| 相比MAX7219，TM1638的操作更加复杂，但是功能也更加强大 |
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TM1638简介
TM1638是深圳市天微电子有限公司设计的一款带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用芯片，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。主要应用于冰箱、空调 、家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。
器件特性
- 采用功率CMOS 工艺
- 显示模式 10 段×8 位
- 键扫描（8×3bit）
- 8级辉度可调
- 串行接口（CLK，STB，DIO）
- 振荡方式：RC 振荡（450KHz+5%）
- 内置上电复位电路
- 采用SOP28封装
TM1638引脚图
引脚功能说明
- STB：片选端；在上升或下降沿初始化串行接口，随后等待接收指令。当STB 为高时，CLK被忽略
- DIO：数据端；在时钟上升沿输入/输出串行数据
- CLK：时钟端；输入时钟信号
- K1~K3：键扫输入；输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存
- SEG1/KS1~SEG8/KS8：段输出；P管开漏输出，也用作键扫描
- SEG9,SEG10：段输出；P管开漏输出
- GRID1~GRID8：位输出；N管开漏输出
- VDD：电源端；功能
- GND：逻辑地；功能
TM1638地址组
显存地址
显存地址中，如果GRIDn和SEGn对应的地址里数据为1，则连接到GRIDn和SEGn上的LED段落将会被点亮。 例如00H的数据为0X0F，则连到GIRD1和SEG1、SEG2、SEG3、SEG4上的LED段落将会被点亮
键值地址
每个Byte里储存6个键值数据，相对应的位置为1则代表对应位置有键按下。
TM1638指令表
指令分类
TM1638通过传送的8位指令的B7,B6两位来区分指令类型：
| B7 B6 | 指令类型 |
|---|---|
| 0 1 | 数据命令 |
| 1 1 | 地址命令 |
| 1 0 | 显示控制命令 |
数据命令
地址命令
地址命令用来设置要写入的数据的地址。数据写入有自增址和固定址两种，固定址每次写入数据需要指定要写入数据的地址。
显示控制命令
显示控制命令主要是用来设置LED的亮度，以及显示开关。
TM1638的两种数码管使用方式
TM1638的一个优点是：不区分共阴/共阳，两种数码管都可以使用，但是使用方法有所不同。
这里涉及到TM1638的显示原理：TM1638的GRIDn端是始终保持低电平的，当显存地址里对应的数据为1时，TM1638令与其对应的SEGn端为高电平来使LED导通发光。
共阴方式
共阴数码管使用同一个阴极和多个阳极，因为GRID始终为低电平，所以只能由1个GRIDn端作为共阴极，而8个SEG端作为阳极。
这时每个数码管的显示数据由8个SEGn对应1个GRIDn端组成，由显存地址关系图可知每个非奇数地址便储存着1个数码管的显示数据。
共阴数码管的显存数据写入比共阳方便很多，只用向一个地址写入8位数据即可。例如GRID1和SEG1~SEG8对应共阴LED1，要让其显示 0 则只用向 00H 地址写入 0X3F;
如下图所示:
共阴方式的不足则是无法使用SEG9和SEG10来组成共阴数码管，所以共阴方式最多可以使用8个数码管。多余的SEG9和SEG10仍可以使用，但必须采用共阳方式。
共阳方式
共阴数码管使用同一个阳极和多个阴极，因为GRID始终为低电平，所以只能由8个GRIDn端作为阴极，1个SEG端作为共阳极。
这时每个数码管的显示数据由8个GRIDn对应1个SEGn端组成，由显存地址关系图可知：由8个偶数/奇数地址的共同一位组成一个数码管的8位显示数据。
共阳数码管的数据写入比较麻烦，每为一个数码管写入一次数据都要向8个地址分别写入1位数据。例如GRID1~GRID8和SEG1对应共阴LED1，要让其显示0则要00H,02H,04H,06H,08H,0AH都写入1，向0CH和0EH中写入0
如下图所示:
共阳方式的优点是可以使用多至10个数码管；缺点啧是数据的写入方式比较繁琐，并且需要额外增加数据转换。
TM1638数据格式
- TM1638的数据读取和发送都在CLK的上升沿进行，因为DIO在时钟的下降沿控制N管动作，此时读数不稳定。
- TM1638采取低位在前的数据格式，每次发送和读取都是1byte长度，即8位二进制数据
- 每次STB拉低之后的第一个字节作为指令，处理指令时当前其它处理被终止。
- 自增址模式下，只用写入一次地址即首地址，之后依次写入数据，每次写入数据，地址自动增加0X01。数据全部写入之后，上拉STB来作为结束的信号。
- 固定址模式下，每次写入数据需要先写入一次地址，为要写入的数据指定写入的地址，之后写入数据，然后上拉STB结束一次写入。
- 读数据以拉低STB写入读键值指令（0X42）作为开始，之后TM1638会依次按从低到高的顺序传送4byte的键值数据。读取4byte数据之后上拉STB结束读取。
按键扫描和键扫复用
按键扫描电路
电路的连接方式如下图，Kn端作为列线，KSn端作为行线，当有键按下被扫描到，数据被存入键值寄存器。
按键扫描时在端口上的波形：
按键复用
SEG1/KS1~SEG8/KS8是复用的端口，作为显示输出同时作为键扫输出端口。当存在按钮同时按下时，如S1,S2，SEG1和SEG2相当于被短路，此时D1,2D两个LED都会被点亮，从而造成显示错误。
解决方法之一是在每个按键上串联一个二极管，如下图所示，也可以换成510Ω大小的电阻。
自己编写的驱动程序（C51）
/**********************************************************************************
* 程序名: TM1638驱动程序
* 作者: DaveoCKII
* 日期: 2020.2.29
* 版本: STC12C5A60S2
**********************************************************************************/
#ifndef _TM1638_H_
#define _TM1638_H_
#include <STC12C5A60S3.H> // 自己修改过的STC12C5A60S2的头文件,为了区分原头文件改名S3
//------------------------------------定义列表------------------------------------//
sbit STB = P1^1; // 片选线
sbit CLK = P1^2; // 时钟线
sbit DIO = P1^3; // 数据线
unsigned char led_buffer[16]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; // 显示数据缓冲区
unsigned char LED_CC[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; // 共阴LED显示数据 '0~F'
unsigned char LED_CA[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; // 共阳LED显示数据 '0~F'
unsigned char x[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; // 数据转换中用来提取各位的数据
//------------------------------------函数列表------------------------------------//
void TM1638_LEDCC(unsigned char LEDnums); // TM1638 LED显示(共阴)
void TM1638_LEDCA(unsigned char LEDnums); // TM1638 LED显示(共阳)
void TM1638_Write(unsigned char DATA); // TM1638 写数据函数
void TM1638_WriteCOM(unsigned char cmd); // TM1638 写命令函数
unsigned char TM1638_Read(void); // TM1638 读数据函数
unsigned char TM1638_ReadKey(void); // TM1638 读键函数
//------------------------------------函数内容------------------------------------//
void TM1638_Write(unsigned char DATA)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++) // 1Byte 8位数据
{
CLK=0; // 拉低时钟线
DIO=DATA&0X01; // 发送数据
DATA>>=1; // 数据格式:低位在前
CLK=1; // 拉高时钟线,写入数据
}
}
void TM1638_WriteCOM(unsigned char cmd)
{
STB=0; // 拉低片选线
TM1638_Write(cmd); // 写命令
STB=1; // 拉高片选线
}
unsigned char TM1638_Read(void)
{
unsigned char i,Data=0;
DIO=1; // 初始化数据线
for(i=0;i<8;i++)
{
Data>>=1; // 数据格式:低位在前
CLK=0;
if(DIO)
Data|=0x80;
CLK=1;
}
return Data;
}
unsigned char TM1638_ReadKey(void)
{
unsigned char c[4]; // 4Byte数据储存
unsigned char i=999; // 先用作延时
unsigned char key_value=0;
STB=0; // 拉低片选线,开始读键值
TM1638_Write(0x42); // 写'读数据'命令
while(i--) // 等待准备完毕
for(i=0;i<4;i++) // 读取4个Byte
c[i]=TM1638_Read();
STB=1; // 拉高片选线,读键值结束
// 8键 col:K3 row:KS1~KS8
if(c[0]==0x01) key_value=1;
if(c[0]==0x10) key_value=5;
if(c[1]==0x01) key_value=2;
if(c[1]==0x10) key_value=6;
if(c[2]==0x01) key_value=3;
if(c[2]==0x10) key_value=7;
if(c[3]==0x01) key_value=4;
if(c[3]==0x10) key_value=8;
return (key_value); // 返回键值
}
void TM1638_LEDCC(unsigned char LEDnums)
{
unsigned char i;
TM1638_WriteCOM(0x40); // 设置地址自增
STB=0; // 拉低片选线,开始写数据
TM1638_Write(0xc0); // 写首地址
for(i=0; i<LEDnums; i++) { // 写显示数据
TM1638_Write(ledb[i]);
TM1638_Write(ledb[i+8]);
}
for(i=LEDnums; i<8; i++) {
TM1638_Write(0);
TM1638_Write(0);
}
STB=1; // 拉高片选线,结束写数据
}
void TM1638_LEDCA(unsigned char LEDnums)
{
unsigned char i;
unsigned char datas[16];
// 数据转换
for(i=0; i<8; i++){
datas[i]=(ledb[0]&x[i])+(ledb[1]&x[i])+(ledb[2]&x[i])+(ledb[3]&x[i])+
(ledb[4]&x[i])+(ledb[5]&x[i])+(ledb[6]&x[i])+(ledb[7]&x[i]);
}
if(LEDnums>8){
for(i=0; i<8; i++)
datas[i+8]=(ledb[8]&x[i])+(ledb[9]&x[i]);
}
else {
for(i=0; i<8; i++)
datas[i]=0x00;
}
TM1638_WriteCOM(0x40); // 设置地址自增
STB=0; // 拉低片选线,开始写数据
TM1638_Write(0xc0); // 写首地址
for(i=0; i<LEDnums; i++) { // 写显示数据
TM1638_Write(datas[i]);
TM1638_Write(datas[i+8]);
}
for(i=LEDnums; i<8; i++) {
TM1638_Write(0);
TM1638_Write(0);
}
STB=1; // 拉低片选线,结束写数据
}
//--------------------------------------------------------------------------------//
#endif
DaveoCKII |
