行接口將微處理器連接至7/14/16段LED顯示器。串行接口支持多片MAX6955的級(jí)聯(lián)，可驅(qū)動(dòng)多達(dá)16位7段、8位14段、8位16段或128個(gè)分立LED，且電源電壓可低至2.7V。該器件還具有5條I/O擴(kuò)展線（GPIO）P0～P4，其中P0～P3可以部分或全部配置為按鍵開關(guān)輸入，能夠自動(dòng)掃描和去抖動(dòng)多達(dá)32個(gè)矩陣開關(guān)，P4可配置為IRQ輸出。

MAX6955器件內(nèi)部包含全部14段和16段104個(gè)ASCII字符的字模、7段顯示使用的16進(jìn)制字模、多工掃描電路、陽極和陰極驅(qū)動(dòng)器以及用于存儲(chǔ)各位顯示的靜態(tài)RAM。顯示位的最大段電流可通過單個(gè)外部電阻來設(shè)定。各位的顯示亮度可用內(nèi)部的16級(jí)數(shù)字亮度控制電路獨(dú)立調(diào)節(jié)。MAX6955還包含低功耗關(guān)斷模式、限制掃描位寄存器（允許用戶選擇1～16位用于顯示）、段閃爍控制（如果需要，可通過驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)同步）及強(qiáng)制所有LED點(diǎn)亮的測(cè)試模式。LED驅(qū)動(dòng)具有限斜率輸出，以降低EMI。圖1是MAX6955的功能框圖。

2 MAX6955的主要特性

●400kbps、I2C兼容的2線串行接口；

●工作電壓2.7V～5.5V；

●可控制多達(dá)16位7段、8位14段、8位16段、128個(gè)分立LED，或各種類型的組合；

●可驅(qū)動(dòng)共陰極單色和雙色LED顯示器；

●內(nèi)置14段和16段104個(gè)ASCII字符的字模以及7段顯示使用的16進(jìn)制字模；

●各段獨(dú)立的自動(dòng)閃爍控制；

●10μA（典型值）低功耗關(guān)斷模式（數(shù)據(jù)保持）；

●16級(jí)各位獨(dú)立的數(shù)字高度控制；

●上電期間顯示消隱；

●限斜率段電流驅(qū)動(dòng)器降低EMI；

●5個(gè)GPIO端口可配置為按鍵開關(guān)輸入，能夠自動(dòng)掃描和去抖多達(dá)32個(gè)按鍵開關(guān)，且支持多鍵同時(shí)按下：

●按鍵輸入去抖后輸出IRQ；

●工作于標(biāo)準(zhǔn)的汽車級(jí)溫度范圍。

3 使用MAX6955的注意事項(xiàng)

MAX6955采用I2C兼容的2線串行接口進(jìn)行控制，主控端發(fā)送：起始位+7位從地址+讀寫位+寄存器地址+一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)+停止位。由于接收端在第9個(gè)脈沖時(shí)需要發(fā)回應(yīng)答位，所以完成一個(gè)字節(jié)的通信需要9個(gè)脈沖。

MAX6955有7位從地址，第8位是讀寫位，高電平是讀，低電平是寫。7位從地址的高3位是110，低4位由地址輸入管腳AD0和AD1的接法決定，它們分別連續(xù)GND、V+、CL和SDA，從而獲得16個(gè)所需的從地址。

對(duì)MAX6955的讀寫操作是通過命令寄存器地址完成的，第一個(gè)字節(jié)是命令字節(jié)（實(shí)際上是寄存器地址），它決定著第二個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入哪個(gè)寄存器或者從那個(gè)寄存器讀取數(shù)據(jù)，如果命令字節(jié)后面沒有數(shù)據(jù)，則MAX6955不執(zhí)行操作。如果命令字節(jié)后面有多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，MAX6955內(nèi)部的寄存器地址自動(dòng)累加，這樣可以縮短MAX6955的讀寫時(shí)間。圖2給出了MAX6955的讀寫時(shí)序。

4 LED顯示和鍵盤掃描設(shè)計(jì)

用MAX6955設(shè)計(jì)LED顯示和鍵盤掃描電路的一個(gè)具體實(shí)例。該方案可實(shí)現(xiàn)8個(gè)按鍵掃描、32個(gè)獨(dú)立LED指示燈顯示以及8位7段LED顯示。