TM1651

LED 驱动控制专用电路 TM1651 一、概述 TM1651 是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字 接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。本产品性能优良，质量可靠。主要应用于电磁炉、 微波炉及小家电产品的显示屏驱动。采用SOP16/DIP16的封装形式。 二、 特性说明 ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ 采用功率CMOS 工艺 显示模式（7字段×4 位）,支持共阳数码管输出 键扫描（7×1bit），增强型抗干扰按键识别电路 辉度调节电路（占空比 8 级可调） 串行接口（CLK，DIO） 振荡方式：内置RC 振荡（450KHz+5%） 内置上电复位电路 内置自动消隐电路 封装形式：DIP16/SOP16 三、管脚定义 GND 1 16 K1 SEG1/KS1 2 15 CLK SEG2/KS2 3 14 DIO SEG3/KS3 4 13 VDD SEG4/KS4 5 12 GRID1 SEG5/KS5 6 11 GRID2 SEG6/KS6 7 10 GRID3 SEG7/KS7 8 9 GRID4 图1 管脚定义 1 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 四、管脚功能定义 符号 管脚名称 管脚号 说明 DIO 数据输入/输 出 14 串行数据输入/输出，输入数据在 CLK 的低电平 变化，在 CLK 的高电平被传输，每传输一个字 节芯片内部都将在第九个时钟产生一个 ACK CLK 时钟输入 15 在上升沿输入/输出数据 K1 键扫数据输入 16 输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存 SEG1~SEG7 输出（段） 2-8 段输出（也用作键扫描） ，N 管开漏输出 GRIG4~GRIG1 输出（位） 9-12 位输出，P 管开漏输出 VDD 逻辑电源 13 接电源正 VSS 逻辑地 1 接系统地 五、显示寄存器地址 该寄存器存储通过串行接口从外部器件传送到TM1651 的数据，地址00H-03H共4个字节单元，分别与芯 片SEG和GRID管脚所接的LED灯对应，分配如下图： 写LED显示数据的时候，按照从显示地址从低位到高位，从数据字节的低位到高位操作。 B0 B1 B2 B3 SEG7 SEG6 SEG5 SEG4 SEG3 SEG2 SEG1 xxHL（低四位） X xxHU(高四位) B4 B5 00HL 01HL 02HL 03HL B6 00HU 01HU 02HU 03HU B7 GRID1 GRID2 GRID3 GRID4 2 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 六、键扫描和键扫数据寄存器 KS7 KS6 KS5 KS4 KS3 KS2 KS1 键扫矩阵为 7×1bit，如下所示： K1 在有按键按下时，读键数据如下： SEG1/KS1 K1 SEG2/KS2 SEG3/KS3 SEG4/KS4 SEG5/KS5 SEG6/KS6 SEG7/KS7 1110_1111 0110_1111 1010_1111 0010_1111 1100_1111 0100_1111 1000_1111 ▲注意：在无按键按下时，读键数据为：1111_1111,低位在前，高位在后。 七、指令说明 指令用来设置显示模式和LED 驱动器的状态。 在CLK下降沿后由DIO输入的第一个字节作为一条指令。经过译码，取最高B7、B6两位比特位以区别不 同的指令。 B7 B6 指令 0 1 数据命令设置 1 0 显示控制命令设置 1 1 地址命令设置 7.1 数据命令设置 该指令用来设置数据写和读，B1和B0位不允许设置01或11。 MSB LSB B7 B6 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 B5 B4 B3 B2 B1 B0 功能 说明 0 1 0 0 数据读写模式 设置 地址增加模式 设置 测试模式设置 （内部使用） 写数据到显示寄存器 读键扫数据 自动地址增加 固定地址 普通模式 测试模式 0 1 无关项， 填0 0 1 3 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 7.2 地址命令设设置 该指令用来设置显示寄存器的地址；如果地址设为0C4H 或更高，数据被忽略，直到有效地址被设定； 上电时，地址默认设为00H。 MSB LSB B7 B6 1 1 1 1 1 1 1 1 B5 B4 B3 B2 B1 B0 显示地址 无关项， 填0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 00H 01H 02H 03H 7.3 显示控制： MSB B7 B6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 LSB B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 无关项， 填0 0 1 功能 说明 灰度设置 显示开关设置 设置脉冲宽度为 1/16 设置脉冲宽度为 2/16 设置脉冲宽度为 4/16 设置脉冲宽度为 10/16 设置脉冲宽度为 11/16 设置脉冲宽度为 12/16 设置脉冲宽度为 13/16 设置脉冲宽度为 14/16 显示关 显示开 八、串行数据传输格式 微处理器的数据通过两线总线接口和 TM1651 通信，在输入数据时当 CLK 是高电平时，DIO 上的信号必 须保持不变；只有 CLK 上的时钟信号为低电平时，DIO 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK 为 高电平时，DIO 由高变低；结束条件是 CLK 为高时，DIO 由低电平变为高电平。 TM1651 的数据传输带有应答信号 ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会产 生一个应答信号 ACK 将 DIO 管脚拉低，在第九个时钟的上升沿释放 DIO 口线。 8.1 指令数据传输过程如下图（读按键数据时序） CLK 1 2 D IO STAR 3 4 5 6 7 8 9 command 1 2 3 4 5 6 7 8 9 S0 S1 S2 K 1 K 2 EN D ACK低电平 ACK低电平 芯片自动拉低 芯片自动拉低 Command：读按键指令. S0、S1、S2、K1 组成按键信息编码，S0、S1、S2 为 SG 的编码，K1、K2 为 K1 键的编码。读按键时， CLK 时钟频率应小于 250K，先读低位，后读高位。 4 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 8.2 写 SRAM 数据地址自动加 1 模式 stop stop CLK DIO Command1 start Command2 start ACK Data1 ACK DataN ACK Command3 ACK start stop ACK Command1:设置数据 Command2:设置地址 Data1~N:传输显示数据 Command3:控制显示 8.3 写 SRAM 数据固定地址模式 stop stop CLK D IO Command1 start A CK Command2 start D ata1 A CK Command2 A CK stop start A CK D ataN Command3 A CK start A CK stop Command1:设置数据 Command2:设置地址 Data1~N: 传输显示数据 Command3:控制显示 5 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 九、程序流程图 采用地址自动加一模式的程序流程图： 开始 初始化 发送写显存的数据命令 设置起始地址 连续传送多个字 发送显示控制命令 发送读按键命令 读按键数据并存储到MCU寄存器 YES 有键按下？ 按键处理程序 NO 结束 6 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 采用固定地址的程序设计流程图： 开始 初始化 发送写显存的数据命令 设置显存地址 传送1Byte数据 NO 送完数据？ 发送显示控制命令 发送读按键命令 读按键数据并存储到MCU寄存器 YES 有键按下？ 按键处理程序 NO 结束 7 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 十、应用电路 电路图中所接数码管为共阳数码管： SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 a b c f d ee f g a g d b GRID1 c SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 a b c f d ee f g SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 a g d b GRID2 c a b c f d ee f g a g d b GRID3 c SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 a b c f d ee f g a g d b GRID4 c VCC GND K1 SEG1/KS1 CLK SEG2/KS2 DIO SEG3/KS3 TM1651 VDD SEG4/KS4 GRID1 GRID1 GRID2 SEG5/KS5 GRID2 SEG6/KS6 GRID3 GRID3 SEG7/KS7 GRID4 GRID4 R2 10K 100P 100P VCC 1 2 MCU接口 GND SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 R1 10K GND SEG1 VCC SEG2 SEG3 SEG4 100uF 104 SEG5 SEG6 GND SEG7 ▲注意：1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近TM1651芯片放置,加强滤波效果。 2、连接在DIO、CLK通讯口上下拉100pF电容可以降低对通讯口的干扰。 3、因蓝光数码管的导通压降压约为3V,因此TM1651供电应选用5V。 8 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 十一、 电气参数： 11.1 极限参数（Ta = 25℃, Vss = 0 V） 参数 符号 范围 单位 逻辑电源电压 VDD -0.5 ～+7.0 V 逻辑输入电压 VI1 -0.5 ～ VDD + 0.5 V LED SEG 驱动灌电流 IO1 50 mA LED GRID 驱动拉电流 IO2 200 mA 功率损耗 PD 400 mW 工作温度 Topt -40 ～ +85 ℃ 储存温度 Tstg -65 ～+150 ℃ 11.2 正常工作范围（Ta = -40～+85℃，Vss = 0 V） 参数 符号 最小 典型 逻辑电源电压 VDD 高电平输入电压 VIH 0.7 VDD - 低电平输入电压 VIL 0 - 最大 5 VDD 0.3 VDD 单位 测试 条件 V - V - V - 11.3 电气特性（Ta = -40～+85℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V， Vss = 0 V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件 Ioh1 80 120 180 mA GRID1~GRID4， Vo = Vdd-2V Ioh2 80 140 200 mA GRID1~GRID4， Vo = Vdd-3V SEG驱动灌电流 IOL1 20 30 50 mA SEG1~SEG7 Vo=0.3V DOUT脚输出低电平 电流 Idout 4 - - mA Vo = 0.4V，dout 输出下拉电阻 RL KΩ K1 输入电流 II - - μA VI = VDD / VSS 高电平输入电压 VIH 0.7 VDD - V CLK，DIO 低电平输入电压 VIL - - V CLK，DIO GRID驱动拉电流 10 ±1 0.3 VDD 9 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 滞后电压 VH - 0.35 - V CLK，DIO 动态电流损耗 IDDdyn - - 5 mA 无负载，显示关 11.4 开关特性（Ta = -40～+85℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件 tPLZ - - 300 ns CLK → DIO tPZL - - 100 ns CL = 15pF, RL = 10K Ω 上升时间 TTZH 1 - - 2 μs CL = 300p F 下降时间 TTHZ - - 1.5 μs CL = 300pF，SEGn， GRIDn 最大时钟频率 Fmax - - 500 KHz 占空比50% 输入电容 CI - - 15 pF - 传输延迟时间 SEG1/KS1～ SEG7/KS7 11.5 时序特性（Ta = -40 ～+85℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件 时钟脉冲宽度 PWCLK 400 - - ns - 数据建立时间 tSETUP 100 - - ns - 数据保持时间 tHOLD 100 - - ns - 等待时间 tWAIT 1 - - μs CLK↑→CLK↓ 10 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 十二、IC 封装示意图 SOP16： Detail "X" (0.40) (Φ0.80) TL BW BW TL BL (0.40) LP LW FT Detail "X" BT SO TH BL *Mold Option FL LL *Mold Option θ Dimensions Item BL BW TL LW LP FT BT SO TH LL FL Θ 表示 总长 胶体宽度 跨度 脚宽 脚间距 脚厚 胶体厚度 站高 胶体高度 单边长 脚长 脚角度 mm mm mm mm mm mm mm mm 1.270 TYP 0.250 (0.200) 0.150 1.55 (1.45) 1.25 0.200 (0.150) 0.060 1.650 Max. 1.25 (1.04) 0.80 0.80 (0.60) 0.45 Unit mm mm mm Spec 10.00 (9.90) 9.80 4.00 (3.90) 3.80 6.20 (6.00) 5.80 0.430 TYP 8 (4) 0 11 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3 LED 驱动控制专用电路 TM1651 DIP16： L A1 C A A2 E1 B1 e B E2 E D 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，恕不通知) 12 www.titanmec.com ©TitanMicroElectronics V1.3