TM1639

LED 驱动控制专用电路 TM1639 一、 概述 TM1639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。 主要适用于家电设备(智能热水器、微波炉、洗衣机、空调、电磁炉)、机顶盒、电子称、智能电 表等数码管或LED显示设备。 二、 特性说明 • • • • • • • • 采用CMOS 工艺 显示模式 8段×8 位 键扫描（4×2bit） 辉度调节电路（占空比8 级可调） 串行接口（CLK，STB，DIO） 振荡方式：RC 振荡 内置上电复位电路 封装形式：SOP24、SDIP24 三、、 管脚定义： GRID4 GRID3 GND GRID2 GRID1 DIO CLK STB K0 K1 VDD SEG1/KS1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (TOP VIEW) ©Titan Micro Electronics 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 GRID5 GRID6 GND GRID7 GRID8 SEG12 SEG11 SEG10 SEG9 KS4/SEG4 KS3/SEG3 KS2/SEG2 www.titanmec.com V1.2 -1- LED 驱动控制专用电路 TM1639 四、管脚功能说明： 符号 管脚名称 管脚号 说明 DIO 数据输出输入 6 在时钟上升沿输入串行数据,从低位 开始。在时钟下降沿输出串行数据,从 低位开始。输出时为P管开漏输出 CLK 时钟输入 7 在上升沿读取串行数据,下降沿输出 数据。 STB 片选输入 8 在下降沿初始化串行接口,随后等待 接收指令。STB为低后的第一个字节作 为指令,当处理指令时,当前其它处理 被终止。当STB为高时,CLK 被忽略。 K0～K1 键扫信号输入 9～10 输入该脚的数据在显示周期结束后被 锁存 SGE1/KS1～ SEG4/KS4 输出（段） 12～15 段输出（也用作键扫描输出）,P管开 漏输出 GRID1～GRID8 输出（位） 1～5 20～24 位输出,N管开漏输出 SEG9 ～SEG12 输出（段） 16～19 段输出, P管开漏输出 VDD 逻辑电源 11 接电源正 GND 逻辑地 3、22 接系统地 ▲ 注意：DIO口输出数据时为N管开漏输出，在读键的时候需要外接1K-10K的上拉电阻。本公司推荐10K的上拉 电阻。DIO在时钟的下降沿控制N管的动作，此时读数时不稳定，在时钟的上升沿读数才时稳定。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -2- LED 驱动控制专用电路 TM1639 五、指令说明： 在STB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 0 1 1 B6 1 0 1 指令 数据命令设置 显示控制命令设置 地址命令设置 如果在指令或数据传输时STB被置为高电平，串行通讯被初始化，并且正在传送的指令或数据无效（之前传 送的指令或数据保持有效。 5．1 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 5．2 地址命令设设置 MSB LSB B7 B6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 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 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 该指令用来设置显示寄存器的地址。 如果地址设为10H 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。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -3- LED 驱动控制专用电路 TM1639 5．3 显示控制 MSB LSB B7 B6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B5 B4 B3 无关项， 填0 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 功能 说明 消光数量设置 0 1 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 六、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TM1639的数据， 地址从00H-0FH共16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。 4 G E S 3 G E S 2 G E S B2 B3 1 G E S 00HL 02HL 04HL 06HL 08HL 0AHL 0CHL 0EHL 9 G E S B1 X xxHU(高四位) B4 B5 B6 0 1 G E S B0 X SEG12 xxHL（低四位） X SEG11 X xxHL(低四位) B7 B0 B1 00HU 02HU 04HU 06HU 08HU 0AHU 0CHU 0EHU B2 01HL 03HL 05HL 07HL 09HL 0BHL 0DHL 0FHL X X X X xxHU（高四位） B3 B4 B5 B6 01HU 03HU 05HU 07HU 09HU 0BHU 0DHU 0FHU B7 GRID1 GRID2 GRID3 GRID4 GRID5 GRID6 GRID7 GRID8 图（2） ▲注意：芯片显示寄存器在上电瞬间其内部保存的值可能是随机不确定的,此时客户直接发送开屏命令, 将有可能出现显示乱码。所以我司建议客户对显示寄存器进行一次上电清零操作,即上电后向16位显存地址 （00H-0FH）中全部写入数据0x00。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -4- LED 驱动控制专用电路 TM1639 七、显示 1、驱动共阴数码管： 图（7） 图7给出共阴极数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,只需要向00H（GRID1）地址中从低位开 始写入0x3F数据即可,此时00H对应每一个SEG1-SEG8的数据如下表格。 SEG8 0 B7 SEG7 0 B6 SEG6 1 B5 SEG5 1 B4 SEG4 1 B3 SEG3 1 B2 SEG2 1 B1 SEG1 1 B0 GRID1(00H) 2、驱动共阳数码管： 图（8） 图8给出共阳极数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,需要向地址单元00H(GRID1)、02H(GRID2)、 04H(GRID3)、06H(GRID4)、08H(GRID5)、0AH(GRID6)里面分别写数据01H,其余的地址0CH(GRID7)、 0EH(GRID8) 单元全部写数据00H。每一个SEG1-SEG8对应的数据如下表格。 SEG8 0 0 0 0 0 SEG7 0 0 0 0 0 SEG6 0 0 0 0 0 SEG5 0 0 0 0 0 SEG4 0 0 0 0 0 ©Titan Micro Electronics SEG3 0 0 0 0 0 SEG2 0 0 0 0 0 SEG1 1 1 1 1 1 GRID1(00H) GRID2(02H) GRID3(04H) GRID4(06H) GRID5(08H) www.titanmec.com V1.2 -5- LED 驱动控制专用电路 0 0 0 B7 0 0 0 B6 0 0 0 B5 0 0 0 B4 0 0 0 B3 0 0 0 B2 0 0 0 B1 TM1639 1 0 0 B0 GRID6(0AH) GRID7(0CH) GRID8(0EH) ▲注意：无论是驱动共阴极数码管还是驱动共阳极数码管,SEG引脚只能接LED的阳极,GRID只能接LED的阴极,不 可反接。 八、 键扫描和按键复用： 键扫矩阵为4×2bit，如图（3）所示： K1 K0 KS1 KS2 KS3 KS4 图（3） 键扫数据储存地址如图（4）所示，先发读键命令后，开始读取按键数据BYTE1—BYTE2字节，读数据从 低位开始输出，芯片K和KS引脚对应的按键按下时，相对应的字节内的 BIT位为1。 B0 X B1 X B2 K1 B3 K0 B4 X B5 X KS1 KS3 B6 K1 KS2 KS4 B7 K0 BYTE1 BYTE2 图（4） ▲注意：1、TM1639最多可以读2个字节，不允许多读。 2、读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE2读取，不可跨字节读。例如：硬件上的K1与KS4对应按键按下 时，此时想要读到此按键数据，必须需要读到第2个字节的第6BIT位，才可读出数据；当K1与KS4，K0与KS4两个 按键同时按下时，此时BYTE2所读数据的B6，B7位均为1。 3、组合键只能是同一个KS，不同的K引脚才能做组合键；同一个K与不同的KS引脚不可以做成组合键使 用。 按键扫描与组合按键： （1）按键扫描：按键扫描由TM1639自动完成,不受用户控制,用户只需要按照时序读键值。完成一次键扫 需要1个显示周期,一个显示周期大概需要T=4.7ms,在4.7ms内先后按下了2个不同的按键,2次读到的键值都是先 按下的那个按键的键值。 （2）组合按键 复合按键的问题异常：SEG1/KS1-SEG8/KS8是显示和按键扫描复用的。以图（12）为例,显示需要D1亮,D2 灭,需要让SEG1为“0”,SEG2为“1”状态,如果S1,S2同时被按下,相当于SEG1,SEG2被短路,这时D1,D2都被点亮。 V1.2 -6- LED 驱动控制专用电路 SGE1/KS1 TM1639 S1 SGE2/KS2 D1 1 1 S2 D2 K1 GRID1 图（12） 解决方案： 1、在硬件上,可以将需要同时按下的键设置在不同的K线上面如图（13）所示, SGE1/KS1 1 1 S1 D1 D2 S2 GRID1 GRID2 K1 图（13） K2 2、串联二极管如图（14）所示。 SGE1/KS1 S1 SGE2/KS2 D1 1 1 S2 D2 K1 GRID1 图（14） ▲注意: 建议使用同一个KS不同的K键作为复合按键。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -7- LED 驱动控制专用电路 TM1639 九、串行数据传输格式： 读取和接收1个BIT都在时钟的上升沿操作。 数据接收（写数据） CLK B0 DIO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 STB 图（5） 数据读取（读数据） CLK DIO B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B0 B1 B2 B3 B4 STB 发读按键命令 Twait 读取按键数据 图（6） ▲注意：1、读取数据时,从串行时钟CLK的第8个上升沿开始设置指令到CLK下降沿读数据之间需要一个等 待时间Twait(最小2μS)。具体参数见时序特性表。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -8- LED 驱动控制专用电路 TM1639 十、 应用时串行数据的传输： （1） 地址增加模式 使用地址自动加1模式,设置地址实际上是设置传送的数据流存放的起始地址。起始地址命令字发送完毕, “STB”不需要置高紧跟着传数据,最多16BYTE,数据传送完毕才将“STB”置高。 CLK DIO Command1 Command2 Data1 Data2 Data n ``````` Command3 STB Command1: Command2: Data1～n: Command3: 设置数据命令 设置显示地址 传输显示数据至Command3地址和后面的地址内（最多16bytes） 显示控制命令 （2） 固定地址模式 使用固定地址模式,设置地址其实际上是设置需要传送的1BYTE数据存放的地址。地址发送完毕,“STB”不 需要置高,紧跟着传1BYTE数据,数据传送完毕才将“STB”置高。然后重新设置第2个数据需要存放的地址,最多 16BYTE数据传送完毕,“STB”置高。 CLK DIO Command1 Command2 Data1 Command3 Data2 ``````` Command4 STB Command1: 设置数据命令 Command2: 设置显示地址1 Data1: 传输显示数据1至Command3地址内 Command3: 设置显示地址2 Data2: 传输显示数据2至Command4地址内 Command4: 显示控制命令 （3）读按键时序 Command1: 设置读按键命令 Data1～2:读取按键数据 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -9- LED 驱动控制专用电路 TM1639 （4）采用地址自动加一和固定地址方式的程序设计流程图： 采用地址自动加一程序设计流程图： 开始 设置读键数据 命 令 （ 42H） 初始化 No 读 1BTYE 内容 设置写显存的数据命令， 采 用 地 址 自 动 加 1（ 40H） 将按键值存放在 MCU的 寄 存 器 中 设置起始地 址 （ 0C0H） No 读 完 2BYTE 吗？ 传送数据 Yes 有按键被按 下吗？ 16BYTE数 据 传送完毕了 ？ Yes No Yes 按键处理程 序 传显示控制命令设置 最 高 亮 度 （ 8FH） 结束 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 10 LED 驱动控制专用电路 TM1639 采用固定地址的程序设计流程图： 开始 传显示控制命令设置 最 高 亮 度 （ 8FH） 初始化 设置读键数据 命 令 （ 42H） 设置写显存的数据命令 采 用 固 定 地 址 （ 44H） No 读 1BTYE内 容 设置地址 （ 0C0H） 将按键值存放在 MCU的 寄 存 器 中 传 送 1BYTE 数据 读 完 2BYTE 吗？ Yes 重新设置地 址 （ 0C1H） 有按键被按 下吗？ Yes 传 送 1BYTE 数据 No 按键处理程 序 ……传 完 所 有的数据 结束 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 11 LED 驱动控制专用电路 TM1639 十一．应用电路： MCU接口 TM1639驱动共阴数码屏硬件电路图 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 12 LED 驱动控制专用电路 TM1639 TM1639驱动共阳数码屏硬件电路图 ▲注意： 1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近TM1639芯片放置，加强滤波效果。 2、连接在DIO、CLK、STB通讯口上三个100P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TM1639供电应选用5V。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 13 LED 驱动控制专用电路 TM1639 十二、 电气参数： 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 驱动输出电流 IO1 -50 mA LED Grid 驱动输出电流 IO2 +200 mA 功率损耗 PD 400 mW 工作温度 Topt -40 ～ +80 ℃ 储存温度 Tstg -65 ～+150 ℃ 正常工作范围（Ta = -20 ～ +70℃，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 单位 测试条件 V - VDD V - 0.3 VDD V - 5 电气特性（Ta = -20 ～ +70℃，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 20 25 40 mA SGE1～SEG12 Vo = VDD-2V Ioh2 20 30 50 mA SGE1～SEG12 Vo = VDD-3V IOL1 80 140 - mA GRID1-GRID8 Vo=0.3V SEG驱动拉电流 GRID驱动灌电流 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 14 LED 驱动控制专用电路 输出下拉电阻 RL 10 输入电流 II - - 高电平输入电压 VIH 0.7 VDD - 低电平输入电压 VIL - - 滞后电压 VH - 动态电流损耗 IDDdyn - TM1639 KΩ K0～K1 μA VI = VDD / VSS V CLK，DI0，STB 0.3 VDD V CLK，DI0，STB 0.35 - V CLK，DI0，STB - 5 mA 无负载，显示关 ±1 开关特性（Ta = -20 ～ +70℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V） 参数 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件 振荡频率 fosc - 500 - KHz R = 16.5 KΩ 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 - - 120 μs CL = 300pF，SEGN， GRIDN 最大时钟频率 Fmax - - 1 MHz 占空比50% 输入电容 CI - - 15 pF - 传输延迟时间 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - SEG1～SEG12 - 15 LED 驱动控制专用电路 TM1639 时序特性（Ta = -20 ～ +70℃，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 - 选通脉冲宽度 PWSTB 1 - - μs - 数据建立时间 tSETUP 100 - - ns - 数据保持时间 tHOLD 100 - - ns - CLK →STB 时间 tCLK STB 1 - - μs CLK↑→STB↑ 等待时间 tWAIT 1 - - μs CLK↑→CLK↓ 时序波形图： ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 16 LED 驱动控制专用电路 TM1639 十三、 封装尺寸 SOP24 封装尺寸： ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 - - 17 LED 驱动控制专用电路 TM1639 SDIP24 封装尺寸： 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 V1.2 - - 18