快速入门：使用MAX6954驱动16段LED显示器

摘要：本文旨在帮助工程师快速掌握MAX6954驱动16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、16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14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14段显示器。

MAX6954的一个常见应用是驱动多达8位的16段单色LED。本篇应用笔记指导用户如何连接MAX6954与16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"Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing"对这一技术进行了讨论。表1为MAX6954与16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16段显示器的电路示意图。


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图1. MAX6954 16段显示应用电路


图2. 16段显示器的段标识

表1.与八位16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

--

a1

a2

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

1

--

CC1

a1

a2

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

2

a1

a2

CC2

--

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

3

a1

a2

--

CC3

b

c

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

4

a1

a2

b

c

CC4

--

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

5

a1

a2

b

c

--

CC5

d1

d2

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

6

a1

a2

b

c

d1

d2

CC6

--

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

7

a1

a2

b

c

d1

d2

--

CC7

e

f

g1

g2

h

i

j

k

l

m

dp

完成MAX6954与16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16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，选择16段字模并将扫描位数设为最大，即八位。译码模式寄存器（0x01）和数字类型（0x0C）的默认值适用于16段显示器。


图3. 16段显示字模

表2. MAX6954上电后寄存器初始状态

REGISTER	POWER-UP CONDITION	ADDRESS (HEX)	REGISTER DATA
			D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Decode Mode	16-segment font 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 16-segment 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（0x04）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）。

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 active-low CS
D4	T	0	Blink timing counters are unaffected.
		1	Blink timing counters are reset on the rising edge of active-low 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

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，16段显示器保持显示消隐（见表2和图3）。

MAX6954内置了用于16段显示器的104个字符的ASCII字模图。字符为标准ASCII字模加, 和这些常用符号。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4）。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7）。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16段显示器中各段的显示。而是被用来寻址一个存储着16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 4. 数字类型数据寄存器格式

MODE	ADDRESS CODE (HEX)	REGISTER DATA
		D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
16-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
16-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 5. MAXIM-IC显示范例

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6. 快速入门例程指令集

REGISTER (HEX)	COMMAND (HEX)	FUNCTION
0x07	0x01	Enter display test mode
0x07	0x00	Exit display test mode
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 globalk intensity to full-scale

表7. 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/active-low W	0	0	0	0	0	0	1	0x01
Global Intensity	R/active-low W	0	0	0	0	0	1	0	0x02
Scan Limit	R/active-low W	0	0	0	0	0	1	1	0x03
Configuration	R/active-low W	0	0	0	0	1	0	0	0x04
Display Test	R/active-low W	0	0	0	0	1	1	1	0x07
Digit Type	R/active-low W	0	0	0	1	1	0	0	0x0C
Intensity 10	R/active-low W	0	0	1	0	0	0	0	0x10
Intensity 32	R/active-low W	0	0	1	0	0	0	1	0x11
Intensity 54	R/active-low W	0	0	1	0	0	1	0	0x12
Intensity 76	R/active-low W	0	0	1	0	0	1	1	0x13
Digit 0 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	0	0	0x20
Digit 1 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	0	1	0x21
Digit 2 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	1	0	0x22
Digit 3 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	0	1	1	0x23
Digit 4 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	0	0	0x24
Digit 5 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	0	1	0x25
Digit 6 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	1	0	0x26
Digit 7 Plane P0	R/active-low W	0	1	0	0	1	1	1	0x27
Digit 0 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	0	0	0x40
Digit 1 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	0	1	0x41
Digit 2 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	1	0	0x42
Digit 3 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	0	1	1	0x43
Digit 4 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	0	0	0x44
Digit 5 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	0	1	0x45
Digit 6 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	1	0	0x46
Digit 7 Plane P1	R/active-low W	1	0	0	0	1	1	1	0x47