工業(yè)設備中LED顯示和鍵盤(pán)掃描設計

工業(yè)設備、汽車(chē)電子及儀器儀表中普遍使用LED顯示器，原因是LED顯示器成本低廉、使用靈活、封裝體積小。

開(kāi)發(fā)這類(lèi)設備時(shí)，常常會(huì )由于CPU資源不足而不得不采用擴展接口芯片來(lái)滿(mǎn)足應用系統的需要，而出現這種情況的原因之一是鍵盤(pán)顯示占用了太多的系統資源，鍵盤(pán)顯示通常采用以下兩種方式：（1）采用并行接口的鍵盤(pán)顯示專(zhuān)用芯片8279。但8279所需外圍元件多（顯示驅動(dòng)、譯碼等）、占用電路板面積大、綜合成本較高；（2）采用通用并行I/O芯片擴展（如8155等），但此方案同樣需要驅動(dòng)顯示，同時(shí)鍵盤(pán)顯示掃描還需占用大量CPU時(shí)間；針對這一應用，MAXIM公司推出了帶有鍵盤(pán)掃描的LED顯示驅動(dòng)電路MAX6955，該器件具有400kbps、I2C兼容的2線(xiàn)串行接口，可大大簡(jiǎn)化設計。

1 MAX6955的功能框圖及概述

MAX6955是緊湊型顯示驅動(dòng)器，通過(guò)I2C兼容的2線(xiàn)串行接口將微處理器連接至7/14/16段LED顯示器。串行接口支持多片MAX6955的級聯(lián)，可驅動(dòng)多達16位7段、8位14段、8位16段或128個(gè)分立LED，且電源電壓可低至2.7V。該器件還具有5條I/O擴展線(xiàn)（GPIO）P0～P4，其中P0～P3可以部分或全部配置為按鍵開(kāi)關(guān)輸入，能夠自動(dòng)掃描和去抖動(dòng)多達32個(gè)矩陣開(kāi)關(guān)，P4可配置為IRQ輸出。

MAX6955器件內部包含全部14段和16段104個(gè)ASCII字符的字模、7段顯示使用的16進(jìn)制字模、多工掃描電路、陽(yáng)極和陰極驅動(dòng)器以及用于存儲各位顯示的靜態(tài)RAM。顯示位的最大段電流可通過(guò)單個(gè)外部電阻來(lái)設定。各位的顯示亮度可用內部的16級數字亮度控制電路獨立調節。MAX6955還包含低功耗關(guān)斷模式、限制掃描位寄存器（允許用戶(hù)選擇1～16位用于顯示）、段閃爍控制（如果需要，可通過(guò)驅動(dòng)器實(shí)現同步）及強制所有LED點(diǎn)亮的測試模式。LED驅動(dòng)具有限斜率輸出，以降低EMI。圖1是MAX6955的功能框圖。

2 MAX6955的主要特性

●400kbps、I2C兼容的2線(xiàn)串行接口；

●工作電壓2.7V～5.5V；

●可控制多達16位7段、8位14段、8位16段、128個(gè)分立LED，或各種類(lèi)型的組合；

●可驅動(dòng)共陰極單色和雙色LED顯示器；

●內置14段和16段104個(gè)ASCII字符的字模以及7段顯示使用的16進(jìn)制字模；

●各段獨立的自動(dòng)閃爍控制；

●10μA（典型值）低功耗關(guān)斷模式（數據保持）；

●16級各位獨立的數字高度控制；

●上電期間顯示消隱；

●限斜率段電流驅動(dòng)器降低EMI；

●5個(gè)GPIO端口可配置為按鍵開(kāi)關(guān)輸入，能夠自動(dòng)掃描和去抖多達32個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，且支持多鍵同時(shí)按下：

●按鍵輸入去抖后輸出IRQ；

●工作于標準的汽車(chē)級溫度范圍。

3 使用MAX6955的注意事項

MAX6955采用I2C兼容的2線(xiàn)串行接口進(jìn)行控制，主控端發(fā)送：起始位+7位從地址+讀寫(xiě)位+寄存器地址+一個(gè)或多個(gè)字節的數據+停止位。由于接收端在第9個(gè)脈沖時(shí)需要發(fā)回應答位，所以完成一個(gè)字節的通信需要9個(gè)脈沖。

MAX6955有7位從地址，第8位是讀寫(xiě)位，高電平是讀，低電平是寫(xiě)。7位從地址的高3位是110，低4位由地址輸入管腳AD0和AD1的接法決定，它們分別連續GND、V+、CL和SDA，從而獲得16個(gè)所需的從地址。

對MAX6955的讀寫(xiě)操作是通過(guò)命令寄存器地址完成的，第一個(gè)字節是命令字節（實(shí)際上是寄存器地址），它決定著(zhù)第二個(gè)字節的數據寫(xiě)入哪個(gè)寄存器或者從那個(gè)寄存器讀取數據，如果命令字節后面沒(méi)有數據，則MAX6955不執行操作。如果命令字節后面有多個(gè)字節的數據，MAX6955內部的寄存器地址自動(dòng)累加，這樣可以縮短MAX6955的讀寫(xiě)時(shí)間。圖2給出了MAX6955的讀寫(xiě)時(shí)序。

4 LED顯示和鍵盤(pán)掃描設計

用MAX6955設計LED顯示和鍵盤(pán)掃描電路的一個(gè)具體實(shí)例。該方案可實(shí)現8個(gè)按鍵掃描、32個(gè)獨立LED指示燈顯示以及8位7段LED顯示。