使用MAX6954驱动14段LED显示器

摘要:本文旨在帮助工程师快速掌握max6954驱动14段单色led显示器的使用方法。
max6954是一个通用显示驱动器,能够通过一个串口控制多个分立、7段、14段或16段led显示器。本篇应用笔记介绍驱动8位单色、14段led显示器的典型应用与配置。 有关max6954的详细信息请参考max6954的数据资料。 应用笔记快速入门:使用max6954驱动7段led显示器和快速入门:使用max6954驱动16段led显示器与本文类似,分别介绍了如何配置max6954驱动7段和16段显示器。
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图1. max6954驱动14段显示器电路 表1. 与八位14段显示器连线表
digit o0 o1 o2 o3 o4 o5 o6 o7 o8 o9 o10 o11 o12 o13 o14 o15 o16 o17 o18
0 cco -- a -- b c d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
1 -- cc1 a -- b c d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
2 a -- cc2 -- b c d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
3 a -- -- cc3 b c d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
4 a -- b c cc4 -- d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
5 a -- b c -- cc5 d -- e f g1 g2 h i j k l m dp
6 a -- b c d -- cc6 -- e f g1 g2 h i j k l m dp
7 a -- b c d -- -- cc7 e f g1 g2 h i j k l m dp
图2. 14段显示器的段标识
图3. 14段显示字模 max6954的一个常见应用是驱动多达8位的14段单色led。本篇应用笔记指导用户如何连接max6954与14段显示器,以及如何配置其内部寄存器控制显示内置字模中的104个字符。
max6954使用一种交替改变驱动器端口极性的复用技术来减少引脚数目。这与驱动器阴极和阳极引脚单独使用的标准led复用连接方式不同。应用笔记1880对这一技术进行了讨论。表1为max6954与14段显示器的连线表,此表兼容于max6954的复用配置及其104个字符的内置字模。表1中的字母对应于图2中的段标识。图1为max6954驱动八位14段显示器的电路示意图。
完成max6954与14段显示器连线后,可利用显示测试模式检查连线正确性。显示测试模式不受控制和数据寄存器影响,点亮显示器所有的段,但不改变任何寄存器内容。向寄存器0x07写入0x01启动显示测试模式。测试模式下显示器如果有不亮的段则说明连线有误。向寄存器0x07写入0x00退出显示测试模式。
完成连线检查后,需要按驱动14段显示器的要求设置max6954寄存器值。表2包括max6954一些重要寄存器的上电初始值。max6954初次上电时处于关断模式,各位显示消隐,扫描位数被设为最大,即八位。通过向寄存器0x0c写入0xff可将max6954设置成驱动14段显示器的模式。译码模式寄存器(0x01)的默认值适用于14段显示器。
表2. max6954寄存器上电初始状态
register power-up
condition address
(hex) register data
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
decode mode font map enabled 0x01 1 1 1 1 1 1 1 1
global intensity 1/16 (minimum intensity) 0x02 x x x x 0 0 0 0
scan limit display eight digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0x03 x x x x x 1 1 1
control register shutdown enabled, blink disabled, blink
speed is slow 0x04 0 0 x x 0 0 0 0
display test normal operation (display test disabled) 0x07 x x x x x x x 0
digit type digits 0 through 7 are 16 segment digits 0x0c 0 0 0 0 0 0 0 0
intensity10 1/16 (min on), digits 1 and 0 0x10 0 0 0 0 0 0 0 0
intensity32 1/16 (min on), digits 3 and 2 0x11 0 0 0 0 0 0 0 0
intensity54 1/16 (min on), digits 5 and 4 0x12 0 0 0 0 0 0 0 0
intensity76 1/16 (min on), digits 7 and 6 0x13 0 0 0 0 0 0 0 0
digit 0 blank digit, both planes 0x60 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 1 blank digit, both planes 0x61 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 2 blank digit, both planes 0x62 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 3 blank digit, both planes 0x63 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 4 blank digit, both planes 0x64 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 5 blank digit, both planes 0x65 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 6 blank digit, both planes 0x66 0 0 1 0 0 0 0 0
digit 7 blank digit, both planes 0x67 0 0 1 0 0 0 0 0
配置寄存器(0x01)用来设置进入和退出关断模式,控制闪烁功能,全局清除各位数据,以及选择对各位亮度进行全局还是单独控制。配置寄存器包含7位(见表3)。
s位用来选择关断模式还是正常工作模式(读/写)。 b位用来选择闪烁速率(读/写)。 e位用来全局启动或禁止闪烁功能(读/写)。 t位用来复位闪烁时序(此数据不被存储―瞬态位)。 r位用来全局清除所有显示位对应的p0和p1两级寄存器(此数据不被存储―瞬态位)。 i位用来选择对各位亮度进行全局还是单独控制(读/写)。 p位用来返回当前闪烁时序相位(只读―向此位写入值将被忽略)。 通过向寄存器0x04写入0x01启动显示器驱动器,同时将工作方式设置为全局亮度控制、禁止闪烁。内部振荡器在max6954退出关断模式时启动,振荡器输出引脚为osc_out。注意,数据控制寄存器0x60至0x67上电状态为0x20或没有段被点亮时,14段显示器保持显示消隐(见表2和图3)。
表3. 配置寄存器格式
configuration
register
data bit data bit label state function
d7 p 0 p1 blink phase
1 p0 blink phase
d6 i 0 intensity for all digits is controlled by one setting in the global
intensity register 1 intensity for digits is controlled by the individual settings in the
intensity10 through intensity76 registers.
d5 r 0 digit data for both planes p0 and p1 are unaffected
1 digit data for both planes p0 and p1 are cleared on the rising edge
of /cs\
d4 t 0 blink timing counters are unaffected.
1 blink timing counters are reset on the rising edge of /cs\.
d3 e 0 blink function disabled
1 blink function enabled
d2 b 0 slow blinking. segments blink on for 1s, off for 1s with fosc = 4mhz.
1 fast blinking. segments blink on for 0.5s, off for 0.5s with fosc = 4mhz.
d1 x x don't care
d0 s 0 shutdown
1 normal operation
表4. 显示数据组合配置实例
digit type register setting address
code (hex) register data
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
digits 7-0 are 14-segment digits 0x0c 1 1 1 1 1 1 1 1
max6954内置了用于14段显示器的104个字符的ascii字模图。字符为标准ascii字模加这些常用符号。用7位表示这104个字符,第8位用于选择是否点亮小数点(dp) (见表5)。数据寄存器有两级,p0和p1。每个显示位用存储器中的2字节表示,一个字节位于p0,另一个位于p1 (见表8)。数据寄存器为映射地址方式,所以每位数据可在p0 (寄存器0x20至0x27)中更新,也可在p1 (寄存器0x40至0x47)中更新,还可以两级同时更新(寄存器0x60至0x67)。数据寄存器中的数据并不直接控制14 (原文误为16)段显示器中各段的显示。而是被用来寻址一个存储着14段字模数据的字符发生器(见图3)。寄存器数据低7位(d6至d0)用来从字模中选择字符。最高位(d7)控制小数点(dp)显示;置为1则显示dp,置为0则不显示dp。
表5. 数据寄存器格式
mode address
code
(hex) register data
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
14-segment mode, writing digit data to use font map data
with decimal place unlit 0x20 to 0x27
0x40 to 0x47
0x60 to 0x67 0 bits d6 to d0 select font character 0 to
127
14-segment mode, writing digit data to use font map data
with decimal place lit 0x20 to 0x27
0x40 to 0x47
0x60 to 0x67 1 bits d6 to d0 select font character 0 to
127
如果闪烁功能被配置寄存器闪烁使能位e (见表3)禁止,则p0中数据寄存器的数据被用作显示器复用。而p1中数据寄存器的数据不被使用。如果闪烁功能被启用,则交替使用p0和p1中的数据复用显示器。p0和p1中的数据分别应用于闪烁时钟交替变化的不同相位,从而复用led显示器实现闪烁功能。
下面是一个利用max6954驱动显示八个字符,“maxim-ic”,的实例。设置配置寄存器禁止闪烁功能,这样就可以通过向寄存器0x20至0x27写入数据来分别控制数据位0至7。使用图3中的字模图得到每个字符对应的代码。
表6. maxim-ic的实例
register
address (hex) digit character font map equivalent code
decimal hex
0x20 0 m 0100 1101 0x4d
0x21 1 a 0100 0001 0x41
0x22 2 x 0101 1000 0x58
0x23 3 i 0100 1001 0x49
0x24 4 m 0100 1101 0x4d
0x25 5 - 0010 1101 0x2d
0x26 6 i 0100 1001 0x49
0x27 7 c 0100 0011 0x43
通过向寄存器0x02 (全局亮度控制寄存器)写入数据来调节显示亮度,亮度可在0x00 (最小亮度,1/16的电流)和0xff (最大亮度,15/16的电流)之间调节。也可以对每一位的亮度进行单独控制。关于显示亮度调节和其它先进特性(如gpio和按键扫描)的详细信息请参考max6954的数据资料,
表7. 快速入门实例的命令总结
register (hex) command (hex) function
0x07 0x01 enter display test mode
0x07 0x00 exit display test mode
0x0c 0xff set all eight digits to use the 14-segment font map
0x04 0x01 exit shutdown mode, disable blinking and select global
intensity control
0x20 0x4d write m to digit 0
0x21 0x41 write a to digit 1
0x22 0x58 write x to digit 2
0x23 0x49 write i to digit 3
0x24 0x4d write m to digit 4
0x25 0x2d write - to digit 5
0x26 0x49 write i to digit 6
0x27 0x43 write c to digit 7
0x02 0xff set global intensity to full-scale
表8. max6954/max6955的部分寄存器地址图
register address
(command byte) address (hex
code)
d15 d14 d13 d12 d11 d10 d9 d8
decode mode r//w\ 0 0 0 0 0 0 1 0x01
global intensity r//w\ 0 0 0 0 0 1 0 0x02
scan limit r//w\ 0 0 0 0 0 1 1 0x03
configuration r//w\ 0 0 0 0 1 0 0 0x04
display test r//w\ 0 0 0 0 1 1 1 0x07
digit type r//w\ 0 0 0 1 1 0 0 0x0c
intensity 10 r//w\ 0 0 1 0 0 0 0 0x10
intensity 32 r//w\ 0 0 1 0 0 0 1 0x11
intensity 54 r//w\ 0 0 1 0 0 1 0 0x12
intensity 76 r//w\ 0 0 1 0 0 1 1 0x13
digit 0 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 0 0 0 0x20
digit 1 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 0 0 1 0x21
digit 2 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 0 1 0 0x22
digit 3 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 0 1 1 0x23
digit 4 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 1 0 0 0x24
digit 5 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 1 0 1 0x25
digit 6 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 1 1 0 0x26
digit 7 plane p0 r//w\ 0 1 0 0 1 1 1 0x27
digit 0 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 0 0 0 0x40
digit 1 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 0 0 1 0x41
digit 2 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 0 1 0 0x42
digit 3 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 0 1 1 0x43
digit 4 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 1 0 0 0x44
digit 5 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 1 0 1 0x45
digit 6 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 1 1 0 0x46
digit 7 plane p1 r//w\ 1 0 0 0 1 1 1 0x47

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