Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
I. INTRODUZIONE
TM1638 é un IC dedicato per l'unità di controllo LED (display-diodo emissione di luce)
ed è equipaggiato da una interfaccia di scansione tastiera. Esso integra l'interfaccia
digitale MCU, il latch dati, unità LED e un circuito di scansione per la tastiera. Questo
prodotto è di affidabile qualità, una stabile prestazione e una forte resistenza all'
interferenza. E' principalmente utilizzato per applicazioni elettroniche domestiche
(riscaldatori d'acqua, forno a microonde, lavastoviglie, condizionatori, stufa elettrica,
ecc...), decoder, scala elettronica, contatori intelligenti e altri dispositivi di display a LED.
II. CARATTERISTICHE
Tecnologia CMOS
10 segmenti x display a 8 bit
Scansione tastiera (8 x 3 bit)
Circuito adattamento luminosità (8 livelli di duty cycle regolabile)
Interfacce seriali (CLK, STB, DIO)
Modalità oscillazione: oscillazione RC
Circuito di reset all'accensione integrato
Pacchetti: SOP28
III. DEFINIZIONE PIN:
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
IV. FUNZIONI PIN:
Sigla
Nome Pin
Indirizzo
Pin
Ingresso e uscita
dati
(Data input and
output)
DIO
26
CLK
Ingresso del clock
(Clock input)
STB
Selezione chip
d'ingresso
(Chip selection input)
27
28
Descrizione
Ingresso seriale dei dati al fronte di
salita del clock, partendo dal bit meno
significativo.
Uscita seriale dati al fronte di discesa
del clock, partendo dal bit meno
significativo.
Durante l'uscita questo è un PMOS
con uscita open drain.
Lettura seriale dei dati al fronte di
salita e uscita dati al fronte di
discesa.
Inizializza l'interfaccia seriale al fronte
di discesa dopo di che aspetta di
ricevere istruzioni.
Il primo byte dopo STB diventa basso
e si può considerare come un
istruzione.
Quando un istruzione è stata
eseguita, le altre istruzioni correnti
terminano.
Quando STB è alto il CLK non si
considera.
Scansione dei
segnali di ingresso
alla tastiera
(keypad scanning
signal input)
1-3
SGE1/KS1
– SEG8/KS8
Uscita (segmento)
5 - 12
Segmento d'uscita (altrettando
utilizzato come uscita scansione
tastiera).
Questo è un PMOS con uscita open
drain.
GRID1 GRID8
Uscita (bit)
24 – 19
17 – 16
Uscita bit.
Questa è un uscita NMOS con uscita
open drain.
SEG9 –
SEG10
Uscita (segmento)
13 – 14
Uscita segmento.
Questo è un PMOS con uscita open
drain
VDD
Logica di
alimentazione
4,15
Power +
GND
Logica GND
18,25
Sistema GND
K1 - K3
L'ingresso dati in questo pin è
posizionato alla fine del ciclo del
display.
▲ Nota: Quando l'uscita dati DIO, è un NMOS con uscita open drain. Per leggere la tastiera,
una resistenza di pull-up esterna dovrebbe essere connessa dal valore di 1K – 10K. La
compagnia raccomanda una resistenza di pull-up di 10 K. Al fronte di discesa del clock,
DIO controlla le operazioni dell'NMOS, a questo punto, la lettura è instabile fino al fronte
di salita del clock.
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
V. Descrizione delle istruzioni:
Il primo byte in ingresso di DIO dopo in fronte di discesa di STB è considerato come un
istruzione. Dopo la decodifica, otteniamo il valore più alto di B6 e B7 bit per distinguere
differenti istruzioni.
B7
B6
Istruzioni
0
1
Impostazione comando dati
1
0
Impostazione comando controllo display
1
1 Impostazione comando d'indirizzo
Se STB è impostato alto durante l'istruzione o la trasmissione dati, la comunicazione
seriale viene inizializzata, e l'istruzione o il dato trasmesso non sono validi ( ma l'istruzione
o il dato trasmesso prima rimane attivo).
5.1 Impostazioni del Comando Dati
Questa istruzione è utilizzata per impostare i dati scritti e letti. I bit B1 e B0 non possono
essere impostati a 01 o 11.
MSB
LSB
B7 B6 B5
B4
B3 B2 B1 B0
Funzione
Descrizione
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
Elemento
non
correlato,
inserimento
0
0
0
1
0
0
Impostazione
della modalità dati
lettura scrittura
Impostazione
modalità indirizzo
incremento
1
Impostazione
modalità prova
(per uso interno)
Scrittura dati nel
registro display
Lettura dati della
chiave di scansione
Incremento
automatico
Correzione indirizzo
Modalità normale
Modalità prova
5.2 Impostazioni di indirizzo comandi
B7
B6
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
B5
B4
Elemento
non
correlato,
inserimento
0
B3
B2
B1
B0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Indirizzo
Display
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
0DH
0EH
0FH
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
Questa istruzione viene utilizzata per impostare l'indirizzo del registro del display.
Se l'indirizzo è 10H o superiore, i dati verranno ignorati fino a quando viene impostato un
indirizzo valido.
All'accensione, l'indirizzo è impostato su 00H (questa è un impostazione predefinita)
5.3 Controllo del display
B7
B6
1
B2
B1
B0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
B5
B4
B3
Elemento
non
correlato,
inserimento
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
Funzione
Impostazione del
numero
d’estinzione
Impostazione
dell’interruttore
del display
Descrizione
Impostazione della
larghezza d’impulso per
1/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
2/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
4/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
10/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
11/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
12/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
13/16
Impostazione della
larghezza d’impulso per
14/16
Display spento
Display acceso
VI. Indirizzo del registro del display:
I registri memorizzano i dati trasmessi da un dispositivo esterno attraverso l’interfaccia
seriale TM1638 , o, per l'indirizzo di 16 byte che vanno da 00H - 0FH , ciascuno
corrispondente ai LED collegati con i chip SEG e GRID , come assegnato di seguito:
I dati del display a LED sono scritti in un ordine crescente di indirizzo sia display sia byte
dati.
S S
E E
G G
1 2
S
E
G
3
S
E
G
4
xxHL
(quattro
bassi)
B B B B
0 1 2 3
S
E
G
5
S
E
G
6
S
E
G
7
S
E
G
8
xxHU
(quattro alti)
B
4
B
5
B
6
B
7
S
E
G
9
S X X X X X X
E
G
1
0
xxHL
xxHU
(quattro
(quattro alti)
bassi)
B B B B B B B B
0 1 2 3 4 5 6 7
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
00HL
02HL
04HL
06HL
08HL
0AHL
0CHL
0EHL
00HU
02HU
04HU
06HU
08HU
0AHU
0CHU
0EHU
01HL
03HL
05HL
07HL
09HL
0BHL
0DHL
0FHL
01HU
03HU
05HU
07HU
09HU
0BHU
0DHU
0FHU
GRID1
GRID2
GRID3
GRID4
GRID5
GRID6
GRID7
GRID8
▲ Nota :
Nel momento in cui il registro del chip del display è acceso , i valori memorizzati all'interno
potrebbero essere casuali , a questo punto , i clienti possono inviare direttamente un
comando per accendere lo schermo.
Considerare che la compagnia consiglia il cliente di pulire il registro del display all’avvio
digitando 0x00 in tutti i 16 bit dell’indirizzo di memoria (00H – 0FH).
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
VII.Display
1. Guida ai LED con catodo commune
La figura 7 indica un diagramma per il collegamento del catodo comune dei LED,
per avere tutti i segmenti del display spenti bisogna scrivere 0x3F nel indirizzo 00H
(GRID1) iniziando dal bit meno significativo, a questo punto, 00H corrisponde ai dati in
SEG1 – SEG8 come mostrato nella seguente tabella.
(figura 7)
SEG8
SEG7
SEG6
SEG5
SEG4
SEG3
SEG2
SEG1
0
0
1
1
1
1
1
1
GRID1(00H)
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
2. Guida LED ad anodo comune
La figura 8 è un diagramma per il collegamento dell’anodo comune del LED, per avere il
display a 0 logico, gli utenti necessitano soltanto di scrivere 01H all’ interno di 00H
(GRID1), 02H (GRID2), 04H (GRID3), 06H(GRID4), 08H(GRID5), e 0AH(GRID6), e 00H
all’interno di 0CH(GRID7) e 0EH(GRID8). SEG1 – SEG2 corrispondono ai dati della
tabella seguente.
(figura 8)
SEG8
0
0
0
0
0
SEG7
0
0
0
0
0
SEG6
0
0
0
0
0
SEG5
0
0
0
0
0
SEG4
0
0
0
0
0
SEG3
0
0
0
0
0
SEG2
0
0
0
0
0
SEG1
1
1
1
1
1
GRID1(00H)
GRID2(02H)
GRID3(04H)
GRID4(06H)
GRID5(08H)
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
0
0
0
B7
0
0
0
B6
0
0
0
B5
0
0
0
B4
0
0
0
B3
0
0
0
B2
0
0
0
B1
1
1
1
B0
GRID6(0AH)
GRID7(0CH)
GRID8(0EH)
▲ Note: Per comandare il catodo commune o l’anodo commune dei LED, i pin SEG
possono soltanto essere collegati con l’anodo del LED, e GRID, solo con il catodo del
LED. Non puoi collegarli nella direzione inversa.
VIII. Scansione della tastiera e codice di combinazione
La scansione della tastiera è una matrice di 3 x 8bit, come mostra la figura sotto indicata:
L’indirizzo di memoria per i dati della tastiera è mostrato nella figura 4. Prima la lettura del
comando del codice, il dispositivo inizia a leggere i dati del codice BYTE1 – BYTE4. I dati
inizieranno già a leggere l’uscita dal bit meno significativo. Quando un codice
corrispondente a un pin dei chip K e KS è premuto, il BIT corrispondente al byte è 1.
Note: 1 - TM1638 può essere letto solo fino a quattro byte.
2 - I dati vengono letti in dal BYTE1 al BYTE4 senza saltare nessun byte. Ad
esempio: Quando il
tasto corrispondente al K2 e KS8 su un hardware, è impossibile
conoscere i dati se prima i dati dalla chiave vengono letti fino al quinto bit del byte.
Quando due tasti corrispondenti rispettivamente K1 e KS8 nonché K2 e KS8 vengono
premuti contemporaneamente i dati letti da B5 e B6 sono 1 a Byte4.
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
3 - Una combinazione chiave può essere formata solo su pin KS o altri pin K. È
impossibile ottenere una combinazione di tasti sullo stesso pin K o altri pin KS.
Tipi di scansioni per tastiera e combinazione di tasti:
(1) Scansione della tastiera :
La scansione della tastiera viene fatto automaticamente dal TM1638 senza il controllo
dell'utente. Gli utenti devono solo leggere i codici chiave in base alla sequenza temporale.
Ci vuole un ciclo di visualizzazione per la scansione della tastiera e un ciclo di
visualizzazione che dura circa T = 4.7ms. Durante questo 4.7ms, se vengono premuti due
tasti diversi, il codice chiave letto in entrambe le volte è quello del tasto premuto prima.
(2) combinazione di tasti :
Problemi possibili a cause della scansione di tasi: SEG1 / KS1-SEG8 / KS8 sono per l'uso
combinato per la visualizzazione e la scansione della tastiera. Prendere come esempio la
figura (12), per mettere D1 e D2 off (spenti), dobbiamo assicurarsi che il SEG1 è in stato
di "0" e il SEG2 è in stato di "1". Se S1 e S2 vengono premuti contemporaneamente
(SEG1 e SEG2 in cortocircuito) D1 e D2 conducono.
Soluzione:
Figura (12)
1. si consiglia di disporre i tasti da premere contemporaneamente su diversi linea K, come
mostrato in figura (13).
Figura (13)
2. La figura (14) mostra due diodi in serie:
Figura (14)
▲ Nota: Si raccomanda di formare combinazione di tasti su KS o altri ma diversi Ks
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
IX. formato di trasmissione dei dati seriali:
Ogni BIT viene letto e ricevuto sul fronte di salita del clock.
Ricezione dei dati (dati di scrittura)
Dati di lettura (lettura dei dati)
▲ Nota: 1. Quando i dati vengono letti, ci vuole un tempo di attesa Twait (minimo 2μS)
dall'istruzione impostata sul fronte di salita sull'ottavo del clock CLK seriale per la lettura
dei dati sul fronte di discesa della CLK.
Per parametri migliori e più specifici cedere la tabella caratteristica Timing.
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
X. La trasmissione di dati seriali in applicazione
(1) Modalità Indirizzo incremento:
Se l'indirizzo incrementa automaticamente di 1, bisogna impostare l'indirizzo di partenza in
cui è memorizzato un flusso di dati trasmessi. Dopo che la parola di comando dell’
indirizzo di partenza è stato inviata, "STB" non deve essere impostato alto per trasmettere
subito dati, al massimo 16 BYTE. Si consiglia di impostare STB alto dopo la trasmissione
dei dati.
Command1:comando del gruppo dati
Command2: indirizzo Set Display
Data1 ~ n: Trasmissione dei dati da visualizzare attraverso l'indirizzo di comando 3 e
seguenti indirizzi (16 byte al massimo)
Comando 3: Impostazione del comando di controllo del display
(2) Modalità indirizzo fisso:
Se si adotta la modalità d’indirizzo fisso, bisogna impostare l'indirizzo dove è memorizzato
1 BYTE da trasmettere. Dopo la trasmissione di indirizzo, non è necessario impostare
"STB" alto per trasmettere dati su 1BYTE subito dopo. Si consiglia di impostare STB alto
dopo la trasmissione dei dati. Di condeguenza gli utenti possono impostare l'indirizzo in cui
è memorizzato il secondo dato. Dopo la trasmissione dei dati fino a 16 Byte al massimo,
"STB" è alto.
Command1: Set di commando dati
Command2: Set d’indirizzo del Display1
Data1: Trasmissione dei dati da visualizzare attraverso l’indirizzo 1 del Command3
Command3: Set d’indirizzo del Display 2
Data2: Trasmissione dei dati da visualizzare attraverso l’indirizzo 2 del Command4
Command4: Set del controllo di comando del Display
(3) Timing per la lettura chiave
Command1: impostazione del comando chiave di lettura
Data1 ~ 4: leggere i dati chiave
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
(4) Diagramma di flusso per la progettazione del programma nelle modalità di
incremento automatico d’indirizzo di 1 fisso: diagramma di flusso per la
progettazione del programma nella modalità di indirizzo incremento automatico da 1
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
Diagramma di flusso per la progettazione del programma nella modalità di indirizzo
fisso:
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
XI. Applicazione del circuito:
Schema elettrico per TM1638 come guida per uno schermo di LED a catodo comune.
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
Schema elettrico per TM1638 come guida per uno schermo di LED ad anodo comune.
▲ Nota: 1. Durante il cablaggio del PWB, il condensatori di filtro tra VDD e GND devono
essere collocati il più vicino possibile al TM1638 per rafforzare l'effetto filtrante.
2. I tre condensatori da 100Pf collegati alle tre porte di comunicazione, DIO, CLK,
e STB ridurranno le interferenze con le porte di comunicazione.
3. Considerando che inizialmente la caduta di tensione sul LED del display è di
circa 3V, l'alimentazione per TM1638 dovrà essere di 5V.
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
XII Parametri elettrici:
Parametro Limite (Ta = 25 ℃, Vs = 0 V)
Parametri
Simboli
Logica Tensione di
VDD
alimentazione
Logica ingresso di
VI1
tensione
LED set d’uscita
I01
attuale
LED grid d’uscita
attuale
Perdita di potenza
Temperatura
durante il
funzionamento
Temperatura di
conservazione
Portata
-0,5 - +7,0
Unità
V
-0,5 – VDD + 0,5
V
-50
mA
I02
+200
mA
PD
400
-40 - +80
mW
c
-65 - +150
c
Topt
Tstg
Campo di funzionamento più attuale (Ta = -20 ~ + 70 ℃, Vss = 0 V)
Parametri
Simboli
Minimo
Tipologia Massimo
Unità
Logica
Tensione di
VDD
5
V
alimentazione
Alta tensione
VIH
0,7VDD
VDD
V
d’ingresso
Bassa
tensione
VIL
0
0,3VDD
V
d’ingresso
Condizioni
-
-
Caratteristiche elettriche (Ta= - 20 - +70 C, VDD=4,5 – 5,5V, Vss=0V)
Parametri
SEG guida
assorbimento di
corrente
Simboli
Ioh
Minimo
20
Tipologia
25
Massimo
40
Unità
mA
Ioh2
20
30
50
mA
Unità GRID
IOL1
80
140
-
mA
Uscita resistenza di
pull-down
Corrente d’ingresso
Alta tensione di
ingresso
Bassa tensione di
ingresso
Tensione in ritardo di
sviluppo
Perdita di corrente
RL
-
10
-
Kohm
Condizioni
SGE1-SEG10
Vo=VDD-2V
SGE1-SEG10
Vo=VDD-3V
GRID1-GRID8
Vo=0,3V
K1 – K3
II
VIH
0,7VDD
-
+-1
-
uA
V
VI=VDD/VSS
CLK,DIO,STB
VIL
-
-
0,3VDD
V
CLK,DIO,STB
VH
-
0,35
-
mA
CLK,DIO,STB
IDDdyn
-
-
5
mA
Display spento
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
Caratteristiche di commutazione (Ta = -20 ~ + 70 ℃, VDD = 4.5 ~ 5,5 V)
Parametri
Simboli Minimo Tipologia Massimo
Unità
Frequenza
fosc
500
KHz
d’oscillazione
Ritardo di
tPLZ
300
ns
trasmissione
tPLZ
100
ns
Tempo di
carica
Tempo si
scarica
Frequenza
massima di
clock
Capacità
d’ingresso
Condizioni
R=16,5Kohm
TTZH 1
-
-
2
us
TTHZ
-
--
120
us
Fmax
-
-
1
MHz
CLK > DIO
CL=15Pf,
RL=10Kohm
300pF /
SEG1SEG10
CL=300Pf,
SEGN,GRIDN
Duty
Ratio=50%
CI
-
-
15
pF
-
Caratteristiche di distribuzione (Ta = -20 ~ + 70 ℃, VDD = 4.5 ~ 5,5 V)
Parametri
Larghezza
dell’impulso
del clock
Larghezza
d’impulso
dello
stroboscopio
Tempo di
configurazione
dati
Tempo
mantenimento
dati
Tempo
CLK>STB
Tempo di
attesa
Simboli
PWCLK
Minimo
400
Tipologia
-
Massimo
-
Unità
ns
Condizioni
-
PWSTB
1
-
-
us
-
tSETUP
100
-
-
ns
-
tHOLD
100
-
-
ns
-
tCLK
STB
tWAIT
1
-
-
us
CLK^>STBv
1
-
-
us
CLK^>CLKv
Circuito speciale di controllo unità LED TM1638
XIII. formato del pacchetto
Dimensione del pacchetto per SOP28:
Checcaroni Tommaso 5A
