LCD驱动芯片FZH1631，应用开发相关数据技术手册

​ 1、概 述

        FZH1631（深圳市方中禾科技）是一款标准I2C接口通讯LCD控制/驱动芯片。该芯片提供1/4占空比和1/8占空比两种显示模式。1/4 占空比模式最多驱动80点（20×4），1/8占空比模式最多驱动128点（16×8）。FZH1631内置时钟发生器、LCD偏置电压产生模块和LCD驱动电压跟随器以及标准的I2C接口。

其主要特点如下：

        ● 工作电压：2.4～5.5V 

        ● 标准I2C接口

        ● 低功耗

        ● 多种闪烁模式

        ● 读/写地址自动增加

        ● 内部32kHz RC振荡器

        ● 16级VLCD电压可调

        ● 显示模式：

                20×4模式：20 SEGs和4 COMs 

                16×8模式：16 SEGs和8 COMs 

        ● 偏置电压：1/3或1/4；占空比：1/4或1/8 

        ● 16×8位显示数据寄存器

        ● 带电压跟随器的内部LCD偏置发生器

        ● LCD帧频可选：80Hz或160Hz 

        ● 可通过外置电阻调整LCD驱动电压

        ● 封装形式：SOP16/SOP20/SOP24/SOP28

2、功能框图及引脚说明

2.1、功能框图

2.2、引脚排列图 

2.3、引脚说明

3、电特性

3.1、极限参数

除非另有规定，Tamb=25℃ 

3.2、电气特性

3.2.1、直流参数

（除非另有规定，Tamb=-40～+85℃，VSS=0V，VDD=2.4～5.5V）

3.2.2、交流参数 1 

（除非另有规定，Tamb=-40～+85℃，VSS=0V，VDD=2.4～5.5V）

注：

        1. 在电源开启/关闭期间，如果上电复位时序的条件未满足，则内部上电复位（POR）电路无法正常 工作。

        2. 在芯片工作期间，如果 VDD 电压下降到低于规定的最小工作电压时，必须满足上电复位时序条件。也就是说，VDD电压必须下降到 0V 且在上升到正常工作电压之前必须最少保持 20ms 的 0V 电压。

3.2.3、交流参数 2（I2C 接口）

4、时序图

4.1、I2 C 时序图

 4.2、上电复位时序图

5、功能介绍

5.1、上电复位

        上电后，芯片通过内部上电复位电路初始化。内部电路初始化后的状态如下所示：

        ● 所有的COM/SEG输出都设为VLCD。

        ● 选择1/4 duty输出和1/3 bias驱动模式。

        ● 系统振荡器和LCD bias发生器都为关闭状态。

        ● LCD显示处于关闭状态。

        ● 内部电压调整功能使能。

        ● SEG/VLCD共用引脚设为SEG引脚。

        ● VLCD引脚的检测开关功能关闭。

        ● 帧频率设为80Hz。

        ● 闪烁功能关闭。

        上电后，应避免 1ms 内 I2C 总线上有数据传输，以完成复位动作。

5.2、显示存储器—RAM 结构

        FZH1631具有16×8位静态RAM用于储存LCD显示数据，对其写“1”则相对应的LCD点亮，写

“0” 则相对应的LCD点灭。

        RAM 数据内容直接映射 LCD 上。RAM 第 1 列的 SEGs 与其对应的 COM0 一起工作。在复杂的 LCD 应用中，第 2 列、第 3 列和第 4 列的 SEGs 分别与其对应的 COM1、COM2 和 COM3 分时复用。RAM 数据与 LCD 模式映射关系如下：

5.3、地址指针

        通过地址指针来实现显示 RAM 寻址技术。该机制允许在显示 RAM 的任何位置加载单个或多个显示数据字节。通过地址指针命令来初始化地址指针序列。

5.4、系统振荡器

        内部振荡器为内部逻辑和 LCD 驱动信号提供时序。系统时钟频率（fSYS）决定 LCD 帧频率。系统上电初始化期间，系统振荡器将处于停止状态。

5.5、帧频率

        FZH1631 提供两种帧频率，可通过模式设置命令选择是 80Hz 还是 160Hz。

5.6、闪烁功能

        该芯片包含多种闪烁模式。通过闪烁命令选择相应的频率使整个显示屏都闪烁。闪烁频率是通过 系统频率分频得到的。系统频率与闪烁频率的比率取决于芯片的闪烁模式，如下表所示：

5.7、LCD Bias 发生器

        LCD全压（VOP）来自（VLCD-VSS）。LCD电压可通过VLCD引脚提供的电压进行外部温度补偿。1/3 或 1/4 偏置电压，通过 VLCD 和 VSS 之间内部连接的四个串联电阻分压所获得。中间电阻可通过切换电路提供一个 1/3 偏置电压。

5.8、内部 VLCD电压调整

        ● 内部VLCD调整模块包含4个串联电阻和一个4位可编程模拟开关，通过VLCD电压调整命令可获得16级电压调整选项。

        ● 内部 VLCD 调整如下图所示：

● 4 位可编程模拟开关和 VLCD 输出电压的关系如下表所示： 

5.9、SEG驱动输出

        LCD 驱动模块包含20个 SEG输出 SEG0～SEG19 或 16 个 SEG 输出 SEG4～SEG19，这些 SEG应直接与 LCD 面板相连。根据复用 COM 信号和显示锁存器内的数据产生 SEG 输出信号。如果使用的 SEG 数量少于 20 或 16 时，则未使用的 SEG 输出应保持开路状态。

5.10、COM驱动输出

        LCD 驱动块包含 4 个 COM 输出（COM0～COM3）或 8 个 COM 输出（COM0～COM7），这些COM应直接与LCD面板相连。根据所选的LCD驱动模式产生COM输出信号。如果使用的 COM 数量少于 4 或 8 时，则未使用的 COM 输出应保持开路状态。

5.11、LCD 驱动模式波形

● 当 LCD 驱动模式选择 1/4 duty 和 1/3 bias 时，其波形和 LCD 显示如下图所示：

● 当 LCD 驱动模式选择 1/8 duty 和 1/4 bias 时，其波形和 LCD 显示如下图所示： 

5.12、I2C串行接口

        该芯片提供标准I2C 串行接口，且该芯片仅作为I2C 通信的从机使用。可在不同的 IC 或模块中进 行双向双线通信，即一条串行数据线 SDA 和一条串行时钟线 SCL。这两条线分别通过典型值为 4.7KΩ 的上拉电阻与正电源相连。当 I2C 总线空闲时，这两条线都为高电平。与 I2C 接口相连的单片机必须 为漏极开路或集电极开路输出，以实现 wired-or 功能。仅当 I2C 接口空闲时才开始数据传输。

5.13、数据的有效性

        在 SCL=1 期间，SDA 脚的数据位必须保持稳定。仅当 SCL=0 时，SDA 脚的电平才允许变化，如下图所示：

5.14、START 和 STOP 信号

        ● 在SCL=1期间，若SDA从高变为低，表示为START信号。

        ● 在SCL=1期间，若SDA从低变为高，表示为STOP信号。

        ● START和STOP信号总由主机发出。发出START信号后，I2C总线被认为处于忙碌状态。发出STOP 信号后，在一段时间内I2C总线被认为又处于空闲状态。

        ● 如果发送重复 START（Sr）信号而不是 STOP 信号，则 I2C 总线保持忙碌状态。在某些方面，START信号和重复 START（Sr）信号在功能上是相同的。

​

5.15、字节格式

        SDA 线上的每个字节长度必须为 8 位。每次可传输字节的数目是不受限制的。每个字节必须跟随 一个应答位。数据传输从最高位开始。

5.16、应答信号（ACK）

        ● 每8位字节后都跟一个应答信号。该应答信号为接收方发到I2C总线的低电平。主机产生

一个额外的 相关应答时钟脉冲信号。

        ● 寻址匹配的从机必须在接收到每个字节后产生一个ACK应答信号。

        ● 发送应答信号的设备必须在应答时钟脉冲期间将SDA拉低，并使其在应答时钟脉冲高电平的期间保持低电平。

        ● 主机接收方在从机发出最后一个字节时生成一个无应答（NACK）信号以告知从机结束数据发送。

        在这种情况下，主机接收方必须在第九个时钟脉冲期间使数据线为高表示无应答。主机将产生一个STOP 信号或重复 START 信号。

        ● 主机发送START信号后，首先接收的是从机地址字节。第一个字节的前7位是从机地址，第8位是读 /写位。当R/W 是“1”时，选择读操作；是“0”时，选择写操作。

        ● FZH1631 地址位为“0111000”。芯片接收到地址位后将其与自身内部的地址进行比较。如果从 主机上接收到的地址与自身的内部地址相匹配，则会在 SDA 线上输出一个应答信号。

5.18、写操作

5.18.1、字节写操作

l 命令字节

        字节写入操作命令由一个 START 信号，一个带读/写位的从机地址，一个命令字节，一个命令设 置字节和一个 STOP 信号组成。

l 显示 RAM 单个数据字节

        显示 RAM 数据字节写操作由一个 START 信号，一个带读/写位的从机地址，一个命令字节，

一 个有效寄存器地址字节，一个数据字节和一个 STOP 信号组成。

 5.18.2、显示 RAM 页写入操作

        发送 START 信号后，一个带读/写位的从机地址被发送至 I2C 总线，紧接着一个命令字节和特定 的显示 RAM 寄存器地址，该寄存器地址内容被写入内部地址指针。接着发送写入存储器内的数据， 之后地址指针自动加“1”，因此可以在接收到一个应答信号后对下一个地址进行写入操作。当内部 地址指针达到显示 RAM 的最大地址时（1/4 duty 驱动模式为 09H，1/8 duty 驱动模式为 0FH），地址指针变为 00H。

 5.19、显示 RAM 读操作

        ● 在此模式下，主机设置从机地址后读取FZH1631的数据。R/W位（=“0”）之后是一个应答位、命令字节和写入内部地址指针的寄存器地址字节。当配置完读操作的起始地址后，另一个START信号和从机地址被发送到I2C总线，紧接着是 R/W位（=“1”）。先发送数据高位。接收到应答信号后地址指针加“1”。意思就是如果芯片在地址为AN+1时发送数据，主机将读取并识别发送的 新数据字节且地址指针增加到AN+2。当内部地址指针达到显示RAM的最大地址时（1/4 duty驱动 模式为09H，1/8 duty驱动模式为0FH），地址指针变为00H。

        ● 连续地址的读周期将继续，直到主机发送一个 STOP 信号。

5.20、命令总结

l 显示数据输入命令

该命令用于 MCU 发送数据到 FZH1631 的存储器映射。

l 驱动模式命令 

l 系统模式命令 

l 帧频率命令

该命令用来选择帧频率。 

l 闪烁频率命令

该命令用来定义显示模式的闪烁频率。 

l 内部电压调整（IVA）设置命令

内部电压（VLCD）通过设置 LCD 工作电压调整命令可提供 16 种稳定电压调整选项。

5.21、工作流程图

访问程序的流程图如下所示。

l 初始化

l 显示数据读/写（地址设置)

l SEG/VLCD共用引脚和内部电压调整设置 

5.21、电源电压供应顺序

● 如果 LCD 和 VDD引脚单独供电，则强烈建议遵循供电顺序要求。

● 如果不遵循电源电压供应顺序的要求，可能会造成故障。

电源电压供应顺序要求：

        1. 上电顺序：首先开启逻辑电源电压 VDD，然后开启 LCD 驱动电压 VLCD。

        2. 关电顺序：首先关闭 LCD 驱动电压 VLCD，然后关闭逻辑电源电压 VDD。

        3. 无论 VLCD 的电压是否高于 VDD电压，电源电压供应顺序必须遵循。

6、典型应用线路与说明

当 SEG/VLCD引脚被设置为 SEG 引脚

● 1/4 占空比

● 1/8 占空比

注：

        1. 如果内部VLCD电压调整功能关闭，偏置电压由内部VDD提供。

        2. 如果内部 VLCD 电压调整功能使能，偏置电压由内部调整电压提供，该调整电压可通过 DA3～DA0 位设置。

当 SEG/VLCD引脚被设置为 VLCD引脚

        如果内部 VLCD 电压调整功能关闭，VLCD 和 VDD引脚之间必须外接电阻来决定偏置电压大小。

● 1/4 占空比

● 1/8 占空比 

        当内部 VLCD 电压调整功能使能，SEG/VLCD 共用引脚设置为 VLCD 引脚，偏置电压由内部调整电 压提供，来自于 VDD电压，通过 DA3～DA0 位设置，此时 VLCD 引脚作为输出引脚，可通过外部 MCUhost 检测 VLCD 引脚的电压。

● 1/4 占空比

● 1/8 占空比 

7、封装尺寸与外形图

7.1、SOP16 外形图与封装尺寸

7.2、SOP20 外形图与封装尺寸

7.3、SOP24 外形图与封装尺寸

7.4、SOP28 外形图与封装尺寸

审核编辑 黄宇