HT16C21

HT16C21 RAM 映射 20×4/16×8 LCD 驱动控制器 特性 • • • • • • • • • • • • • • • 应用领域 工作电压：2.4 ~ 5.5V 内部 32kHz RC 振荡器 Bias：1/3 或 1/4；Duty：1/4 或 1/8 带电压跟随器的内部 LCD 偏置发生器 I2C 接口 两个可选 LCD 帧频率：80Hz 或 160Hz 多达 16×8 位 RAM 用来存储显示数据 显示模式： – 20×4 模式：20 SEGs 和 4 COMs – 16×8 模式：16 SEGs 和 8 COMs 多种闪烁模式 读 / 写地址自动增加 内建 16 级 VLCD 电压调整电路 低功耗 提供 VLCD 引脚用来调整 LCD 工作电 压 采用硅栅极 CMOS 制造工艺 封装类型：20/24/28-pin SOP, 16-pin NSOP, chip Rev. 1.10 • • • • • • • • 电表 水表 气表 热能表 家用电器 游戏机 电话机 消费类电子产品 概述 HT16C21 是一款存储器映射和多功能 LCD 控制 / 驱动芯片。该芯片显示模式有 80 点 (20×4) 或 128 点 (16×8)。HT16C21 的软件 配置特性使得它适用于多种 LCD 应用，包 括 LCD 模 块 和 显 示 子 系 统。HT16C21 通 过双线双向 I2C 接口与大多数微处理器 / 微 控制器进行通信。 1 2015-11-25 HT16C21 方框图 Power_on reset VSS COM0 SDA SCL Internal RC Oscillator Timing generator I2C Controller Column /Segment driver output Display RAM 16*8bits 8 COM3 COM4/SEG0 COM7/SEG3 VDD － OP4 Internal voltage adjustment VLCD SEG4 ＋ R － OP3 ＋ R － OP2 ＋ R LCD Voltage Selector Segment driver output － OP1 ＋ SEG19 R LCD bias generator Rev. 1.10 2 2015-11-25 HT16C21 引脚图 VDD 1 28 SEG19/VLCD SDA 2 27 SEG18 VDD 1 24 SEG19/VLCD SCL 3 26 SEG17 SDA 2 23 SEG18 VSS 4 25 SEG16 SCL 3 22 SEG15 COM0 5 24 SEG15 VSS 4 21 SEG14 COM1 6 23 SEG14 COM0 5 20 SEG13 COM2 7 22 SEG13 COM1 6 19 SEG12 COM3 8 21 SEG12 COM2 7 18 SEG11 COM4/SEG0 9 20 SEG11 COM3 8 17 SEG10 COM5/SEG1 10 19 SEG10 COM4/SEG0 9 16 SEG7 COM6/SEG2 11 18 SEG9 COM5/SEG1 10 15 SEG6 COM7/SEG3 12 17 SEG8 COM6/SEG2 11 14 SEG5 SEG4 13 16 SEG7 COM7/SEG3 12 13 SEG4 SEG5 14 15 SEG6 HT16C21 24 SOP-A HT16C21 28 SOP-A 1 20 SEG19/VLCD SDA 2 19 SEG18 VDD 1 16 SEG19/VLCD SCL 3 18 SEG13 SDA 2 15 SEG14 VSS 4 17 SEG12 SCL 3 14 SEG13 COM0 5 16 SEG11 VSS 4 13 SEG12 COM1 6 15 SEG10 COM0 5 12 COM7/SEG3 COM2 7 14 SEG5 COM1 6 11 COM6/SEG2 COM3 8 13 SEG4 COM2 7 10 COM5/SEG1 COM4/SEG0 9 12 COM7/SEG3 COM3 8 9 COM4/SEG0 COM5/SEG1 10 11 COM6/SEG2 HT16C21 16 NSOP-A Rev. 1.10 VDD HT16C21 20 SOP-A 3 2015-11-25 HT16C21 SEG15 SEG16 SEG17 SEG18 SEG19 VLCD VCCA2 VDD SDA SCL VSS COB Pad 图 1 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 N.C. 2 COM0 3 COM1 4 COM2 5 COM3 6 21 SEG14 20 SEG13 19 SEG12 18 SEG11 (0, 0) SEG10 SEG9 SEG8 SEG7 SEG6 SEG5 COM5/SEG1 SEG4 COM4/SEG0 9 10 11 12 13 14 15 16 17 COM7/SEG3 8 COM6/SEG2 7 芯片尺寸：1200×1846 μm2 注：1. 在 PCB 布局中，IC 基板应连接到 VSS。 2. VDD (Pad29) 和 VCCA2 (Pad28) 必须绑定在 一起。 3. VLCD (Pad27) 和 SEG19 (Pad26) 必须绑定在 一起。 COB Pad 坐标 单位：μm 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rev. 1.10 名称 VSS N.C. COM0 COM1 COM2 COM3 COM4/ SEG0 COM5/ SEG1 COM6/ SEG2 COM7/ SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 X -423.6 -251.74 -502 -502 -502 -502 Y 819.9 351.435 134.752 49.752 -35.248 -120.248 编号 17 18 19 20 21 22 名称 SEG10 SEG11 SEG12 SEG13 SEG14 SEG15 X 426.1 502 502 502 502 426.4 Y -825 279.599 364.599 449.599 534.599 819.9 -426.4 -825 23 SEG16 341.4 819.9 -341.4 -825 24 SEG17 256.4 819.9 -256.4 -825 25 SEG18 171.4 819.9 -171.4 -825 26 SEG19 86.4 819.9 -83.9 1.1 86.1 171.1 256.1 341.1 -825 -825 -825 -825 -825 -825 27 28 29 30 31 VLCD VCCA2 VDD SDA SCL 1.4 -83.6 -168.6 -253.6 -338.6 819.9 819.9 819.9 819.9 819.9 4 2015-11-25 HT16C21 引脚说明 SDA SCL VDD VSS 引脚名称 类型 I/O I — — VLCD — COM0~COM3 COM4/SEG0~COM7/ SEG3 SEG4~SEG19 O 说明 I2C 接口串行数据输入 / 输出 I2C 接口串行时钟输入 正电源电压 负电源电压，地 ●对于有 VLCD 引脚封装的芯片，在 VLCD 引脚和 VDD 引脚之 间连接一个外部电阻，该电阻用来决定 VLCD 引脚的偏置电 压。内部电压调整功能除能。 ●内部电压调整功能可用来调整 VLCD 电压。如果 VLCD 引脚作 为电压检测引脚，则外部电源不适用于 VLCD 引脚。 ●对于有 VLCD 引脚封装的芯片，可通过外部单片机检测 VLCD 引脚的电压和编程调整内部电压 VLCD 引脚电压。 LCD COM 输出 O LCD COM/SEG 复用驱动输出 O LCD SEG 输出 内部连接简图 COM0~COM7; SEG0~SEG19 SCL, SDA (for schmit Trigger type) VDD Vselect-on Vselect-off VSS 极限参数 电源供应电压 ................................................................................................VSS−0.3V~VSS+6.5V 端口输入电压 ...............................................................................................VSS−0.3V~VDD+0.3V 储存温度 .................................................................................................................-55°C~+150°C 工作温度 ...................................................................................................................-40°C~+85°C 注: 这里只强调额定功率，超过极限参数所规定的范围将对芯片造成损害，无法预期芯片 在上述标示范围外的工作状态，而且若长期在标示范围外的条件下工作，可能影响芯片 的可靠性。 Rev. 1.10 5 2015-11-25 HT16C21 直流电气特性 VSS = 0V；VDD = 2.4~5.5V；Ta =-40~85°C 符号 参数 测试条件 VDD 条件 — VDD 工作电压 — VLCD 工作电压 — 最小 典型 最大 单位 2.4 — 5.5 V — VDD V 18 27 μA 25 40 μA 2 5 μA 4 10 μA — 1 μA — 2 μA — VDD V IDD1 工作电流 ISTB 静态电流 VIH 高电平输入电压 — — — 无负载，VLCD=VDD，1/3 — bias， fLCD=80Hz，LCD 显示开 启， — 内部系统振荡器开启， DA0~DA3 设置为“0000” 无负载，VLCD=VDD，1/3 — bias fLCD=80Hz，LCD 显示关 闭， — 内部系统振荡器开启， DA0~DA3 设置为“0000” 无负载，VLCD=VDD， — LCD 显示关闭， — 内部系统振荡器关闭 SDA，SCL 0.7VDD VIL 低电平输入电压 — SDA，SCL 0 — 0.3VDD V IIL 输入漏电流 — VIN = VSS 或 VDD -1 — 1 μA IOL 低电平输出电流 3 — — mA 6 — — mA IOL1 LCD COM 灌电流 IOH1 LCD COM 源电流 IOL2 LCD SEG 灌电流 IOH2 LCD SEG 源电流 3V IDD 工作电流 5V 3V Rev. 1.10 5V 3V 5V 3V 5V VOL=0.4V，SDA 引脚 3V VLCD=3V，VOL=0.3V 250 400 — μA 5V VLCD=5V，VOL=0.5V 500 800 — μA 3V VLCD=3V，VOH=2.7V -140 -230 — μA 5V VLCD=5V，VOH=4.5V -300 -500 — μA 3V VLCD=3V，VOL=0.3V 250 400 — μA 5V VLCD=5V，VOL=0.5V 500 800 — μA 3V VLCD=3V，VOH=2.7V -140 -230 — μA 5V VLCD=5V，VOH=4.5V -300 -500 — μA 6 2015-11-25 HT16C21 交流电气特性 VSS = 0V；VDD = 2.4~5.5V；Ta =-40~85°C 符号 参数 测试条件 VDD 条件 最小 典型 最大 单位 fLCD1 LCD 帧频率 4V 1/4 duty，Ta =25°C 72 80 88 Hz fLCD2 LCD 帧频率 4V 1/4 duty，Ta =25°C 144 160 176 Hz fLCD3 LCD 帧频率 4V 1/4 duty，Ta=- 40 ~ +85°C 52 80 124 Hz fLCD4 LCD 帧频率 4V 1/4 duty，Ta=-40 ~ +85°C 104 160 248 Hz tOFF VDD 关闭时间 — VDD 下降到 0V 20 — — ms tSR VDD 转换速率 — — 0.05 — — V/ms 注：1. 在电源开启 / 关闭期间，如果上电复位时序的条件未满足，则内部上电复位 (POR) 电路无法正常工作。 2. 在芯片工作期间，如果 VDD 电压下降到低于规定的最小工作电压时，必须满足上电 复位时序条件。也就是说，VDD 电压必须下降到 0V 且在上升到正常工作电压之前必 须最少保持 20ms 的 0V 电压。 交流电气特性 – I2C 接口 符号 参数 fSCL 时钟频率 tBUF 总线空闲时间 tHD: STA Start 状态保持时间 tLOW tHIGH SCL 低电平时间 SCL 高电平时间 tSU: STA Start 状态设置时间 tHD: DAT tSU: DAT tR tF tSU: STO tAA tSP 数据保持时间 数据设置时间 SDA 和 SCL 上升时间 SDA 和 SCL 下降时间 Stop 状态设置时间 有效时钟输出时间 输入滤波时间常数 (SDA 和 SCL 引脚 ) 条件 VDD=2.4V ~ 5.5V VDD=3.0V ~ 5.5V 最小 最大 最小 最大 — 100 — 400 kHz 4.7 — 1.3 — μs 4 — 0.6 — μs 4.7 4 — — 1.3 0.6 — — μs μs 单位 — 在此期间总线必须保持 空 闲直到新的传输开始 此周期后，产生第一个 时钟脉冲 — — 仅与重复发送的 START 信号有关 — — 注 注 — — 4.7 — 0.6 — μs 0 250 — — 4 — — — 1 0.3 — 3.5 0 100 — — 0.6 — — — 0.3 0.3 — 0.9 ns ns μs μs μs μs 噪声抑制时间 — 100 — 50 ns 注：这些参数都是周期性采样测试结果，并非 100% 测试所得。 Rev. 1.10 7 2015-11-25 HT16C21 时序图 I2C 时序图 SDA tBUF tSU:DAT tf tLOW tHD:STA tr tSP SCL tHD:STA S tHD:DAT tHIGH tSU:STA tAA tSU:STO Sr P S SDA OUT 上电复位时序图 Rev. 1.10 8 2015-11-25 HT16C21 功能说明 上电复位 上电后，芯片通过内部上电复位电路初始化。内部电路初始化后的状态如下所示： • 所有的 COM/SEG 输出都设为 VLCD。 • 选择 1/4 duty 输出和 1/3 bias 驱动模式。 • 系统振荡器和 LCD bias 发生器都为关闭状态。 • LCD 显示处于关闭状态。 • 内部电压调整功能使能。 • SEG/VLCD 共用引脚设为 SEG 引脚。 • VLCD 引脚的检测开关除能。 • 帧频率设为 80Hz。 • 闪烁功能除能。 上电后，应避免 1 ms 内 I2C 总线上有数据传输，以完成复位动作。 显示存储器 – RAM 结构 HT16C21 具有 16×8 位静态 RAM 用于储存 LCD 显示数据，对其写“1”则相对应的 LCD 点亮，写“0”则相对应的 LCD 点灭。 RAM 数据内容直接映射到 LCD 上。RAM 第 1 列的 SEGs 与其对应的 COM0 一起工作。 在复杂的 LCD 应用中，第 2 列、第 3 列和第 4 列的 SEGs 分别与其对应的 COM1、COM2 和 COM3 分时复用。RAM 数据与 LCD 模式映射关系如下： 输出 COM3 COM2 COM1 COM0 输出 COM3 COM2 COM1 COM0 SEG1 SEG0 SEG3 SEG2 SEG5 SEG4 SEG7 SEG6 SEG9 SEG8 SEG11 SEG10 SEG13 SEG12 SEG15 SEG14 SEG17 SEG16 SEG19 SEG18 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 地址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 数据 20×4 显示模式的 RAM 映射 Rev. 1.10 9 2015-11-25 HT16C21 输出 COM7/ COM6/ COM5/ COM4/ SEG3 SEG2 SEG1 SEG0 COM3 COM2 COM1 COM0 地址 D0 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 数据 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 SEG10 SEG11 SEG12 SEG13 SEG14 SEG15 SEG16 SEG17 SEG18 SEG19 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 16×8 显示模式的 RAM 映射 MSB LCD LED D7 LSB D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 LED0 I2C 接口显示数据传输格式 系统振荡器 内部振荡器为内部逻辑和 LCD 驱动信号提供时序。系统时钟频率 (fSYS) 决定 LCD 帧频率。 系统上电初始化期间，系统振荡器将处于停止状态。 LCD Bias 发生器 LCD 全压 (VOP) 来自 (VLCD – VSS)。LCD 电压可通过 VLCD 引脚提供的电压进行外部温度 补偿。 1/3 或 1/4 偏置电压，通过 VLCD 和 VSS 之间内部连接的四个串联电阻分压所获得。中间 电阻可通过切换电路提供一个 1/3 偏置电压。 Rev. 1.10 10 2015-11-25 HT16C21 LCD 驱动模式波形 • 当 LCD 驱动模式选择 1/4 duty 和 1/3 bias 时，其波形和 LCD 显示如下图所示： tLCD VLCD VLCD COM0 COM0 State1 State1 (on) (on) VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 LCD segment LCD segment VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD COM1 COM1 State2 State2 (off) (off) VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD COM2 COM2 VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD COM3 COM3 VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 SEG n SEG n VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 SEG n+1 SEG n+1 VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 SEG n+2 SEG n+2 VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/3 VLCD- Vop/3 SEG n+3 SEG n+3VLCD- 2Vop/3 VLCD- 2Vop/3 VSS VSS 1/4 duty 和 1/3 bias 驱动模式波形图 (VOP = VLCD-VSS) 注：tLCD = 1/fLCD Rev. 1.10 11 2015-11-25 HT16C21 • 当 LCD 驱动模式选择 1/8 duty 和 1/4 bias 时，其波形和 LCD 显示如下图所示： tLCD LCD segment LCD segment VLCD VLCD State1 State1 (on) (on) VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM0 VLCD- 2Vop/4 COM0 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD State2 State2 (off) (off) VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM1 VLCD- 2Vop/4 COM1 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM2 VLCD- 2Vop/4 COM2 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM3 VLCD- 2Vop/4 COM3 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM4 VLCD- 2Vop/4 COM4 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM5 VLCD- 2Vop/4 COM5 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM6 VLCD- 2Vop/4 COM6 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 VLCD- 2Vop/4 COM7 VLCD- 2Vop/4 COM7 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 SEG n SEG n VLCD- 2Vop/4 VLCD- 2Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 SEG n+1 VLCD- 2Vop/4 SEG n+1 VLCD- 2Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 SEG n+2 VLCD- 2Vop/4 SEG n+2 VLCD- 2Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS VLCD VLCD VLCD- Vop/4 VLCD- Vop/4 SEG n+3 VLCD- 2Vop/4 SEG n+3 VLCD- 2Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VLCD- 3Vop/4 VSS VSS 1/8 duty 和 1/4 bias 驱动模式波形图 (VOP = VLCD-VSS) 注：tLCD=1/fLCD Rev. 1.10 12 2015-11-25 HT16C21 SEG 驱动输出 LCD 驱动模块包含 20 个 SEG 输出 SEG0 ~ SEG19 或 16 个 SEG 输出 SEG4~SEG19，这些 SEG 应直接与 LCD 面板相连。根据复用 COM 信号和显示锁存器内的数据产生 SEG 输出 信号。如果使用的 SEG 数量少于 20 或 16 时，则未使用的 SEG 输出应保持开路状态。 COM 驱动输出 LCD 驱动块包含 4 个 COM 输出 (COM0~COM3) 或 8 个 COM 输出 (COM0~COM7)，这些 COM 应直接与 LCD 面板相连。根据所选的 LCD 驱动模式产生 COM 输出信号。如果使用 的 COM 数量少于 4 或 8 时，则未使用的 COM 输出应保持开路状态。 地址指针 通过地址指针来实现显示 RAM 寻址技术。该机制允许在显示 RAM 的任何位置加载单个 或多个显示数据字节。通过地址指针命令来初始化地址指针序列。 闪烁功能 该芯片包含多种闪烁模式。通过闪烁命令选择相应的频率使整个显示屏都闪烁。闪烁频率 是通过系统频率分频得到的。系统频率与闪烁频率的比率取决于芯片的闪烁模式，如下表 所示： 闪烁模式 0 1 2 3 工作模式比值 0 fSYS/16384Hz fSYS/32768Hz fSYS/65536Hz 闪烁频率 (Hz) 闪烁关闭 2 1 0.5 帧频率 HT16C21 提供两种帧频率，可通过模式设置命令选择是 80Hz 还是 160Hz。 Rev. 1.10 13 2015-11-25 HT16C21 内部 VLCD 电压调整 • 内部 VLCD 调整模块包含 4 个串联电阻和一个 4 位可编程模拟开关，通过 VLCD 电压调整 命令可获得 16 级电压调整选项。 • 内部 VLCD 调整如下图所示： VDD IVA VLCD pin R R R R LCD Bias generator • 4 位可编程模拟开关和 VLCD 输出电压的关系如下表所示： Bias DA3~DA0 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH Rev. 1.10 1/3 1/4 备注 1.000×VDD 0.944×VDD 0.894×VDD 0.849×VDD 0.808×VDD 0.771×VDD 0.738×VDD 0.707×VDD 0.678×VDD 0.652×VDD 0.628×VDD 0.605×VDD 0.584×VDD 0.565×VDD 0.547×VDD 0.529×VDD 1.000×VDD 0.957×VDD 0.918×VDD 0.882×VDD 0.849×VDD 0.818×VDD 0.789×VDD 0.763×VDD 0.738×VDD 0.714×VDD 0.692×VDD 0.672×VDD 0.652×VDD 0.634×VDD 0.616×VDD 0.600×VDD 默认值 14 2015-11-25 HT16C21 I2C 串行接口 该芯片支持 I2C 串行接口，可在不同的 IC 或模块中进行双向双线通信，即一条串行数据线 SDA 和一条串行时钟线 SCL。这两条线分别通过典型值为 4.7KΩ 的上拉电阻与正电源相 连。当 I2C 总线空闲时，这两条线都为高电平。与 I2C 接口相连的单片机必须为漏极开路 或集电极开路输出，以实现 wired-or 功能。仅当 I2C 接口空闲时才开始数据传输。 数据的有效性 在 SCL=1 期间，SDA 脚的数据位必须保持稳定。仅当 SCL=0 时，SDA 脚的电平才允许变 化，如下图所示： SDA SCL Data line stable; Data valid Change of data allowed START 和 STOP 信号 • 在 SCL=1 期间，若 SDA 从高变为低，表示为 START 信号。 • 在 SCL=1 期间，若 SDA 从低变为高，表示为 STOP 信号。 • START 和 STOP 信号总由主机发出。发出 START 信号后，I2C 总线被认为处于忙碌状态。 发出 STOP 信号后，在一段时间内 I2C 总线被认为又处于空闲状态。 • 如果发送重复 START(Sr) 信号而不是 STOP 信号，则 I2C 总线保持忙碌状态。 在某些方 面，START 信号和重复 START(Sr) 信号在功能上是相同的。 SDA SDA SCL SCL S P START condition STOP condition 字节格式 SDA 线上的每个字节长度必须为 8 位。每次可传输字节的数目是不受限制的。每个字节必 须跟随一个应答位。数据传输从最高位开始。 P SDA Sr SCL Rev. 1.10 S or Sr 1 2 7 8 9 ACK 15 1 2 3-8 9 ACK P or Sr 2015-11-25 HT16C21 应答信号 • 每 8 位字节后都跟一个应答信号。该应答信号为接收方发到 I2C 总线的低电平。主机产 生一个额外的相关应答时钟脉冲信号。 • 寻址匹配的从机必须在接收到每个字节后产生一个 ACK 应答信号。 • 发送应答信号的设备必须在应答时钟脉冲期间将 SDA 拉低，并使其在应答时钟脉冲高 电平的期间保持低电平。 • 主机接收方在从机发出最后一个字节时生成一个无应答 (NACK) 信号以告知从机结束数 据发送。在这种情况下，主机接收方必须在第九个时钟脉冲期间使数据线为高表示无应 答。主机将产生一个 STOP 信号或重复 START 信号。 Data Output by Transmitter not acknowledge Data Outptu by Receiver acknowledge SCL From Master 1 S 2 7 8 START condition 9 clock pulse for acknowledgement 从机寻址 • 主机发送 START 信号后，首先接收的是从机地址字节。第一个字节的前 7 位是从机地址， 第 8 位是读 / 写位。当 R/W 是“1”时，选择读操作；是“0”时，选择写操作。 • HT16C21 地址位为 “0111000”。芯片接收到地址位后将其与自身内部的地址进行比较。 如果从主机上接收到的地址与自身的内部地址相匹配，则会在 SDA 线上输出一个应答 信号。 Slave Address MSB 0 Rev. 1.10 LSB 1 1 1 0 16 0 0 R/W 2015-11-25 HT16C21 写操作 字节写操作 • 命令字节 字节写入操作命令由一个 START 信号，一个带读 / 写位的从机地址，一个命令字节，一个 命令设置字节和一个 STOP 信号组成。 Command byte Command setting BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 Slave Address S 0 1 1 1 0 0 0 0 Write ACK ACK 1st P ACK 2nd 字节写操作命令 • 显示 RAM 单个数据字节 显示 RAM 数据字节写操作由一个 START 信号，一个带读 / 写位的从机地址，一个命令字 节，一个有效寄存器地址字节，一个数据字节和一个 STOP 信号组成。 Command byte Register Address byte Data byte BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Slave Address S 0 1 1 1 0 0 0 0 Write ACK ACK 1st ACK 2nd P ACK 显示 RAM 单个数据字节写操作 显示 RAM 页写入操作 发送 START 信号后，一个带读 / 写位的从机地址被发送至 I2C 总线，紧接着一个命令字节 和特定的显示 RAM 寄存器地址，该寄存器地址内容被写入内部地址指针。接着发送写入 存储器内的数据，之后地址指针自动加“1”，因此可以在接收到一个应答信号后对下一 个地址进行写入操作。当内部地址指针达到显示 RAM 的最大地址时 (1/4 duty 驱动模式为 09H，1/8 duty 驱动模式为 0FH)，地址指针变为 00H。 Command byte Register Address byte BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 1st 2nd Slave Address S 0 1 1 1 0 0 0 0 Write Data byte D7 D6 D5 D4 D3 ACK ACK ACK Data byte D2 D1 D0 D7 1st data D6 D5 D4 D3 Data byte D2 D1 D0 D7 2nd data D5 D4 D3 Nth data ACK ACK D6 ACK D2 D1 P D0 ACK N 字节显示 RAM 数据写入操作 Rev. 1.10 17 2015-11-25 HT16C21 显示 RAM 读操作 • 在此模式下，主机设置从机地址后读取 HT16C21 的数据。R/W 位 (=“0”) 之后是一个 应答位、命令字节和写入内部地址指针的寄存器地址字节。当配置完读操作的起始地址 后，另一个 START 信号和从机地址被发送到 I2C 总线，紧接着是 R/W 位 (=“1”)。先 发送数据高位。接收到应答信号后地址指针加“1”。意思就是如果芯片在地址为 AN+1 时发送数据，主机将读取并识别发送的新数据字节且地址指针增加到 AN+2。当内部地 址指针达到显示 RAM 的最大地址时 (1/4 duty 驱动模式为 09H，1/8 duty 驱动模式为 0FH)，地址指针变为 00H。 • 连续地址的读周期将继续，直到主机发送一个 STOP 信号。 Command byte Register Address byte BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 Slave Address S 0 1 1 1 0 0 0 0 Write Device Address S 0 1 1 1 0 0 0 1 Read Rev. 1.10 D7 D6 D5 2nd 1st ACK ACK Data byte Data byte D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 ACK Data byte D2 D1 D0 D7 2nd data 1st data ACK P ACK 18 D6 D5 D4 D3 Nth data ACK D2 D1 D0 P NACK ACK 2015-11-25 HT16C21 命令总结 显示数据输入命令 该命令用于 MCU 发送数据到 HT16C21 的存储器映射。 功能 字节 (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 显示数据 输入 / 输出 命令 1st 1 0 0 0 0 0 0 0 地址指针 2nd X X X X A3 A2 A1 A0 备注 R/W Def W 存储器映射 的显示数据 起始地址 W 00H 注： ●上电状态：地址设为 00H。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 ●1/4 duty 驱动模式下，如果地址指针达到 09H，指针复位为 00H。 ●1/8 duty 驱动模式下，如果地址指针达到 0FH，指针复位为 00H。 驱动模式命令 (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 功能 字节 驱动模式设置 命令 Duty 和 bias 设置 注： 1st 1 0 0 0 0 0 2nd X X X X X X Bit 1 Duty 0 0 1 1 Bit 0 Bias 0 1 0 1 Duty Bias 1/4 duty 1/4 duty 1/8 duty 1/8 duty 1/3 bias 1/4 bias 1/3 bias 1/4 bias 1 0 Duty Bias 备注 R/W Def W W 00H ●上电状态：选择 1/4 duty 输出和 1/3 bias 的驱动模式。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 Rev. 1.10 19 2015-11-25 HT16C21 系统模式命令 (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 字节 系统模式设置 命令 系统振荡器和 显示开启 / 关闭 控制 注： 1st 1 0 0 0 0 1 0 0 W 2nd X X X X X X S E W Bit 1 S 0 1 1 Bit 0 E X 0 1 内部系统振荡器 LCD 显示 off on on off off on 备注 R/W Def 功能 00H ●上电状态：显示关闭且内部系统振荡器除能。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 帧频率命令 该命令用来选择帧频率。 功能 字节 帧频率命令 帧频率设置 注： 1st 2nd Bit 0 F 0 1 (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 1 0 0 0 0 1 1 0 X X X X X X X F 备注 R/W Def W W 00H 帧频率 80Hz 160Hz ●上电状态：帧频率为 80Hz。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 Rev. 1.10 20 2015-11-25 HT16C21 闪烁频率命令 该命令用来定义显示模式的闪烁频率。 功能 字节 闪烁频率命令 闪烁频率设置 注： 1st 2nd Bit 1 BK1 0 0 1 1 Bit 0 BK0 0 1 0 1 (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 1 0 0 0 1 0 0 0 X X X X X X BK1 BK0 备注 R/W Def W W 00H 闪烁频率 闪烁关闭 2Hz 1Hz 0.5Hz ●上电状态：闪烁功能关闭。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 Rev. 1.10 21 2015-11-25 HT16C21 内部电压调整 (IVA) 设置命令 内部电压 (VLCD) 通过设置 LCD 工作电压调整命令可提供 16 种稳定电压调整选项。 功能 字节 IVA 设置 IVA 控制 1st 2nd (MSB) (LSB) Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 7 Bit 0 1 X 0 X 0 DE 0 1 0 1 备注 0 R/W Def W ●SEG/VLCD 共用 引脚可通过“DE” 位来设置。 ●“VE”位用来使 VE DA3 DA2 DA1 DA0 W 能 / 除能内部偏置 电压调整功能。 ●DA3~DA0 用来调 整 VLCD 输出电压。 30H 注： Bit 5 Bit 4 SEG/VLCD 内部电压 DE VE 共用引脚选择 调整功能 0 0 VLCD 引脚 off 0 1 VLCD 引脚 on 1 0 SEG 引脚 off 1 1 SEG 引脚 on 备注 ●SEG/VLCD 共用引脚设置为 VLCD 引脚。 ●除能内部电压调整功能。 ●必 须 在 VLCD 引 脚 与 VDD 引 脚 之 间 连 接 一 个 外 部 电 阻， 该 电 阻 用 来 调 整 偏 置 电 压， 并 且 必 须 将 DA3~DA0 位设为除了“0000”以外的其它值以使能 内部电压跟随器 (OP4)。 ●如果 VLCD 引脚与 VDD 引脚相连，必须将 DA3~DA0 位设为“0000”以除能内部电压跟随器 (OP4)。 ●SEG/VLCD 共用引脚设置为 VLCD 引脚。 ●使能内部电压调整功能。 ●VLCD 引 脚 为 输 出 引 脚， 通 过 外 部 MCU host 检 测 VLCD 引脚电压。 ●SEG/VLCD 共用引脚设置为 SEG 引脚。 ●除能内部电压调整功能。 ●偏置电压由内部 VDD 提供。 ●不论 DA3~DA0 为什么值，内部电压跟随器 (OP4) 都 除能。 ●SEG/VLCD 引脚设置为 SEG 引脚。 ●使能内部电压调整功能。 ●上电状态：除能内部电压调整功能且 SEG/VLCD 引脚设置为 SEG 引脚。 ●当 DA0~DA3 位设为“0000”时，内部电压跟随器 (OP4) 除能。当 DA0~DA3 设为除了“0000” 之外的其它值时，内部电压跟随器 (OP4) 使能。 ●如果此命令没有被定义，则此功能不起作用。 Rev. 1.10 22 2015-11-25 HT16C21 工作流程图 访问程序的流程图如下所示。 初始化 Power On Internal LCD bias and duty setting Internal LCD frame frequency setting Segment / VLCD shared pin setting LCD blinking frequency setting Next processing 显示数据读 / 写 ( 地址设置 ) Start Address setting Display RAM data write Display on and enable internal system clock Next processing Rev. 1.10 23 2015-11-25 HT16C21 SEG/VLCD 共用引脚和内部电压调整设置 Start Set as Segment pin Internal voltage adjustment enable ? yes Segment / VLCD share pin setting The bias voltage is supplied by Programmable Internal voltage adjustment no The bias voltage is supplied by internal VDD power Rev. 1.10 Set as VLCD pin The external MCU can detect the voltage of VLCD pin yes Internal voltage adjustment enable ? no One external resistor must be connected between to VLCD pin and VDD pin to determine the bias voltage Next processing 24 2015-11-25 HT16C21 电源电压供应顺序 • 如果 LCD 和 VDD 引脚单独供电，则强烈建议遵循 Holtek 供电顺序要求。 • 如果不遵循电源电压供应顺序的要求，可能会造成故障。 Holtek 电源电压供应顺序要求： 1. 上电顺序： 首先开启逻辑电源电压 VDD，然后开启 LCD 驱动电压 VLCD。 2. 关电顺序： 首先关闭 LCD 驱动电压 VLCD，然后关闭逻辑电源电压 VDD。 3. 无论 VLCD 的电压是否高于 VDD 电压，Holtek 电源电压供应顺序必须遵循。 Voltage VDD VDD VLCD VLCD Time 1μs Rev. 1.10 1μs 25 2015-11-25 HT16C21 应用电路 当 SEG/VLCD 引脚被设置为 SEG 引脚 • 1/4 Duty VDD 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ COM0~COM3 COM0~COM3 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG0~SEG19 SEG0~SEG19 VSS VSS VSS • 1/8 duty VDD 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ COM0~COM7 COM0~COM7 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG4~SEG19 SEG0~SEG15 VSS VSS VSS 注：1. 如果内部 VLCD 电压调整功能除能，偏置电压由内部 VDD 提供。 2. 如果内部 VLCD 电压调整功能使能，偏置电压由内部调整电压提供，该调整电压可通 过 DA3~DA0 位设置。 Rev. 1.10 26 2015-11-25 HT16C21 当 SEG/VLCD 引脚被设置为 VLCD 引脚 如果内部 VLCD 电压调整功能除能，VLCD 和 VDD 引脚之间必须外接电阻来决定偏置电压 大小。 • 1/4 duty VDD VR 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ VLCD COM0~COM3 COM0~COM3 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG0~SEG18 SEG0~SEG18 VSS VSS VSS • 1/8 duty VDD VR 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ VLCD COM0~COM7 COM0~COM7 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG4~SEG18 SEG0~SEG14 VSS VSS VSS Rev. 1.10 27 2015-11-25 HT16C21 当内部 VLCD 电压调整功能使能，SEG/VLCD 共用引脚设置为 VLCD 引脚，偏置电压由 内部调整电压提供，来自于 VDD 电压，通过 DA3~DA0 位设置，此时 VLCD 引脚作为输 出引脚，可通过外部 MCU host 检测 VLCD 引脚的电压。 • 1/4 duty VDD 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ COM0~COM3 COM0~COM3 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG0~SEG18 VLCD SEG0~SEG18 VSS VSS VSS • 1/8 duty VDD 0.1uF VDD 4.7KΩ VDD 4.7KΩ COM0~COM7 COM0~COM7 SCL HOST HT16C21 LCD panel SDA SEG4~SEG18 VLCD SEG0~SEG14 VSS VSS VSS Rev. 1.10 28 2015-11-25 HT16C21 封装信息 请注意，这里提供的封装信息仅作为参考。由于这个信息经常更新，提醒用户咨询 Holtek 网站以获取最新版本的封装信息。 封裝信息的相关内容如下所示，点击可链接至 Holtek 网站相关信息页面。 • 封装信息（包括外形尺寸、包装带和卷轴规格） • 封装材料信息 • 纸箱信息 Rev. 1.10 29 2015-11-25 HT16C21 20-pin SOP (300mil) 外形尺寸                 符号 A B C C’ D E F G H α 符号 A B C C’ D E F G H α Rev. 1.10   最小 0.393 0.256 0.012 0.496 ― ― 0.004 0.016 0.008 0° 尺寸（单位：inch） 正常 ― ― ― ― ― 0.050 ― ― ― ― 最大 0.419 0.300 0.020 0.512 0.104 ― 0.012 0.050 0.013 8° 最小 9.98 6.50 0.30 12.60 ― ― 0.10 0.41 0.20 0° 尺寸（单位：mm） 正常 ― ― ― ― ― 1.27 ― ― ― ― 最大 10.64 7.62 0.51 13.00 2.64 ― 0.30 1.27 0.33 8° 30 2015-11-25 HT16C21 24-pin SOP (300mil) 外形尺寸                 符号 A B C C’ D E F G H α 符号 A B C C’ D E F G H α Rev. 1.10   最小 0.393 0.256 0.012 0.598 ― ― 0.004 0.016 0.008 0° 尺寸（单位：inch） 正常 ― ― ― ― ― 0.050 ― ― ― ― 最大 0.419 0.300 0.020 0.613 0.104 ― 0.012 0.050 0.013 8° 最小 9.98 6.50 0.30 15.19 ― ― 0.10 0.41 0.20 0° 尺寸（单位：mm） 正常 ― ― ― ― ― 1.27 ― ― ― ― 最大 10.64 7.62 0.51 15.57 2.64 ― 0.30 1.27 0.33 8° 31 2015-11-25 HT16C21 28-pin SOP (300mil) 外形尺寸                 符号 A B C C’ D E F G H α 符号 A B C C’ D E F G H α Rev. 1.10   最小 0.393 0.256 0.012 0.697 ― ― 0.004 0.016 0.008 0° 尺寸（单位：inch） 正常 ― ― ― ― ― 0.050 ― ― ― ― 最大 0.419 0.300 0.020 0.713 0.104 ― 0.012 0.050 0.013 8° 最小 9.98 6.50 0.30 17.70 ― ― 0.10 0.41 0.20 0° 尺寸（单位：mm） 正常 ― ― ― ― ― 1.27 ― ― ― ― 最大 10.64 7.62 0.51 18.11 2.64 ― 0.30 1.27 0.33 8° 32 2015-11-25 HT16C21 16-pin NSOP (150mil) 外形尺寸               符号 A B C C' D E F G H α 符号 A B C C' D E F G H α Rev. 1.10   最小 0.228 0.150 0.012 0.386 ― ― 0.004 0.016 0.007 0° 尺寸（单位：inch） 正常 ― ― ― ― ― 0.050 ― ― ― ― 最大 0.244 0.157 0.020 0.402 0.069 ― 0.010 0.050 0.010 8° 最小 5.79 3.81 0.30 9.80 ― ― 0.10 0.41 0.18 0° 尺寸（单位：mm） 正常 ― ― ― ― ― 1.27 ― ― ― ― 最大 6.20 3.99 0.51 10.21 1.75 ― 0.25 1.27 0.25 8° 33 2015-11-25 HT16C21 Copyright© 2015 by HOLTEK SEMICONDUCTOR INC. 使用指南中所出现的信息在出版当时相信是正确的，然而盛群对于说明书的使用不负任何责任。文 中提到的应用目的仅仅是用来做说明，盛群不保证或表示这些没有进一步修改的应用将是适当的， 也不推荐它的产品使用在会由于故障或其它原因可能会对人身造成危害的地方。盛群产品不授权使 用于救生、维生从机或系统中做为关键从机。盛群拥有不事先通知而修改产品的权利，对于最新的 信息，请参考我们的网址 http://www.holtek.com.tw. Rev. 1.10 34 2015-11-25