快速入門：使用MAX6954驅(qū)動7段LED顯示器

摘要：本文旨在幫助工程師快速掌握MAX6954驅(qū)動7段單色LED驅(qū)動器的使用方法。

MAX6954是一個通用顯示驅(qū)動器，能夠通過一個串口控制多個分立、7段、14段或16段LED顯示器。本篇應(yīng)用筆記介紹驅(qū)動8位單色、7段LED顯示器的典型應(yīng)用與配置。

有關(guān)MAX6954的詳細(xì)信息請參考MAX6954的數(shù)據(jù)資料。

應(yīng)用筆記"快速入門：使用MAX6954驅(qū)動16段LED顯示器" 和"快速入門：使用MAX6954驅(qū)動14段LED顯示器" 與本文類似，分別介紹了如何配置MAX6954驅(qū)動16段和14段顯示器。


放大顯示
圖1. MAX6954驅(qū)動7段顯示器電路

MAX6954的一個常見應(yīng)用是驅(qū)動多達(dá)16位的7段單色LED。本篇應(yīng)用筆記指導(dǎo)用戶如何連接MAX6954與7段顯示器，以及如何配置其內(nèi)部寄存器控制顯示十六進(jìn)制字符。

MAX6954使用一種交替改變驅(qū)動器端口極性的復(fù)用技術(shù)來減少引腳數(shù)目。這與驅(qū)動器陰極和陽極引腳單獨(dú)使用的標(biāo)準(zhǔn)LED復(fù)用連接方式不同。應(yīng)用筆記 "Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing" 對這一技術(shù)進(jìn)行了討論。表1為MAX6954與7段顯示器的連線表，此表兼容于MAX6954的復(fù)用配置及其十六進(jìn)制字符的內(nèi)置字模。表1中的字母對應(yīng)于圖2中的段標(biāo)識。圖1為MAX6954驅(qū)動十六位7段顯示器的電路示意圖。

表1.與16位7段顯示器連線表

Digit

O0

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

O9

O10

O11

O12

O13

O14

O15

O16

O17

O18

0, 0a

CC0

--

1a

--

1b

1c

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

1, 1a

--

CC1

1a

--

1b

1c

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

2, 2a

1a

--

CC2

--

1b

1c

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

3, 3a

1a

--

--

CC3

1b

1c

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

4, 4a

1a

--

1b

1c

CC4

--

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

5, 5a

1a

--

1b

1c

--

CC5

1d

1dp

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

6, 6a

1a

--

1b

1c

1d

1dp

CC6

--

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

7, 7a

1a

--

1b

1c

1d

1dp

--

CC7

1e

1f

1g

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

2dp

完成MAX6954與7段顯示器連線后，可利用顯示測試模式檢查連線正確性。顯示測試模式不受控制和數(shù)據(jù)寄存器影響，點(diǎn)亮顯示器所有的段，但不改變?nèi)魏渭拇嫫鲀?nèi)容。向寄存器0x07寫入0x01啟動顯示測試模式。測試模式下顯示器如果有不亮的段則說明連線有誤。向寄存器0x07寫入0x00退出顯示測試模式。


圖2. 7段顯示器的段標(biāo)識

完成連線檢查后，需要按驅(qū)動7段顯示器的要求設(shè)置MAX6954寄存器值。表2包括MAX6954一些重要寄存器的上電初始值。MAX6954初次上電時處于關(guān)斷模式，各位顯示消隱，選擇7段字模并將掃描位數(shù)設(shè)為最大，即八位。通過向寄存器0x0C寫入0xFF可將MAX6954設(shè)置成驅(qū)動7段顯示器的模式。譯碼模式寄存器（0x01）的默認(rèn)值適用于7段顯示器。

表2.MAX6954寄存器上電初始狀態(tài)

REGISTER	POWER-UP CONDITION	ADDRESS (HEX)	REGISTER DATA
			D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Decode Mode	7-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 sixteen 7-segment digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0a, 1a, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a, 7a	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 7 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
Intensity10a	1/16 (min on), digits 1a and 0a	0x14	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity32a	1/16 (min on), digits 3a and 2a	0x15	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity54a	1/16 (min on), digits 5a and 4a	0x16	0	0	0	0	0	0	0	0
Intensity76a	1/16 (min on), digits 7a and 6a	0x17	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
Digit 0a	Blank digit, both planes	0x68	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 1a	Blank digit, both planes	0x69	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 2a	Blank digit, both planes	0x6A	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 3a	Blank digit, both planes	0x6B	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 4a	Blank digit, both planes	0x6C	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 5a	Blank digit, both planes	0x6D	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 6a	Blank digit, both planes	0x6E	0	0	1	0	0	0	0	0
Digit 7a	Blank digit, both planes	0x6F	0	0	1	0	0	0	0	0

配置寄存器（0x04）用來設(shè)置進(jìn)入和退出關(guān)斷模式，控制閃爍功能，全局清除各位數(shù)據(jù)，以及選擇對各位亮度進(jìn)行全局還是單獨(dú)控制。配置寄存器包含7位（見表3）。

• S 位用來選擇關(guān)斷模式還是正常工作模式（讀/寫）。
• B 位用來選擇閃爍速率（讀/寫）。
• E 位用來全局啟動或禁止閃爍功能（讀/寫）。
• T 位用來復(fù)位閃爍時序（此數(shù)據(jù)不被存儲―瞬態(tài)位）。
• R 位用來全局清除所有顯示位對應(yīng)的P0和P1兩級寄存器（此數(shù)據(jù)不被存儲―瞬態(tài)位）。
• I 位用來選擇對各位亮度進(jìn)行全局還是單獨(dú)控制（讀/寫）。
• P 位用來返回當(dāng)前閃爍時序相位（只讀―向此位寫入值將被忽略）。

表3. 配置寄存器格式

CONFIGURATION REGISTER DATA BIT	DATA BIT LABEL	STATE	FUNCTION
D7	P	0	P1 Blink Phase
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 Intensity76a 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

通過向寄存器0x04寫入0x01啟動顯示器驅(qū)動器，同時將工作方式設(shè)置為全局亮度控制、禁止閃爍。內(nèi)部振蕩器在MAX6954退出關(guān)斷模式時啟動，振蕩器輸出引腳為OSC_OUT。注意，數(shù)據(jù)控制寄存器0x60至0x67上電狀態(tài)為0x20或沒有段被點(diǎn)亮?xí)r，7段顯示器保持顯示消隱（見表2和圖3）。


圖3. 7段顯示器字模

MAX6954內(nèi)置了用于7段顯示器的十六進(jìn)制字模，用7位表示十六進(jìn)制字符，第8位用于選擇是否點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)（DP）（見表4）。數(shù)據(jù)寄存器有兩級，P0和P1。每個顯示位用存儲器中的2字節(jié)表示，一個字節(jié)位于P0，另一個位于P1（見表7）。數(shù)據(jù)寄存器為映射地址方式，所以每位數(shù)據(jù)可在P0（寄存器0x20至0x2F）中更新，也可在P1（寄存器0x20至0x4 F）中更新，還可以兩級同時更新（寄存器0x60至0x67）。數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)并不直接控制7段顯示器中各段的顯示。而是被用來尋址存儲7段字模數(shù)據(jù)的字符發(fā)生器（見圖3）。寄存器數(shù)據(jù)低7位（D6至D0）用來從字模中選擇字符。最高位（D7）控制小數(shù)點(diǎn)（DP）顯示；置為1則顯示DP，置為0則不顯示DP。

表4. 數(shù)字類型數(shù)據(jù)寄存器格式

MODE	ADDRESS CODE (HEX)	REGISTER DATA
		D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
7-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place unlit	0x20 to 0x2F 0x40 to 0x4F 0x60 to 0x6F	0	Bits D6 to D0 select font character
7-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place lit	0x20 to 0x2F 0x40 to 0x4F 0x60 to 0x6F	1	Bits D6 to D0 select font character

如果閃爍功能被配置寄存器閃爍使能位E（見表3）禁止，則P0中數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)被用作顯示器復(fù)用。而P1中數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)不被使用。如果閃爍功能被啟用，則交替使用P0和P1中的數(shù)據(jù)復(fù)用顯示器。P0和P1中的數(shù)據(jù)分別應(yīng)用于閃爍時鐘交替變化的不同相位，從而復(fù)用LED顯示器實(shí)現(xiàn)閃爍功能。

下面是一個利用MAX6954驅(qū)動顯示Maxim/Dallas銷售部電話：1 800 629 4642的實(shí)例。設(shè)置配置寄存器禁止閃爍功能，這樣就可以通過向寄存器0x20至0x2F寫入數(shù)據(jù)來分別控制數(shù)據(jù)位0至7。使用圖3中的字模圖得到每個字符對應(yīng)的代碼。

表 5. 電話 800.629.4642 范例

REGISTER ADDRESS (HEX)	DIGIT	CHARACTER	FONT MAP EQUIVALENT CODE
			DECIMAL	HEX
0x20	0	C	0000 1100	0x0C
0x28	0a	A	0000 1001	0x0A
0x21	1	1	0000 0001	0x01
0x29	1a	1	0000 0001	0x01
0x23	3	8	0000 1000	0x08
0x2B	3a	0	0000 0000	0x00
0x24	4	0	1000 0000	0x80
0x2C	4a	6	0000 0110	0x06
0x25	5	2	0000 0010	0x02
0x2D	5a	9	1000 1001	0x89
0x26	6	4	0000 0100	0x04
0x2E	6a	6	0000 0110	0x06
0x27	7	4	0000 0100	0x04
0x2F	7a	2	0000 0010	0x02

通過向寄存器0x02（全局亮度控制寄存器）寫入數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)顯示亮度，亮度可在0x00（最小亮度，1/16的電流）和0xFF（最大亮度，15/16的電流）之間調(diào)節(jié)。也可以對每一位的亮度進(jìn)行單獨(dú)控制。關(guān)于顯示亮度調(diào)節(jié)和其它先進(jìn)特性（如GPIO和按鍵掃描）的詳細(xì)信息請參考MAX6954的數(shù)據(jù)資料。

表 6. 例程命令集

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	0x0C	Write "C" to digit 0
0x28	0x0A	Write "A" to digit 0a
0x21	0x01	Write "1" to digit 1
0x29	0x01	Write "1" to digit 1a
0x23	0x08	Write "8" to digit 3
0x2B	0x00	Write "0" to digit 3a
0x24	0x80	Write "0." to digit 4
0x2C	0x06	Write "6" to digit 4a
0x25	0x02	Write "2" to digit 5
0x2D	0x89	Write "9." to digit 5a
0x26	0x04	Write "4" to digit 6
0x2E	0x06	Write "6" to digit 6a
0x27	0x04	Write "4" to digit 7
0x2F	0x02	Write "2" to digit 7a
0x02	0xFF	Set global intensity to full-scale

表 7. MAX6954/MAX6955的部分寄存器地址圖

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
Intensity 10a	R/active-low W	0	0	1	0	1	0	0	0x14
Intensity 32a	R/active-low W	0	0	1	0	1	0	1	0x15
Intensity 54a	R/active-low W	0	0	1	0	1	1	0	0x16
Intensity 76a	R/active-low W	0	0	1	0	1	1	1	0x17
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 0a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	0	0	0	0x28
Digit 1a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	0	0	1	0x29
Digit 2a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	0	1	0	0x2A
Digit 3a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	0	1	1	0x2B
Digit 4a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	1	0	0	0x2C
Digit 5a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	1	0	1	0x2D
Digit 6a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	1	1	0	0x2E
Digit 7a Plane P0	R/active-low W	0	1	0	1	1	1	1	0x2F
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
Digit 0a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	0	0	0	0x48
Digit 1a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	0	0	1	0x49
Digit 2a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	0	1	0	0x4A
Digit 3a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	0	1	1	0x4B
Digit 4a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	1	0	0	0x4C
Digit 5a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	1	0	1	04D
Digit 6a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	1	1	0	0x4E
Digit 7a Plane P1	R/active-low W	1	0	0	1	1	1	1	0x4F