工業設備中LED顯示和鍵盤掃描設計介紹

工業設備、汽車電子及儀器儀表中普遍使用LED顯示器，原因是LED顯示器成本低廉、使用靈活、封裝體積小。

開發這類設備時，常常會由於CPU資源不足而不得不採用擴展接口芯片來滿足應用系統的需要，而出現這種情況的原因之一是鍵盤顯示佔用了太多的系統資源，鍵盤顯示通常採用以下兩種方式：（1）採用並行接口的鍵盤顯示專用芯片8279。但8279所需外圍元件多（顯示驅動、譯碼等）、佔用電路板面積大、綜合成本較高；（2）採用通用並行I/O芯片擴展（如8155等），但此方案同樣需要驅動顯示，同時鍵盤顯示掃描還需佔用大量CPU時間；針對這一應用，MAXIM公司推出了帶有鍵盤掃描的LED顯示驅動電路MAX6955，該器件具有400kbps、I2C兼容的2線串行接口，可大大簡化設計。

1MAX6955的功能框圖及概述

MAX6955是緊湊型顯示驅動器，通過I2C兼容的2線串行接口將微處理器連接至7/14/16段LED顯示器。串行接口支持多片MAX6955的級聯，可驅動多達16位7段、8位14段、8位16段或128個分立LED，且電源電壓可低至2.7V。該器件還具有5條I/O擴展線（GPIO）P0～P4，其中P0～P3可以部分或全部配置為按鍵開關輸入，能夠自動掃描和去抖動多達32個矩陣開關，P4可配置為IRQ輸出。

MAX6955器件內部包含全部14段和16段104個ASCII字符的字模、7段顯示使用的`16進制字模、多工掃描電路、陽極和陰極驅動器以及用於存儲各位顯示的靜態RAM。顯示位的最大段電流可通過單個外部電阻來設定。各位的顯示亮度可用內部的16級數字亮度控制電路獨立調節。MAX6955還包含低功耗關斷模式、限制掃描位寄存器（允許用户選擇1～16位用於顯示）、段閃爍控制（如果需要，可通過驅動器實現同步）及強制所有LED點亮的測試模式。LED驅動具有限斜率輸出，以降低EMI。

2MAX6955的主要特性

●400kbps、I2C兼容的2線串行接口；

●工作電壓2.7V～5.5V；

●可控制多達16位7段、8位14段、8位16段、128個分立LED，或各種類型的組合；

●可驅動共陰極單色和雙色LED顯示器；

●內置14段和16段104個ASCII字符的字模以及7段顯示使用的16進制字模；

●各段獨立的自動閃爍控制；

●10μA（典型值）低功耗關斷模式（數據保持）；

●16級各位獨立的數字高度控制；

●上電期間顯示消隱；

●限斜率段電流驅動器降低EMI；

●5個GPIO端口可配置為按鍵開關輸入，能夠自動掃描和去抖多達32個按鍵開關，且支持多鍵同時按下：

●按鍵輸入去抖後輸出IRQ；

●工作於標準的汽車級温度範圍。

3使用MAX6955的注意事項

MAX6955採用I2C兼容的2線串行接口進行控制，主控端發送：起始位+7位從地址+讀寫位+寄存器地址+一個或多個字節的數據+停止位。由於接收端在第9個脈衝時需要發回應答位，所以完成一個字節的通信需要9個脈衝。

MAX6955有7位從地址，第8位是讀寫位，高電平是讀，低電平是寫。7位從地址的高3位是110，低4位由地址輸入管腳AD0和AD1的接法決定，它們分別連續GND、V+、CL和SDA，從而獲得16個所需的從地址。

對MAX6955的讀寫操作是通過命令寄存器地址完成的，第一個字節是命令字節（實際上是寄存器地址），它決定着第二個字節的數據寫入哪個寄存器或者從那個寄存器讀取數據，如果命令字節後面沒有數據，則MAX6955不執行操作。如果命令字節後面有多個字節的數據，MAX6955內部的寄存器地址自動累加，這樣可以縮短MAX6955的讀寫時間。圖2給出了MAX6955的讀寫時序。

4LED顯示和鍵盤掃描設計

圖3給出了用MAX6955設計LED顯示和鍵盤掃描電路的一個具體實例。該方案可實現8個按鍵掃描、32個獨立LED指示燈顯示以及8位7段LED顯示。