HT16C21A
RAM 映射 20×4/16×8 LCD 驱动控制器
特性
应用领域
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
工作电压:2.4V~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/SSOP, 16-pin NSOP
Rev. 1.20
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
HT16C21A 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)。HT16C21A
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。
HT16C21A 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
2022-11-24
HT16C21A
方框图
VSS
Power-on Reset
SDA
SCL
COM0
Internal RC
Oscillator
I2C
Controller
Timing
Generator
Display
RAM
16×8 bits
8
Column
/Segment
Driver
Output
COM3
COM4/SEG0
COM7/SEG3
VDD
VLCD
-
OP4
+
Internal
Voltage
Adjustment
-
OP3
+
R
R
-
OP2
+
R
-
OP1
+
SEG4
LCD
Voltage
Selector
Segment
Driver
Output
SEG19
LCD Bias Generator
引脚图
VDD
1
16
SEG19/VLVD
SDA
2
15
SEG14
SCL
3
14
SEG13
VSS
4
13
SEG12
COM0
5
12
COM7/SEG3
COM1
6
11
COM6/SEG2
COM2
7
10
COM5/SEG1
COM3
8
9
COM4/SEG0
HT16C21A
16 NSOP-A
VDD
1
20
SEG19/VLVD
SDA
2
19
SEG18
SCL
3
18
SEG13
VSS
4
17
SEG12
COM0
5
16
SEG11
COM1
6
15
SEG10
COM2
7
14
SEG5
COM3
8
13
SEG4
COM4/SEG0
9
12
COM7/SEG3
COM5/SEG1
10
11
COM6/SEG2
HT16C21A
20 SOP-A/SSOP-A
Rev. 1.20
2
2022-11-24
HT16C21A
VDD
1
24
SEG19/VLVD
SDA
2
23
SEG18
SCL
3
22
SEG15
VSS
4
21
SEG14
COM0
5
20
SEG13
COM1
6
19
SEG12
COM2
7
18
SEG11
COM3
8
17
SEG10
COM4/SEG0
9
16
SEG7
COM5/SEG1
10
15
SEG6
COM6/SEG2
11
14
SEG5
COM7/SEG3
12
13
SEG4
HT16C21A
24 SOP-A/SSOP-A
VDD
1
28
SEG19/VLVD
SDA
2
27
SEG18
SCL
3
26
SEG17
VSS
4
25
SEG16
COM0
5
24
SEG15
COM1
6
23
SEG14
COM2
7
22
SEG13
COM3
8
21
SEG12
COM4/SEG0
9
20
SEG11
COM5/SEG1
10
19
SEG10
COM6/SEG2
11
18
SEG9
COM7/SEG3
12
17
SEG8
SEG4
13
16
SEG7
SEG5
14
15
SEG6
HT16C21A
28 SOP-A/SSOP-A
Rev. 1.20
3
2022-11-24
HT16C21A
引脚说明
引脚名称
SDA
SCL
VDD
VSS
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
SCL, SDA (for Schmit Trigger Type)
COM0~COM7; SEG0~SEG19
VDD
Vselect-on
Vselect-off
VSS
Rev. 1.20
4
2022-11-24
HT16C21A
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 ................................-60°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。
直流电气特性
VSS=0V;VDD=2.4V~5.5V;VLCD=2.4V~5.5V;Ta=-40°C~85°C
符号
参数
VDD
VLCD
工作电压
工作电压
IDD
工作电流
IDD1
典型
最大
单位
—
—
5.5
VDD
V
V
18
36
μA
25
50
μA
—
2
5
μA
—
4
10
μA
3V 无负载,VLCD=VDD,
LCD 显示关闭,
5V 内部系统振荡器关闭
—
—
1
μA
—
—
2
μA
SDA,SCL
SDA,SCL
VIN=VSS 或 VDD
0.7VDD
0
-1
3
6
250
500
-140
-300
250
500
-140
-300
无负载,VLCD=VDD,1/3 bias
fLCD=80Hz,LCD 显示关闭,
内部系统振荡器开启,
5V
DA0~DA3 设置为“0000”
3V
工作电流
ISTB
待机电流
VIH
VIL
IIL
高电平输入电压
低电平输入电压
输入漏电流
IOL
低电平输出电流
IOL1
LCD COM 灌电流
IOH1
LCD COM 源电流
IOL2
LCD SEG 灌电流
IOH2
LCD SEG 源电流
Rev. 1.20
测试条件
最小
VDD
条件
—
—
2.4
—
—
—
无负载,VLCD=VDD,1/3 bias,
3V
—
fLCD=80Hz,LCD 显示开启,
内部系统振荡器开启,
5V
—
DA0~DA3 设置为“0000”
—
—
—
3V
5V
3V
5V
3V
5V
3V
5V
3V
5V
VOL=0.4V,SDA 引脚
VLCD=3V,VOL=0.3V
VLCD=5V,VOL=0.5V
VLCD=3V,VOH=2.7V
VLCD=5V,VOH=4.5V
VLCD=3V,VOL=0.3V
VLCD=5V,VOL=0.5V
VLCD=3V,VOH=2.7V
VLCD=5V,VOH=4.5V
5
—
VDD
— 0.3VDD
—
1
—
—
—
—
400
—
800
—
-230
—
-500
—
400
—
800
—
-230
—
-500
—
V
V
μA
mA
mA
μA
μA
μA
μA
μA
μA
μA
μA
2022-11-24
HT16C21A
交流电气特性
VSS=0V;VDD=2.4V~5.5V;VLCD=2.4V~5.5V;Ta=-40°C~85°C
符号
fLCD1
fLCD2
fLCD3
fLCD4
VPOR
RRVDD
tPOR
参数
VDD
LCD 帧频率
4V
LCD 帧频率
4V
LCD 帧频率
4V
LCD 帧频率
4V
上电复位电压
—
上电复位电压速率
—
VDD 保持在 VPOR 的最小时间 —
测试条件
条件
1/4 duty,Ta=25°C
1/4 duty,Ta=25°C
1/4 duty,Ta=-40°C~85°C
1/4 duty,Ta=-40°C~85°C
—
—
—
最小 典型 最大 单位
72
144
52
104
—
0.05
10
80
160
80
160
—
—
—
88
176
124
248
100
—
—
Hz
Hz
Hz
Hz
mV
V/ms
ms
VDD=
3.0V~5.5V
单位
交流电气特性 – I2C 接口
符号
参数
条件
VDD=
2.4V~5.5V
最小 最大 最小 最大
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 )
—
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
—
—
噪声抑制时间
—
100
—
400
kHz
4.7
—
1.3
—
μs
4.0
—
0.6
—
μs
4.7
4.0
—
—
1.3
0.6
—
—
μs
μs
4.7
—
0.6
—
μs
0
250
—
—
4.0
—
—
—
1.0
0.3
—
3.5
0
100
—
—
0.6
—
—
—
0.3
0.3
—
0.9
ns
ns
μs
μs
μs
μs
—
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. 1.20
6
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HT16C21A
时序图
I2C 时序图
SDA
tF
tLOW
tBUF
tSU:DAT
tR
tSP
tHD:STA
SCL
tHD:STA
S
tHD:DAT
tAA
tHIGH
tSU:STO
tSU:STA
Sr
P
S
SDA
OUT
上电复位时序图
芯片必须在一定的条件下通电,以确保正确运行,如下图所示。
VDD
RRVDD
tPOR
VPOR
Time
注意,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。在芯片工作期间,如果 VDD 电压下降到低于最小工作电压规格时,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 10ms 的 0V 电压。
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。
Rev. 1.20
7
2022-11-24
HT16C21A
显示存储器 – RAM 结构
HT16C21A 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
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
Rev. 1.20
8
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HT16C21A
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 引脚和 VSS 引脚之间内部连接的四个串联电阻分压所获
得。将中间电阻切出电路即可实现 1/3 偏置电压。
Rev. 1.20
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2022-11-24
HT16C21A
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
LCD segment
VLCD
COM0
State1
(on)
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
COM1
State2
(off)
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
COM2
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
COM3
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
SEG n
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
SEG n+1
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
SEG n+2
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
VLCD
SEG n+3
VLCD - VOP/3
VLCD - 2VOP/3
VSS
1/4 duty 和 1/3 bias 驱动模式波形图 (VOP=VLCD-VSS)
注:tLCD=1/fLCD。
Rev. 1.20
10
2022-11-24
HT16C21A
• 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
VLCD
State1
(on)
VLCD - VOP/4
COM0
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
State2
(off)
VLCD - VOP/4
COM1
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM2
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM3
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM4
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM5
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM6
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
COM7
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
SEG n
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
SEG n+1
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
SEG n+2
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
VLCD
VLCD - VOP/4
SEG n+3
VLCD - 2VOP/4
VLCD - 3VOP/4
VSS
1/8 duty 和 1/4 bias 驱动模式波形图 (VOP=VLCD-VSS)
注:tLCD=1/fLCD。
Rev. 1.20
11
2022-11-24
HT16C21A
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。根据多路复用 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。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。开始寻址时,需先通过地址指针命令对地址指针进行初始化。
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/16384
fSYS/32768
fSYS/65536
闪烁频率 (Hz)
闪烁关闭
2
1
0.5
帧频率
HT16C21A 提供两种帧频率,可通过模式设置命令选择是 80Hz 还是 160Hz。
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
命令可提供 16 级电压调整选项。
• 内部 VLCD 调整结构如下图所示:
VDD
IVA
VLCD pin
R
R
R
R
LCD Bias
Generator
Rev. 1.20
12
2022-11-24
HT16C21A
• 4 位可编程模拟开关和 VLCD 输出电压的关系如下表所示:
DA3~DA0
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
0DH
0EH
0FH
Bias
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
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; Change of data
Data valid
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。
Rev. 1.20
13
2022-11-24
HT16C21A
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
S
or
Sr
1
2
7
8
9
1
2
3-8
ACK
9
ACK
P
or
Sr
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 Transmiter
not acknowledge
Data Output
By Receiver
acknowledge
SCL From
Master
1
2
7
8
9
S
START
condition
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。
• HT16C21A 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。
Rev. 1.20
14
2022-11-24
HT16C21A
Slave Address
MSB
LSB
0
1
1
1
0
0
0
R/W
写操作
字节写操作
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。
Slave Address
S
0
1
1
1
0
0
0
0
Command byte
Command setting
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
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。
Slave Address
S
0
1
1
1
0
0
0
0
Command byte
Register Address byte
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
Write ACK
ACK
st
1
Data byte
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
2
D0
P
ACK
ACK
nd
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。
Slave Address
S
0
1
1
1
0
0
0
Command byte
Register Address byte
0
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
Write
1st
2nd
ACK
ACK
Data byte
D7
D6
D5
D4
D3
ACK
Data byte
D2
D1
D0
D7
1st data
D6
D5
D4
D3
Data byte
D2
D1
D0
D7
2nd data
D6
D5
D4
D3
Nth data
ACK
ACK
ACK
D2
D1
D0
P
ACK
N 字节显示 RAM 数据写入操作
Rev. 1.20
15
2022-11-24
HT16C21A
显示 RAM 读操作
在此模式下,主机设置从机地址后读取 HT16C21A 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,主机将读取并应答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。
Slave Address
S
0
1
1
1
0
0
0
0
Write
Device Address
S
0
1
1
1
0
Command byte
Register Address byte
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
1st
2nd
ACK
ACK
Data byte
0
0
1
Read
D7
D6
D5
D4
D3
P
ACK
Data byte
D2
D1
D0
D7
D6
1st data
D5
D4
D3
Data byte
D2
D1
D0
D7
2nd data
D5
D4
D3
D2
D1
ACK
D0
P
NACK
Nth data
ACK
ACK
D6
ACK
命令总结
显示数据输入命令
该命令用于 MCU 发送数据到 HT16C21A 的存储器映射。
(MSB)
(LSB)
功能
字节
Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1
Bit 7
Bit 0
显示数据
输入 / 输出
1st
1
0
0
0
0
0
0
0
命令
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。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
• 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。
Rev. 1.20
16
2022-11-24
HT16C21A
驱动模式命令
(MSB)
(LSB)
Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1
备注 R/W Def
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
1
0
W
2nd
X
X
X
X
X
X
Duty
Bias
W
00H
(MSB)
(LSB)
Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1
备注 R/W
Bit 7
Bit 0
Def
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
• 上电状态:选择 1/4 duty 输出和 1/3 bias 的驱动模式。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
系统模式命令
功能
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
00H
• 上电状态:显示关闭且内部系统振荡器除能。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
Rev. 1.20
17
2022-11-24
HT16C21A
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
备注 R/W Def
Bit 7
Bit 0
1
0
0
0
0
1
1
0
W
X
X
X
X
X
X
X
F
W 00H
帧频率
80Hz
160Hz
• 上电状态:帧频率为 80Hz。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
闪烁频率命令
该命令用来定义显示模式的闪烁频率。
(MSB)
(LSB)
功能
字节
Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1
备注 R/W Def
Bit 7
Bit 0
闪烁频率命令 1st
1
0
0
0
1
0
0
0
W
闪烁频率设置 2nd
X
X
X
X
X
X
BK1 BK0
W 00H
注:
Bit 1 Bit 0
闪烁频率
BK1 BK0
0
0
闪烁关闭
0
1
2Hz
1
0
1Hz
1
1
0.5Hz
• 上电状态:闪烁功能关闭。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
Rev. 1.20
18
2022-11-24
HT16C21A
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。
(MSB)
(LSB)
功能 字节
Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1
备注
R/W Def
Bit 7
Bit 0
IVA
1st
1
0
0
0
1
0
1
0
W
设置
• SEG/VLCD 共用
引脚可通过“DE”
位来设置。
• “VE”位用来使
IVA
2nd
X
X DE VE DA3 DA2 DA1 DA0
能 / 除能内部偏置 W 30H
控制
电压调整功能。
• DA3~DA0 用来
调整 VLCD 输出电
压。
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。
• 若所编写的命令数据是未定义的,则此功能不受影响。
Rev. 1.20
19
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
20
2022-11-24
HT16C21A
SEG/VLCD 共用引脚和内部电压调整设置
Start
Set as the Segment pin
yes
Internal voltage
adjustment
enable ?
Set as the VLCD pin
Segment / VLCD
shared pin setting
The bias voltage is supplied by
Programmable Internal voltage
adjustment
The external MCU
can detect the
voltage of VLCD pin
Internal voltage
adjustment
enable ?
yes
no
no
The bias voltage is supplied by
internal VDD power
One external resistor must be
connected between the VLCD pin and
VDD pin to determine the bias voltage
Next processing
电源电压供应顺序
• 如果 VLCD 引脚和 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。
• 当 VLCD 电压小于或等于 VDD 电压时:
Voltage
VDD
VDD
VLCD
VLCD
Time
1μs
Rev. 1.20
1μs
21
2022-11-24
HT16C21A
应用电路
当 SEG/VLCD 引脚被设置为 SEG 引脚
1/4 Duty
VDD
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VDD
4.7kΩ
COM0~COM3
COM0~COM3
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
SEG0~SEG19
VSS
SEG0~SEG19
VSS
VSS
1/8 duty
VDD
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VDD
4.7kΩ
COM0~COM7
COM0~COM7
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
SEG4~SEG19
VSS
SEG0~SEG15
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. 1.20
22
2022-11-24
HT16C21A
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
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VDD
4.7kΩ
VLCD
COM0~COM3
COM0~COM3
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
SEG0~SEG18
SEG0~SEG18
VSS
VSS
VSS
1/8 duty
VDD
VR
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VLCD
VDD
4.7kΩ
COM0~COM7
COM0~COM7
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
SEG4~SEG18
VSS
SEG0~SEG14
VSS
VSS
Rev. 1.20
23
2022-11-24
HT16C21A
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
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VDD
4.7kΩ
COM0~COM3
COM0~COM3
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
VLCD
VSS
SEG0~SEG18
SEG0~SEG18
VSS
VSS
1/8 duty
VDD
0.1µF
VDD
4.7kΩ
VDD
4.7kΩ
COM0~COM7
COM0~COM7
SCL
HOST
HT16C21A
LCD Panel
SDA
VLCD
VSS
SEG4~SEG18
SEG0~SEG14
VSS
VSS
Rev. 1.20
24
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
25
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
最小值
—
—
0.012
—
—
—
0.004
0.016
0.004
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.236 BSC
0.154 BSC
—
0.390 BSC
—
0.050 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.020
—
0.069
—
0.010
0.050
0.010
8°
最小值
—
—
0.31
—
—
—
0.10
0.40
0.10
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
6.00 BSC
3.90 BSC
—
9.90 BSC
—
1.27 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.51
—
1.75
—
0.25
1.27
0.25
8°
26
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
最小值
—
—
0.012
—
—
—
0.004
0.016
0.008
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.406 BSC
0.295 BSC
—
0.504 BSC
—
0.050 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.020
—
0.104
—
0.012
0.050
0.013
8°
最小值
—
—
0.31
—
—
—
0.10
0.40
0.20
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
10.30 BSC
7.50 BSC
—
12.80 BSC
—
1.27 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.51
—
2.65
—
0.30
1.27
0.33
8°
27
2022-11-24
HT16C21A
20-pin SSOP (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. 1.20
最小值
—
—
0.008
—
—
—
0.004
0.016
0.004
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.236 BSC
0.154 BSC
—
0.341 BSC
—
0.025 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.012
—
0.069
—
0.010
0.050
0.010
8°
最小值
—
—
0.20
—
—
—
0.10
0.41
0.10
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
6.00 BSC
3.90 BSC
—
8.66 BSC
—
0.635 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.30
—
1.75
—
0.25
1.27
0.25
8°
28
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
最小值
—
—
0.012
—
—
—
0.004
0.016
0.008
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.406 BSC
0.295 BSC
—
0.606 BSC
—
0.050 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.020
—
0.104
—
0.012
0.050
0.013
8°
最小值
—
—
0.31
—
—
—
0.10
0.40
0.20
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
10.30 BSC
7.50 BSC
—
15.40 BSC
—
1.27 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.51
—
2.65
—
0.30
1.27
0.33
8°
29
2022-11-24
HT16C21A
24-pin SSOP (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. 1.20
最小值
—
—
0.008
—
—
—
0.004
0.016
0.004
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.236 BSC
0.154 BSC
—
0.341 BSC
—
0.025 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.012
—
0.069
—
0.010
0.050
0.010
8°
最小值
—
—
0.20
—
—
—
0.10
0.41
0.10
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
6.00 BSC
3.90 BSC
—
8.66 BSC
—
0.635 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.30
—
1.75
—
0.25
1.27
0.25
8°
30
2022-11-24
HT16C21A
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. 1.20
最小值
—
—
0.012
—
—
—
0.004
0.016
0.008
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.406 BSC
0.295 BSC
—
0.705 BSC
—
0.050 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.020
—
0.104
—
0.012
0.050
0.013
8°
最小值
—
—
0.31
—
—
—
0.10
0.40
0.20
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
10.30 BSC
7.50 BSC
—
17.90 BSC
—
1.27 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.51
—
2.65
—
0.30
1.27
0.33
8°
31
2022-11-24
HT16C21A
28-pin SSOP (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. 1.20
最小值
—
—
0.008
—
—
—
0.004
0.016
0.004
0°
尺寸 ( 单位:inch )
正常值
0.236 BSC
0.154 BSC
—
0.390 BSC
—
0.025 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.012
—
0.069
—
0.010
0.050
0.010
8°
最小值
—
—
0.20
—
—
—
0.10
0.41
0.10
0°
尺寸 ( 单位:mm )
正常值
6.00 BSC
3.90 BSC
—
9.90 BSC
—
0.635 BSC
—
—
—
—
最大值
—
—
0.30
—
1.75
—
0.25
1.27
0.25
8°
32
2022-11-24
HT16C21A
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Rev. 1.20
33
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