深圳市天微电子有限公司 地址：深圳市南山区高新技术产业园北区紫光信息港A栋10层 原厂销售总部：手机18682063283 QQ：709072958 E-mail: [email protected] LED 驱动控制专用电路 TM1637 特性描述 TM1637 是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数 字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。本产品性能优良，质量可靠。主要应用于电磁炉、 微波炉及小家电产品的显示屏驱动。采用DIP/SOP20的封装形式。 功能特点 采用功率CMOS 工艺 显示模式（8 段×6 位）,支持共阳数码管输出 键扫描（8×2bit），增强型抗干扰按键识别电路 辉度调节电路（占空比 8 级可调） 两线串行接口（CLK，DIO） 振荡方式：内置RC 振荡（450KHz+5%） 内置上电复位电路 内置自动消隐电路 封装形式：DIP20/SOP20 管脚信息 GND 1 20 K2 SEG1/KS1 2 19 K1 SEG2/KS2 3 18 CLK SEG3/KS3 4 17 DIO SEG4/KS4 5 16 VDD SEG5/KS5 6 15 GRID1 SEG6/KS6 7 14 GRID2 SEG7/KS7 8 13 GRID3 SEG8/KS8 9 12 GRID4 10 11 GRID5 GRID6 1 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 管脚功能 符号 管脚名称 管脚号 说明 DIO 数据输入/输 出 17 串行数据输入/输出，输入数据在 SLCK 的低电平变化，在 SCLK 的高电平被传输，每传输一个字节芯片内部都将在第 八个时钟下降沿产生一个 ACK CLK 时钟输入 18 在上升沿输入/输出数据 K1~K2 键扫数据输入 19-20 输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存 SG1~SG8 输出（段） 2-9 段输出（也用作键扫描） ，N 管开漏输出 GRID6~GRID1 输出（位） 10-15 VDD 逻辑电源 16 5V±10% GND 逻辑地 1 接系统地 位输出，P 管开漏输出 在干燥季节或者干燥使用环境内，容易产生大量静电，静电放电可能会损坏集成电路，天微电子建议采取一切 适当的集成电路预防处理措施，如果不正当的操作和焊接，可能会造成ESD损坏或者性能下降， 芯片无法正常 工作。 读键扫数据 键扫矩阵为 8×2bit，如下所示： SG4 S5 SG3 SG2 SG1 S1 S9 S13 K1 S2 S6 S10 S14 S3 S7 S11 S15 S4 S8 S12 S16 K2 K1 K2 SG8 SG7 SG6 SG5 在有按键按下时，读键数据如下： SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 1110_11 11 1111_01 11 0110_11 11 0111_01 11 1010_11 11 1011_01 11 0010_11 11 0011_01 11 1100_11 11 1101_01 11 0100_11 11 0101_01 11 1000_11 11 1001_01 11 0000_11 11 0001_01 11 注意：在无按键按下时，读键数据为：1111_1111，低位在前，高位在后。由于在电磁炉等厨房电器应用中，由于干扰 较强，为改善这个问题，TM1637 采用负沿触发方式解决误触发现象，即所谓“跳键”现象。 2 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 显示寄存器地址和显示模式 该寄存器存储通过串行接口从外部器件传送到TM1637 的数据，地址00H-05H共6个字节单元，分别与 芯片SGE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。 5 G E S 4 G E S 3 G E S 2 G E S B2 6 G E S 1 G E S B1 7 G E S B0 SEG8 xxHL（低四位） xxHU(高四位) B3 B4 B5 B6 00HL 00HU 01HL 01HU 02HL 02HU 03HL 03HU 04HL 04HU 05HL 05HU B7 GRID1 GRID2 GRID3 GRID4 GRID5 GRID6 接口说明 微处理器的数据通过两线总线接口和 TM1637 通信，在输入数据时当 CLK 是高电平时，DIO 上的信号 必须保持不变；只有 CLK 上的时钟信号为低电平时，DIO 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK 为高电平时，DIO 由高变低；结束条件是 CLK 为高时，DIO 由低电平变为高电平。 TM1637 的数据传输带有应答信号 ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会 产生一个应答信号 ACK 将 DIO 管脚拉低，在第九个时钟结束之后释放 DIO 口线。 1、指令数据传输过程如下图（读按键数据时序） CLK 1 DIO STAR 2 3 4 5 command 6 7 8 9 1 2 3 4 5 S0 S1 S2 K1 K2 ACK低电平 芯片自动拉低 6 7 8 9 ACK低电平 芯片自动拉低 END Command：读按键指令；S0、S1、S2、K1、K2 组成按键信息编码，S0、S1、S2 为 SGn 的编码，K1、 K2 为 K1 和 K2 键的编码，读按键时，时钟频率应小于 250K，先读低位，后读高位。 3 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 2、写 SRAM 数据地址自动加 1 模式 stop CLK DIO Command1 start Command2 ACK start Data1 ACK Command1：设置数据 Command2：设置地址 Data1~N：传输显示数据 Command3：控制显示 DataN ACK Command3 ACK 3、写 SRAM 数据固定地址模式 DIO Command1 start ACK Command2 start stop ACK stop stop CLK start Data1 ACK Command2 ACK Command1：设置数据 Command2：设置地址 Data1~N：传输显示数据 Command3：控制显示 stop start ACK DataN Command3 ACK start ACK stop 数据指令 指令用来设置显示模式和LED 驱动器的状态。 在CLK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 B6 指令 0 1 1 1 0 1 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发送STOP命令，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） 4 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 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 1 0 1 B5 B4 B3 B1 B0 1 0 0 1 1 0 无关项，填 0 B2 0 1 0 0 1 1 说明 数据读写模式设置 写数据到显示寄存器 读键扫数据 自动地址增加 地址增加模式设置 1 0 功能 固定地址 普通模式 测试模式设置（内 部使用） 2、地址命令设设置 MSB 测试模式 LSB B7 B6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B5 B4 无关项，填 0 B3 B2 B1 B0 显示地址 0 0 0 0 00H 0 0 0 1 01H 0 0 1 0 02H 0 0 1 1 03H 0 1 0 0 04H 0 1 0 1 05H 该指令用来设置显示寄存器的地址；如果地址设为0C6H 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。 3、显示控制 MSB LSB B7 B6 1 1 B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 设置脉冲宽度为 1/16 0 0 0 1 设置脉冲宽度为 2/16 1 0 0 1 0 设置脉冲宽度为 4/16 1 0 0 1 1 设置脉冲宽度为 10/16 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 设置脉冲宽度为 12/16 1 0 1 1 0 设置脉冲宽度为 13/16 1 0 1 1 1 设置脉冲宽度为 14/16 1 0 0 1 0 1 无关项，填 0 功能 消光数量设置 显示开关设置 说明 设置脉冲宽度为 11/16 显示关 显示开 5 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 显示和键扫周期 6 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 程序流程图 1、采用地址自动加一模式的程序流程图 开始 初始化 发送写显存的数据命令 设置起始地址 连续传送多个字 发送显示控制命令 发送读按键命令 读按键数据并存储到MCU寄存器 YES 有键按下？ 按键处理程序 NO 结束 7 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 2、采用固定地址的程序设计流程图 开始 初始化 发送写显存的数据命令 设置显存地址 传送1Byte数据 NO 送完数据？ 发送显示控制命令 发送读按键命令 读按键数据并存储到MCU寄存器 YES 有键按下？ 按键处理程序 NO 结束 8 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 参考程序 /* *版权信息： 深圳天微电子 *文件名： TM1637 *当前版本： 1.0 *单片机型号： AT89S52 *开发环境： Keil uVision3 *晶震频率： 11.0592M *程序功能： 把 TM1637 所有显示寄存器地址全部写满数据 0xff，并开显示，然后再读按键值。 */ #include<reg52.h> #include<intrins.h> //定义端口 sbit clk = P1^2; sbit dio = P1^1; ///======================================= void Delay_us(unsigned int i) //nus 延时 { for(;i>0;i--) _nop_(); } ///====================================== void I2CStart(void) //1637 开始 { clk = 1; dio = 1; Delay_us(2); dio = 0; } ///============================================= void I2Cask(void) //1637 应答 { clk = 0; Delay_us(5); //在第八个时钟下降沿之后延时 5us，开始判断 ACK 信号 while(dio); clk = 1; Delay_us(2); clk=0; } ///======================================== 9 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 void I2CStop(void) { clk = 0; Delay_us(2); dio = 0; Delay_us(2); clk = 1; Delay_us(2); dio = 1; } TM1637 // 1637 停止 ///========================================= void I2CWrByte(unsigned char oneByte) //写一个字节 { unsigned char i; for(i=0;i<8;i++) { clk = 0; if(oneByte&0x01) //低位在前 { dio = 1; } else { dio = 0; } Delay_us(3); oneByte=oneByte>>1; clk=1; Delay_us(3); } } ///------------------------------------------------unsigned char ScanKey(void) { unsigned char rekey,rkey,i; I2CStart(); I2CWrByte(0x42); I2Cask(); dio=1; for(i=0;i<8;i++) { clk=0; rekey=rekey>>1; //读按键 //读按键命令 // 在读按键前拉高数据线 //从低位开始读 10 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 Delay_us(30); clk=1; if(dio) { rekey=rekey|0x80; } else { rekey=rekey|0x00; } Delay_us(30); } I2Cask(); I2CStop(); return (rekey); } ///================================================ void SmgDisplay(void) //写显示寄存器 { unsigned char i; I2CStart(); I2CWrByte(0x40); // 40H 地址自动加 1 模式,44H 固定地址模式,本程序采 用自加 1 模式 I2Cask(); I2CStop(); I2CStart(); I2CWrByte(0xc0); //设置首地址， I2Cask(); for(i=0;i<6;i++) { I2CWrByte(0xff); I2Cask(); //地址自加，不必每次都写地址 //送数据 } I2CStop(); I2CStart(); I2CWrByte(0x8f); I2Cask(); I2CStop(); //开显示 ，最大亮度 } ///============================================== 11 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 void init() { //初始化略 } TM1637 //初始化子程序 ///============================================== void main(void) { unsigned char keydate; init()； //初始化 SmgDisplay(); //写寄存器并开显示 while(1) { keydate=Scankey(); //读按键值 ，读出的按键值不作处理。 } } //===========end================================== 12 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 硬件连接图 电路图中所接数码管为共阳数码管 DS1 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 a b c d e DS2 DPY a f e f g dp g d b GR1 c dp SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 DS4 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 SG1 S1 a b c d e f g dp a b c d e DS3 DPY a f e f g dp g d b GR2 c dp SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 DS5 DPY a f e g d b GR4 c dp SG2 SG3 S5 S9 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 a b c d e f g dp S6 S10 f e g d b GR5 c dp SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 GR3 dp DPY a a b c d e f e f g dp g d b GR6 c dp TM1637 GND GND SG1 SG1/KS1 SG2 SG2/KS2 SG3 SG3/KS3 SG4 SG4/KS4 SG5 SG5/KS5 SG6 SG6/KS6 SG7 SG7/KS7 SG8 SG8/KS8 GR6 GR6 S14 S7 S11 S15 S4 S8 S12 S16 SG7 d b c S13 S3 SG6 f g dp g SG4 K2 SG5 f e DS6 DPY a K1 S2 DPY a a b c d e K2 K1 CLK DIO VDD GR1 GR2 GR3 GR4 GR5 K2 K1 C1 101 C2 101 CLK DIO GR1 GR2 GR3 GR4 GR5 10K 10K VCC SG8 VCC C3 104 C4 100uF 注：滤波电容与芯片的VDD， GND之间的回路尽可能短。 13 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 电气参数： 1、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 -200 mA LED GRID 驱动输出电流 IO2 +20 mA 功率损耗 PD 400 mW 工作温度 Topt -40 ～ +85 ℃ 储存温度 Tstg -65 ～+150 ℃ 2、正常工作范围（Ta = -40～+85℃，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 3、电气特性（Ta = -40～+85℃，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 GRID1~GRID6， Vo = vdd-2V Ioh2 -20 -30 -50 mA GRID1~GRID6， Vo = vdd-3V 低电平输出电流 IOL1 80 140 - mA SEG1~SEG8 Vo=0.3V 低电平输出电流 Idout 4 - - mA VO = 0.4V，dout 高电平输出电流容许量 Itolsg - - 5 % VO = VDD – 3V， GRID1～GRID6 高电平输出电流 14 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 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 - TM1637 KΩ K1~K2 μA VI = VDD / VSS V CLK，DIN 0.3 VDD V CLK，DIN 0.35 - V CLK，DIN - 5 mA 无负载，显示关 ±1 4、开关特性（Ta = -40～+85℃，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 - 450 - KHz tPLZ - - 300 ns CLK → DIO tPZL - - 100 ns CL = 15pF, RL = 10K Ω TTZH 1 - - 2 μs 传输延迟时间 上升时间 GRID1～ GRID6 CL = 300p F SEG1～ SEG8 TTZH 2 - - 0.5 μs 下降时间 TTHZ - - 120 μs CL = 300pF，Segn， Gridn 最大时钟频率 Fmax - - 500 KHz 占空比50% 输入电容 CI - - 15 pF - 5、时序特性（Ta = -40 ～+85℃，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 - 数据建立时间 tSETUP 100 - - ns - 数据保持时间 tHOLD 100 - - ns - 等待时间 tWAIT 1 - - μs CLK↑→CLK↓ 15 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 IC封装示意图 DIP20 16 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 SOP20 17 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1 LED 驱动控制专用电路 TM1637 修改说明 版本 Ver1.0 修改日期 2011-06-28 Ver2.0 2011-09-22 Ver1.2 2012-08-12 修改说明 初版发行 1.更改对 ack 信号的说明 2.更改例程中 ack 信号的程序错误 1、修改排版格式 2、修改例程中 STOP 的时序 3、修改关于 ACK 信号的描述 18 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V2.1