CH455 數碼管驅動以及鍵盤控制晶片 應用筆記
CH455是一款用於驅動數碼管（LED）和矩陣鍵盤掃描控制晶片。能夠動態驅動4位數碼管或者32個LED。同時支援7x4的鍵盤掃描。微控制器通過I2C對CH455進行讀寫，同時包括一個#INT中斷引腳，任何一個按鍵按下都會觸發中斷，在INT引腳上產生低電平脈衝。
主要特點：
- 內建較大電流的驅動器，段電流達25mA，位電流達160mA
- 支援8x4或7x4，能夠直接控制4位數碼管或32個LED
- 能夠設定8種亮度，由內部PWM驅動LED
- 提供低電平有效的鍵盤中斷，提供按鍵釋放標誌位，可通過該位來判斷按鍵是否按下和釋放。
- 供電電壓範圍2.7~5V
CH455內部的顯示驅動電路和按鍵掃描電路是獨立開的，兩部分電路使用相同的引腳，分時對引腳進行驅動和讀取。在顯示驅動中，插入鍵盤鍵值讀取操作。
顯示驅動
顯示驅動原理與HT1612段碼屏驅動原理類似，都是以SEG[n:0]和DIG[m:0]分別作為行、列，組成一個暫存器矩陣，一共(n+1)*(m+1)位資料。將單個LED要顯示的狀態對應寫進暫存器，晶片內部電路會按照暫存器中資料進行動態掃描輸出。
CH455對數碼管和LED採用動態掃描驅動，順序為DIG0~DIG3，當其中一個引腳吸入電流時，其他引腳不吸入電流。
如下圖中，若硬體上將SEG0~7的公共端接到DIG0時，若要左側共陰數碼管顯示0，在要在SEG0地址暫存器中寫入0B00111111，即0x3F。晶片會按照暫存器的值來驅動左側數碼管顯示。
暫存器地址：
鍵盤掃描
鍵盤掃描時，DIG3~DIG0引腳用於列掃描輸出，SEG6~SEG0引腳帶有內部下拉電阻，用於行掃描輸入。在鍵盤掃描期間，DIG0~DIG3一次輸出高電平，其餘引腳輸出低電平，該狀態下SEG0~SEG6引腳的輸出被禁止。 CH455內部帶有消抖功能，連續兩次判斷有按鍵按下才會被確認。當檢測到按鍵後，會講按鍵值儲存在暫存器中，並在#INT引腳上產生低電平中斷。
注：當多個按鍵按下時，按鍵碼較小的按鍵優先。
按鍵碼格式：bit7一直為0， bit2一直為1，bit[1:0]為列掃描碼，bit[5:3]為行掃描碼，bit6位狀態碼（按鍵按下為1，按鍵鬆開為0，判斷該位的值來判斷按鍵是否鬆開）。如連線DIG2和SEG5的按鍵被按下，則bit[1:0]=10，bit[5:3]=101，bit6=1，有
Key = 0B01101110 （0x6E）
對應按鍵碼如下，因為按下立即讀鍵碼暫存器是bit6=1，所以需要在按鍵編碼上加上0x40
設定系統引數
系統引數主要包括，顯示驅動電路和鍵盤掃描使能，7/8段模式，8階亮度控制，sleep模式。系統引數有一個位元組控制，其中bit7和bit1一直為0，bit[6:4]控制亮度顯示（000為8/8，001~111為1/8~7/8亮度），bit3控制7/8模式（0為8段，1為7段），bit2為sleep模式（寫1使能，可通過按鍵喚醒或者操作指令喚醒），bit0為使能（高電平有效）。
如需要讓CH455工作在8段，最亮的情況下，則該值為0B00000001,，即0x01。
總的來說，實際上只要對6個暫存器進行操作就行。
- 系統引數暫存器*1
- 鍵值暫存器*1
- 顯示驅動暫存器*4
程式碼實現
下列為STM32應用程式碼，已經驗證能夠穩定使用，留言詢問後方可轉載。
ch455.h
#ifndef __CH455_H
#define __CH455_H
#include "sys.h"
typedef unsigned char UINT8;
typedef unsigned short UINT16;
#define high 1
#define low 0
/* 2線介面的連線,與實際電路有關 */
#define CH455_SCL PBout(4) //SCL
#define CH455_SDA PBout(5) //SDA
/* 2線介面的位操作,與微控制器有關 */
#define CH455_SCL_SET {CH455_SCL=1;}
#define CH455_SCL_CLR {CH455_SCL=0;}
#define CH455_SCL_D_OUT {GPIOB->CRL&=0XFFF0FFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<(4*4);} // 設定SCL為輸出方向,對於雙向I/O需切換為輸出
#define CH455_SDA_SET {CH455_SDA=1;}
#define CH455_SDA_CLR {CH455_SDA=0;}
#define CH455_SDA_IN GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5) // 讀取SDA輸入電平
#define CH455_SDA_D_OUT {GPIOB->CRL&=0XFF0FFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<(5*4);} // 設定SDA為輸出方向,對於雙向I/O需切換為輸出
#define CH455_SDA_D_IN {GPIOB->CRL&=0XFF0FFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<(5*4);} // 設定SDA為輸入方向,對於雙向I/O需切換為輸入
/* ********************************************************************************************* */
// 設定系統引數命令
#define CH455_BIT_ENABLE 0x01 // 開啟/關閉位
#define CH455_BIT_SLEEP 0x04 // 睡眠控制位
#define CH455_BIT_7SEG 0x08 // 7段控制位
#define CH455_BIT_INTENS1 0x10 // 1級亮度
#define CH455_BIT_INTENS2 0x20 // 2級亮度
#define CH455_BIT_INTENS3 0x30 // 3級亮度
#define CH455_BIT_INTENS4 0x40 // 4級亮度
#define CH455_BIT_INTENS5 0x50 // 5級亮度
#define CH455_BIT_INTENS6 0x60 // 6級亮度
#define CH455_BIT_INTENS7 0x70 // 7級亮度
#define CH455_BIT_INTENS8 0x00 // 8級亮度
#define CH455_SYSOFF 0x0400 // 關閉顯示、關閉鍵盤
#define CH455_SYSON ( CH455_SYSOFF | CH455_BIT_ENABLE ) // 開啟顯示、鍵盤
#define CH455_SLEEPOFF CH455_SYSOFF // 關閉睡眠
#define CH455_SLEEPON ( CH455_SYSOFF | CH455_BIT_SLEEP ) // 開啟睡眠
#define CH455_7SEG_ON ( CH455_SYSON | CH455_BIT_7SEG ) // 開啟七段模式
#define CH455_8SEG_ON ( CH455_SYSON | 0x00 ) // 開啟八段模式
#define CH455_SYSON_4 ( CH455_SYSON | CH455_BIT_INTENS4 ) // 開啟顯示、鍵盤、4級亮度
#define CH455_SYSON_8 ( CH455_SYSON | CH455_BIT_INTENS8 ) // 開啟顯示、鍵盤、8級亮度
// 載入字資料命令
#define CH455_DIG0 0x1400 // 數碼管位0顯示,需另加8位資料
#define CH455_DIG1 0x1500 // 數碼管位1顯示,需另加8位資料
#define CH455_DIG2 0x1600 // 數碼管位2顯示,需另加8位資料
#define CH455_DIG3 0x1700 // 數碼管位3顯示,需另加8位資料
// 讀取按鍵程式碼命令
#define CH455_GET_KEY 0x0700 // 獲取按鍵,返回按鍵程式碼
// CH455介面定義
#define CH455_I2C_ADDR 0x40 // CH455的地址
#define CH455_I2C_MASK 0x3E // CH455的高位元組命令掩碼
// 對外子程式
extern void CH455_Init(void); //初始化函式
extern UINT8 CH455_Read( void ); // 從CH455讀取按鍵程式碼
extern void CH455_Write( UINT16 cmd ); // 向CH455發出操作命令
UINT8 CH455_I2c_RdByte( void );
void CH455_I2c_WrByte(unsigned char IIC_Byte);
void CH455_I2c_Stop();
void CH455_I2c_Start();
#endif /* CH455_H */ch455.c
/*
* File: CH455.c
* Author: JiangXiaowei
*/
#include "ch455.h" // 修改該檔案以適應硬體環境/微控制器型號等
#include "delay.h"
//定義
#define I2C_DELAY 5
void CH455_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB時鐘
//stm32f103中PB3、PB4、PA15為JTAG引腳，若要作為普通IO口來使用的話，要禁用JTAG功能。
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推輓輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);
CH455_Write( CH455_SYSON_8 ); //八段式
}
/*
* 函式功能：IIC產生起始訊號函式
* 輸入引數：無
* 輸出引數：無
*/
void CH455_I2c_Start()
{
CH455_SDA_D_OUT;
CH455_SCL = high; //SCL = high;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = high; //SDA = high;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = low; //SDA = low;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = low; //SCL = low;
DelayUs(I2C_DELAY);
}
/*
* 函式功能：IIC產生停止訊號
* 輸入引數：無
* 輸出引數：無
*/
void CH455_I2c_Stop()
{
CH455_SDA_D_OUT;
CH455_SCL = low; //SCL = low;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = low; //SDA = low;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = high; //SCL = high;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = high; //SDA = high;
DelayUs(I2C_DELAY);
}
/*
* 函式功能：IIC傳送一個位元組
* 輸入引數：一個位元組
* 輸出引數：無
*/
void CH455_I2c_WrByte(unsigned char IIC_Byte)
{
unsigned char i;
CH455_SDA_D_OUT;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if(IIC_Byte & 0x80)
CH455_SDA = high; //SDA=high;
else
CH455_SDA = low; //SDA=low;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = high; //SCL=high;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = low; //SCL=low;
DelayUs(I2C_DELAY);
IIC_Byte<<=1;
}
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = high; //SDA=1;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = high; //SCL=1;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = low; //SCL=0;
DelayUs(I2C_DELAY);
}
unsigned char CH455_I2c_RdByte( void ) //讀一個位元組資料
{
unsigned char i, bytedata;
CH455_SDA_D_IN; //將資料設定為輸入模式
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SDA = 1; //資料線拉高
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = 0;
DelayUs(I2C_DELAY);
for(i = 0; i < 8; i++) //讀8位資料
{
CH455_SCL = 1;
DelayUs(I2C_DELAY);
bytedata <<= 1;
DelayUs(I2C_DELAY);
bytedata |= (CH455_SDA_IN);
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = 0;
DelayUs(I2C_DELAY);
}
CH455_SDA_D_OUT; //資料線設定回輸出模式
CH455_SDA = high; //SDA=1;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = high; //SCL=1;
DelayUs(I2C_DELAY);
CH455_SCL = low; //SCL=0;
DelayUs(I2C_DELAY);
return(bytedata);//返回資料
}
void CH455_Write( UINT16 cmd ) //寫命令
{
CH455_I2c_Start(); //啟動匯流排
CH455_I2c_WrByte(((UINT8)(cmd>>7)&CH455_I2C_MASK)|CH455_I2C_ADDR);
CH455_I2c_WrByte((UINT8)cmd); //傳送資料
CH455_I2c_Stop(); //結束匯流排
}
UINT8 CH455_Read( void ) //讀取按鍵
{
UINT8 keycode;
CH455_I2c_Start(); //啟動匯流排
CH455_I2c_WrByte((UINT8)(CH455_GET_KEY>>7)&CH455_I2C_MASK|0x01|CH455_I2C_ADDR);
keycode=CH455_I2c_RdByte(); //讀取資料
CH455_I2c_Stop(); //結束匯流排
return keycode;
}
main.c (部分)
//微控制器標頭檔案
#include "stm32f10x.h"
//
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "exti.h"
//硬體驅動
#include "Oled_IIC.h"
#include "sim800.h"
#include "ch455.h"
#include "led.h"
//C庫
#include <string.h>
//全域性變數
unsigned char usart1Len = 0; //usart1接收的資料長度
unsigned char usart1Buf[64]; //usart1接收快取
unsigned char usart2Len = 0; //usart2接收的資料長度
unsigned char usart2Buf[64]; //usart2接收快取
int main(void)
{
unsigned char i,j;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中斷控制器分組設定
Delay_Init(); //Systick初始化，用於普通的延時
OLED_Init();
CH455_Init();
UsartPrintf(USART1, "\r\nJiangXiaowei Design 2018-07-08 1358801713x\r\n"); //串列埠1列印
OLED_P8x16Str(0,0,"2018-07-08");
OLED_P8x16Str(0,2,"CH455 Test");
while(1)
{
CH455_Write( CH455_SYSON ); //抗干擾，定時重新整理CH455暫存器
CH455_Write( CH455_DIG0 | 0XFF );
switch((CH455_Read()/8)%8)
{
case 0:OLED_P8x16Str(0,4,"0x00 Stop ");break;
case 1:OLED_P8x16Str(0,4,"0x01 Head Up ");break;
case 2:OLED_P8x16Str(0,4,"0x02 Head Down ");break;
case 3:OLED_P8x16Str(0,4,"0x03 Foot Up ");break;
case 4:OLED_P8x16Str(0,4,"0x04 Head Down ");break;
case 5:OLED_P8x16Str(0,4,"0x05 Both Up ");break;
case 6:OLED_P8x16Str(0,4,"0x00 Both Down ");break;
default:;//OLED_P8x16Str(0,6,usart2Buf);
}
}
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