MAX6951型LED驅(qū)動器及其應用
關鍵詞：MAX6951；LED驅(qū)動器；LPC2214；微控制器
1 引言
發(fā)光二極管(LED)在工業(yè)控制器儀表、醫(yī)療裝置和家用電器等方面有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的LED顯示驅(qū)動器采用74HC573和74LS47等邏輯器件，使用的器件較多，占用較多的微處理器I/O口和較大的電路板面積，特別是在LED數(shù)量大的情況下，這些缺點尤為突出。為了克服這些缺點，串行接口的LED顯示驅(qū)動器應運而生，Maxim公司推出的MAX6950/MAX6951屬于這類驅(qū)動器，其輸入引腳少，驅(qū)動能力強，而且集成了譯碼器和亮度控制器。
2 MAX6950/MAX6951
MAX6950/MAX6951是緊湊的共陰極顯示驅(qū)動器，可通過SPI、QSPI、MICROWIRE兼容的串行接口將微處理器連接到獨立的7段LED數(shù)碼管、條形圖或分立LED。MAX6950可驅(qū)動5位7段數(shù)碼管或40個分立的LED。MAX6951可驅(qū)動8位7段數(shù)碼管或64個分立的LED。
該驅(qū)動器內(nèi)含16進制的字符譯碼器(0-9，A-F)、復用掃描電路、段和數(shù)碼驅(qū)動器及用于存儲每位數(shù)字的靜態(tài)RAM。LED段電流由內(nèi)部數(shù)字亮度控制電路設定。
除了數(shù)據(jù)寄存器外，還有譯碼模式寄存器(使能16進制字符譯碼器)、亮度控制寄存器、掃描限制寄存器(允許用戶選擇1至8位顯示數(shù)字)、配置寄存器(清零、閃爍、關斷)等。工作模式有：正常模式、低功耗關斷模式和強制所有LED打開的測試模式。
由于采用獨特的復用掃描電路，所以MAX6950/MAX6951采用小型16引腳QSOP型封裝。
2.1 內(nèi)部結(jié)構
MAX6950/MAX6951的內(nèi)部結(jié)構如圖l所示。
2.1 引腳功能
圖2示出采用QSOP型封裝的MAX6950/MAX6951的引腳排列，其引腳功能如下所述：
DIN(引腳1)：串行數(shù)據(jù)輸入，在CLK的上升沿將數(shù)據(jù)移入內(nèi)部16位移位寄存器。
CLK(引腳2)：串行時鐘輸入，片選CS有效時，在CLK的上升沿，數(shù)據(jù)移入內(nèi)部移位寄存器，在CLK的下降沿，數(shù)據(jù)在DOUT端移出。
DIGX/SEGX(引腳3~6，10~14)：位驅(qū)動器，位X輸出吸入來自顯示器共陰極的電流，段X驅(qū)動器位顯示器輸出電流，位/段驅(qū)動器在關斷時處于高阻狀態(tài)。
ISET(引腳7)：電流設定，此引腳與GND之間接一個電阻RSET，設置峰值電流，該電阻器還與電容器CSET一起設置多路復用的顯示時鐘頻率。
GND(引腳8)：電源地。
OSC(引腳9)：多路復用顯示時鐘輸出。
CS(引腳15)：電路選擇輸入，低電平時，串行數(shù)據(jù)移入移位寄存器，在CS的上升沿鎖存最后的16位數(shù)據(jù)。
V+(引腳16)：電源正端。
2.3 工作原理
微控制器將16位串行數(shù)據(jù)發(fā)送到移位寄存器(時序如圖3所示)，CS信號跳變?yōu)楦唠娖綍r，數(shù)據(jù)加載到16位鎖存器，接著，對鎖存器中的16位數(shù)據(jù)進行解碼并執(zhí)行相應的命令。16位數(shù)據(jù)的高8位是地址，低8位是寄存器的值。有關寄存器的具體設置和控制功能，請參閱文獻[1]。
3 應用舉例
下面以MAX6951驅(qū)動數(shù)碼管顯示為例說明此電路的應用。某工業(yè)控制器用MAX695l驅(qū)動8個數(shù)碼管，微處理器是以ARM7TDMI為核的PHILIPS公司的LPC2214，軟件開發(fā)平臺為ADS1.2，通過編程實現(xiàn)對MAX6951的控制。在此設計中，并沒有使用SPI口，而是使用LPC2214的3個通用I/O口(P1.15、P1.16、P1.17)。模擬圖3的時序給MAX6951傳輸數(shù)據(jù)，以完成各種控制和顯示功能。
3.1 硬件電路
硬件電路如圖4所示，其中DIN、CS、CLK分別與LPC2214的P1.15、P1.16、P1.17相連。由于采用獨特的引腳復用方式，要求8個顯示位(數(shù)碼管)中每個段碼的連線都不相同，而且每個顯示位的共陰極連線也不相同，如表1所示。
3.2 軟件設計
軟件主要包括初始化3個I/0口、模擬輸入時序和初始化寄存器的狀態(tài)使之符合需求?？刂屏炼?、閃爍和刷新數(shù)字或字符顯示等功能都可以通過調(diào)用數(shù)據(jù)輸入函數(shù)來完成，也可以將這些功能封裝為子函數(shù)以簡化應用。
3.2.1 初始化I/O口
初始化I/0口的宏定義和程序代碼如下：
3.2.2 輸入時序的模擬
依照圖3所示的時序?qū)懗鲚斎牒瘮?shù)，代碼如下：
3.2.3 電路的初始化
MAX6951上電時，電路處于關斷模式，寄存器各有初始值，為此，需要進行初始化以符合系統(tǒng)的要求。例如，初始化為正常模式，8個數(shù)碼管均顯示“0”，亮度為最大且不閃爍，程序代碼如下(命令字含義參閱文獻[1])：
4 同類電路比較
串行輸入的LED顯示驅(qū)動器還有很多種，如ALLEGRO公司的A6275/A6276/A6277，意法半導體公司(ST)的M5450/M5451系列，美國國家半導體公司(NS)的LP3943/LP3944，德州儀器(TI)的TLC59xx系列等。這些驅(qū)動器要么驅(qū)動LED數(shù)目較少，如A6275(8個)和LP3943(16個)，要么引腳數(shù)量較大，如M5451(PDIP40或PLCC44)、TLC5920(SSOl48)。而且，帶有內(nèi)置譯碼器和亮度調(diào)節(jié)等功能的很少。MAX6950/MAX6951的不足之處是價格較高，因此,這種驅(qū)動器適合對體積、功耗等要求較高，同時對成本不很敏感的小型或手持式設備。
5 結(jié)束語
MAX6950/MAX6951型LED顯示驅(qū)動器使用方便，能完成較為復雜的顯示功能，節(jié)省電路板空間，在機頂盒、白色家電、工業(yè)控制器和儀表、醫(yī)療設備、點陣顯示器和條形圖等領域應用廣泛。
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