TM1650

LED 驱动控制专用电路 TM1650 一、 概述 TM1650是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用IC,内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED驱动、键盘扫描等电路。本产品质量可靠、稳定性好、抗干扰能力强。 主要适用于机顶盒、家电设备(智能热水器、微波炉、洗衣机、空调、电磁炉)、电子称、智能电 表等数码管, 可适用于24小时长期连续工作的应用场合。 二、 特性说明 • • • • • • • • • • • 两种显示模式（8段×4 位 和 7 段×4 位） 支持单个按键7x4bit(28个按键)和组合按键（4个） 8级亮度可调 段驱动电流大于25mA,位驱动电流大于150mA 高速2线串行接口（CLK,DAT） 振荡方式：内置RC振荡 内置上电复位电路 内置数据锁存电路 支持3-5.5V电源电压 抗干扰能力强 封装形式：SOP16、DIP16 三、 管脚定义： DIG1 CLK DAT GND DIG2 DIG3 DIG4 A/KI1 1 2 3 4 5 6 7 8 TM1650 (TOP VIEW) ©Titan Micro Electronics 16 15 14 13 12 11 10 9 DP/KP G/KI7 F/KI6 E/KI5 D/KI4 C/KI3 VCC B/KI2 www.titanmec.com -1V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 四、管脚功能定义： 符号 管脚名称 管脚号 说明 CLK 时钟输入 2 2线串行接口的数据时钟输入，内置上 拉电阻 DAT 数据输入/输出 3 2线串行接口的数据输入输出, 内置 上拉开漏模式 A/KI1-G/KI7 段输出/键扫输入 8-15 LED段驱动输出，高电平有效；键盘扫 描输入，高电平有效，内置下拉。 DIG1-DIG4 位/键扫输出 1、5 6、7 LED位驱动输出，低电平有效；键盘扫 描输出，高电平有效 DP/KP 段输出/键扫标志 输出 16 LED段驱动输出，高电平有效；键盘扫 描标志输出：7段开屏时，如果检测到 有效按键就输出标志的低电平 VCC 逻辑电源 10 接电源正(3-5.5V) GND 逻辑地 4 接系统地 五、通讯时序格式： TM1650采用图1中2线串行传输协议通讯： A B C D E ACK STOP DAT CLK START 写 “1” 写 “0” 第8个CLK 图1 1、开始信号（START）/结束信号(STOP) 开始信号：保持 CLK 为“1”电平，DAT 从“1”跳“0”，认为是开始信号，如(图 1)A 段； 结束信号：保持 CLK 为“1”电平，DAT 从“0”跳“1”，认为是结束信号，如(图 1)E 段； 2、ACK 信号 如果本次通讯正常，芯片在串行通讯的第 8 个时钟下降沿后，TM1650 主动把 DAT 拉低。直到检测到 CLK 来 了上升沿，DAT 释放为输入状态（对芯片而言）,如(图 1)D 段。 3、 写“1”和写“0” 写“1” ：保持 DAT 为“1”电平，CLK 从“0”跳到“1”,再从“1”跳到“0”，则认为是写入“1” 如(图 1)B 段。 写“0” ：保持 DAT 为“0”电平，CLK 从“0”跳到“1”,再从“1”跳到“0”，则认为是写入“0” 如(图 1) C 段。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -2V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 4、 一个字节（8 位）数据传输格式 2 1 3 4 5 6 B3 B2 7 8 CLK DAT B7 B6 B4 B5 B1 B0 图2 一个字节数据的传输格式如图 2,数据发送时 MSB 在前，LSB 在后，即高位先进。微处理器的数据通过 2 线 串行接口和 TM1650 通信，当 CLK 是高电平时，DAT 上的信号必须保持不变；只有 CLK 上的时钟信号为低电平时， DAT 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK 为高电平时，DAT 由高变低；结束条件是 CLK 为高时，DAT 由低电平变为高电平。 5、 写显示操作 1 CLK DATSTAR 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 ADDRESS 3 4 5 6 7 8 9 EN D DATA ACK ACK 图 3 写显示时序 ADDRESS：显示地址（68H、6AH、6CH、6EH） ； DATA：显示数据。 6、 完整操作时序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 SCL SDA command1 sta rt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 command2 ACK ADDRESS ACK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 DATA sto p sta rt ACK ADDRESS ACK sto p sta rt DATA ACK sto p ACK 图 4 完整时序 command1：系统命令 48H； command2：系统参数设置； ADDRESS：显示地址（68H、6AH、6CH、6EH） ； DATA：显示数据。 备注：1、设置系统参数和写入显存数据是两个独立的过程，它们之间的顺序不影响实际应用； 2、每次输入系统命令（48H）和系统参数设置命令都会改变系统参数，请特别注意待机指令操作。 7、 读按键时序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CLK DAT START command key_data ACK END ACK 图 5 读按键时序 command：读按键命令 4FH； key_data：读按键数据（一个字节）。 备注：读按键时数据从 TM1650 输出到 MCU，此时与 TM1650 的 DAT 相连的 IO 口必须设置为输入模式且释 放总线； 按键代码从高位先出 P7P6P5P4_P3P2P1P0 （下划线便于分辨二进制 B 和 16 进制 H)， 初始态为 0010_1110B ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -3V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 （2E)。TM1650 支持单个和组合按键。 按键驱动电路：DIG 和 KI 脚之间要串联 2KΩ 电阻，读按键之前必须保证 TM1650 处于扫描状态即此时芯 片处于开显示状态。 A/KI1 S1 B/KI2 S2 D1 D2 2K DIG1 图 6 按键驱动电路 按键按下时输出值：(按键按下时 P6=1） KI DIG4 47H A/KI1 4FH B/KI2 57H C/KI3 5FH D/KI4 67H E/KI5 6FH F/KI6 77H G/KI7 7FH KI1+KI2 DIG3 46H 4EH 56H 5EH 66H 6EH 76H 7EH DIG2 45H 4DH 55H 5DH 65H 6DH 75H 7DH DIG1 44H 4CH 54H 5CH 64H 6CH 74H 7CH 在相同的 DIG 中，KI1+KI2 组合是最优先的；除此之外，如果同时按下多个按键，以按键代码最小的优先。 如果不是同时按下时，会以最先按下的按键为准。 键盘扫描： 1 最多支持 4*7 矩阵的 28 个按键的键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG 用于列扫描输出，KI 用于行扫描输入。 2 定期在显示驱动扫描过程插入键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG1~DIG4 将依次输出高电平，其余引脚输出 低电平。此时，KI1~KI7 输出被禁止，当没有按键按下时，都被下拉为低电平；当有按键按下，例如连接 DIG2 和 KI2 的键被按下时，则当 DIG2 输出高电平时 KI2 输入高电平。为了避免按键抖动和外界干扰产生误码，芯片 内部实行 2 次键盘扫描，只有当 2 次扫描结果相同时，按键才会被确认有效。所以按下按键时间大于 2 个键扫 周期。 3 按键代码为 8 位，位 7（P7)始终为 0，位 2(P2)始终为 1，位 1 和位 0 是列扫描码，位 5~位 3(P5P4P3)是 行扫描码，位 6(P6)是状态码（键按下为 1，键释放为 0） 。 例如，连接 DIG2 与 KI5 的键被按下，则按键代码是 65H 或者 01101001B；键被释放后，即位 6(P6)为 0， 按键代码通常是 25H 或者 00101001B（也有可能是其它值，但是肯定小于 40H）如下表，其中，对应 DIG1 的列 扫描码为 01B，对应 KI5 行扫描码为 100B。单片机可以在任何时候读取按键代码，如果需要了解按键何时释放 可以通过查询方式定期读取按键代码，直到按键代码位 6（P6）为 0。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -4V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 按键松开时输出值：(按键释放 P6=0） KI DIG4 DIG3 DIG2 07H 06H 05H A/KI1 0FH 0EH 0DH B/KI2 17H 16H 15H C/KI3 1FH 1EH 1DH D/KI4 27H 26H 25H E/KI5 2FH 2EH 2DH F/KI6 37H 36H 35H G/KI7 3FH 3EH 3DH KI1+KI2 备注：1 按键释放读取到的按键代码和有按键按下对比本质区别是位 6(P6）是否为 1。 2 按键释放后通常为上述表格，不排除其它情况出现，但是肯定小于 40H。 DIG1 04H 0CH 14H 1CH 24H 2CH 34H 3CH 五、指令集说明 1、 数据命令设置 指令 名称 系统命令 读按键命令 MSB B7 B6 0 1 0 1 B5 0 0 B4 0 0 B3 1 1 B2 0 1 LSB B1 B0 0 0 1 1 解释 指令值 设置系统参数命令 读取按键数据命令 48H 4FH 备注：该规格书使用的指令是 16 进制 H，输入数据和读取数据都是从高位开始。 2、系统参数设置 指令 名称 MSB B7 B6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 B5 0 0 1 1 0 0 1 1 B4 0 1 0 1 0 1 0 1 B3 B2 LSB B1 B0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 解释 8 级亮度（默认） 1 级亮度 2 级亮度 3 级亮度 亮度设置 4 级亮度 5 级亮度 6 级亮度 7 级亮度 0 8 段输出（默认） 段模式 1 7 段输出 0 正常工作模式 工作模式 1 待机工作模式 关屏显示 开关模式 开屏显示 备注：在发送上述系统参数设置命令前需要先输入系统命令48H,如48H+11H=1级亮度开屏显示 3、 显存地址 ©Titan Micro Electronics 指令值 00H 10H 20H 30H 40H 50H 60H 70H 00H 08H 00H 04H 00H 01H www.titanmec.com -5V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 指令 MSB LSB 名称 显示地址值 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 DP/KP G/KI7 F/KI6 E/KI5 D/KI4 C/KI3 B/KI2 A/KI1 DIG1 0 1 1 0 1 0 0 0 68H DIG2 0 1 1 0 1 0 1 0 6AH DIG3 0 1 1 0 1 1 0 0 6CH DIG4 0 1 1 0 1 1 1 0 6EH 备注：按照图 7 共阴驱动电路驱动 4 位数码管，DIG1-DIG4 分别显示 1 2 3 4,MCU所需要发送的数据为 (68+06)+(6A+5B)+(6C+4F)+(6E+66)；如果要显示 1.2.3.4.则先需要将段模式设置为 8 段输出，MCU所需要发送 的数据为(68+86)+(6A+DB)+(6C+CF)+(6E+E6)。显示小数的时必须为 8 段模式下。 显示数据 f g b 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F c e d dp 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. A. B. C. D. E. 71H F. BFH 86H DBH CFH E6H EDH FDH 87H FFH DFH F7H FCH B9H DEH F9H F1H 4、 段模式与按键指示 8 段模式： DP/KP和KI1-KI7 功能一样，均作为段输出，可以驱动LED或者数码管； 7 段模式: KI1-KI7 作为段输出，可以驱动LED或者数码管，DP/KP脚作为按键扫描标志输出；7 段模式 且开屏时（48H+09H）,在没有按键按下时DP/KP脚输出高电平，在有按键按下时，DP/KP脚会输出低电平， 当发送读按键命令 4FH（或关屏）DP/KP脚输出高电平。 5、 待机与唤醒 待机：只要系统参数设置命令中位 2（B2）的值为 1，芯片会进入待机模式，待机模式下芯片停止工作， 但芯片内部的显示数据不会改变； 唤醒：芯片进入待机模式后 ，可以通过以下方式唤醒： 1、 发送一个非待机模式系统参数设置指令，如 48H+01H(8 级亮度+正常模式+8 段模式+开显示)，其 本质为让系统参数设置指令位 2（B2）不为 0； 2、 可以通过KI1-KI4 与DIG1-DIG4 组成的按键唤醒芯片，按下按键的时间必须大于 2 个按键扫描周期 (80ms)。注意：关屏时无法观察到按键是否能唤醒，所以使用按键唤醒时，请使用待机指令如 48H+45H(4 级亮度+待机模式+开显示)。 6、 开屏与关屏 开屏：当发送开屏命令且为正常工作模式时，DIG1-DIG4 开始进行扫描； 关屏：当发送关屏命令时芯片停止工作，开屏后需要重新对芯片进行初始化操作； ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -6V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 六、完整操作流程图： 开始 设置系统命 令（48H) 设置读按键 命令4FH No 设置系统参数71H(7级亮度+8 段正常工作模式+开显示） 读 1BT YE 内 容 设置地址 68H 将按键值存放在 MCU 的 寄 存 器 中 传送1BYTE显 示数据 设置地址 6AH 读 完1 BYT E 吗 ？ Yes 传送1BYTE显 示数据 设置地址 6CH 有按键被按 下吗？ Yes 传送1BYTE显 示数据 按键处理程 序 设置地址 6EH No 传送1BYTE显 示数据 结束 备注：设置系统参数客户可根据实际需求进行相应的设置。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -7V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 七、应用电路： TM1650驱动共阴数码屏硬件电路图6： A B C D E F G DP a b c f d ee f g dp a g d b DIG1 c dp A B C D E F G DP a b c f d ee f g dp a g d b DIG2 c dp A B C D E F G DP a b c f d ee f g dp a g d b c dp DIG3 A B C D E F G DP a b c f d ee f g a g d b DIG4 c dp dp VCC 1 2 CLK DAT C1 R2 10K 10K 2K C2 100P DIG1 GND MCU接口 VCC R1 2K 2K 100P 2K GND DIG1 CLK DAT GND DIG2 DIG2 DIG3 DIG4 DIG3 DIG4 A A/KI1 TM1650 DP/KP G/KI7 F/KI6 E/KI5 D/KI4 C/KI3 VCC B/KI2 DP G F E D C B 470uF VCC 104 GND A B C D E F G 图7 共阴驱动电路 ▲注意：1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近TM1650芯片管脚放置,加强滤波效果；尽量减小电 源与地网络环路面积，为电源及地网络提供不小于0.5mm的走线。 2、DAT、CLK口必须接下拉电容，建议100pF,必须尽量靠近芯片管脚，保证电容与芯片管脚距离不超过 1cm；必须接上拉电阻，建议为10KΩ 。 3、因蓝光数码管的导通压降压约为3V,因此TM1650供电应选用5V。 4、芯片工作在如电磁炉等较强干扰环境下时，建议适当降低TM1650与MCU通信频率，可在通信口上串 100Ω 电阻。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com -8V2.0 LED 驱动控制专用电路 八、 电气参数： 极限参数（Ta = 25℃） 参数 符号 逻辑电源电压 逻辑输入电压 LED 段驱动输出电流 LED 位驱动输出电流 工作温度 储存温度 VDD VI1 IO1 IO2 Topt Tstg TM1650 范围 单位 -0.5 ～+6.5 -0.5 ～ VDD + 0.5 0 ～ 30 0 ～ 150 -40 ～ +85 -65 ～+125 V V mA mA ℃ ℃ 电气特性（测试条件：Ta=25℃，VCC=5V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 电源电压 电源电流 静态电流（CLK,DAT,KP 为高电平） 待机电流（CLK,DAT,KP 为高电平） CLK 和 DAT 引脚低电平输入电压 CLK 和 DAT 引脚高电平输入电压 KI 引脚低电平输入电压 KI 引脚高电平输入电压 DIG 引脚低电平输出电压（-200mA） DIG 引脚低电平输出电压（-100mA） DIG 引脚高电平输出电压（5mA） KI 引脚低电平输出电压（-20mA） KI 引脚高电平输出电压（20mA） 其余引脚低电平输出电压（-4mA） 其余引脚高电平输出电压（4mA) KI 引脚输入下拉电流 CLK 引脚输入上拉电流 DAT 引脚输入上拉电流 KP 引脚输出上拉电流 上电复位的默认电压门限 3 0.2 -0.5 2.2 -0.5 1.8 4.5 4.5 4.5 -30 10 150 500 2.3 5 80 0.3 0.05 -50 200 300 2000 2.6 5.5 150 0.6 0.1 0.8 VCC+0.5 0.5 VCC+0.5 1.2 0.8 0.5 0.5 -90 300 400 5000 2.9 V mA mA mA V V V V V V V V V V VCC Ic IcS Ist VIL VIH VIL(KI) VIH(KI) VOL(DIG) VOL(DIG) VOH(DIG) VOL(KI) VOH(KI) VOL VOH IDN1 IUP1 IUP2 IUP3 VR ©Titan Micro Electronics uA uA uA uA V www.titanmec.com -9V2.0 LED 驱动控制专用电路 内部时序参数（测试条件：Ta=25℃，VCC=5V） 参数 电源上电检测产生的复位时间 显示扫描周期 键盘扫描间隔，按键响应时间 符号 TPR TP TKS 最小 10 4 20 TM1650 典型 25 8 40 最大 60 20 80 单位 ms ms ms 注：本表时序参数是内置时钟周期的倍数，内置时钟频率随电源电压的降低而降低。 时序特性（Ta = 25℃,VCC = 5V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 DAT 下降沿启动信号的建立时间 TSSTA 100 ns DAT 下降沿启动信号的保持时间 THSTA 100 ns DAT 上升沿停止信号的建立时间 TSST0 100 ns DAT 上升沿停止信号的保持时间 THST0 100 ns CLK 时钟信号的低电平宽度 TCLOW 100 ns CLK 时钟信号的高电平宽度 TCHIG 100 ns DAT 输入数据对 CLK 上升沿的建立时间 TSDA 30 ns DAT 输入数据对 CLK 上升沿的保持时间 THDA 10 ns DAT 输出数据有效对 CLK 下降沿的延时 TAA 2 30 ns DAT 输出数据无效对 CLK 下降沿的延时 TDH 2 40 ns 平均数据传输速率 Rate 0 4M bps -9, 注：1 本表计量单位以纳秒即 10 ，未注明最大值则理论值可以无穷大。 2 针对不同上位机平台和硬件接口配置，平均数据传输速率会出现较大的差异，建议值为 100KHz 以下。 时序波形图： DAT START DATA STOP DATA TSSTO TSDA TSSTA TCLOW THDA TCHIG THSTO CLK THSTA DAT TAA DATA TDH DATA ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com - 10 V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 L θ C A1 A2 A 九、IC 封装示意图： SOP16 封装尺寸 D e E E1 b Symbol A A1 A2 b c D E E1 e L θ Dimensions In Millimeters Min Max 1.350 1.750 0.100 0.250 1.350 1.550 0.330 0.510 0.170 0.250 9.800 10.200 3.800 4.000 5.800 6.200 1.270(BSC) 0.400 1.270 0° 8° ©Titan Micro Electronics Dimensions In Inches Min Max 0.053 0.069 0.004 0.010 0.053 0.061 0.013 0.020 0.007 0.010 0.386 0.402 0.150 0.157 0.228 0.244 0.050(BSC) 0.016 0.050 0° 8° www.titanmec.com - 11 V2.0 LED 驱动控制专用电路 TM1650 DIP16 封装尺寸 Symbol A A1 A2 B B1 C D E E1 e L E2 Dimensions In Millimeters Min Max 3.710 4.310 0.510 3.200 3.600 0.380 0.570 1.524(BSC) 0.204 0.360 18.800 19.200 6.200 6.600 7.320 7.920 2.540(BSC) 3.000 3.600 8.400 9.000 Dimensions In Inches Min Max 0.146 0.170 0.020 0.126 0.142 0.015 0.022 0.060(BSC) 0.008 0.014 0.740 0.756 0.244 0.260 0.288 0.312 0.100(BSC) 0.118 0.142 0.331 0.354 All specs and applications shown above subject to change without prior notice. (以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正,恕不另行通知。) ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com - 12 V2.0