LED驱动芯片FZH100，应用开发相关数据技术手册

​ 一、 概述

        FZH100 （深圳市方中禾科技）是一种带键盘扫描接口的 LED（发光二极管显示器）驱动控制专用 IC,内部集成有 MCU 数 字接口、数据锁存器、LED 驱动、键盘扫描等电路。本产品质量可靠、稳定性好、抗干扰能力强。 主要适用于家电设备(智能热水器、微波炉、洗衣机、空调、电磁炉)、机顶盒、电子称、智能电 表等数码管或 LED 显示设备。

二、 特性说明

        • 采用 CMOS 工艺

        • 多种显示模式（11 段×7 位 ～ 14 段×4 位）

        • 最大支持矩阵按键 10×1 

        • 辉度调节电路（8 级占空比可调）

        • 串行接口（CLK,STB,DIO）

        • 振荡方式：内置 RC 振荡

        • 内置上电复位电路

        • 内置数据锁存电路

        • 内置针对 LED 反偏漏电导致暗亮问题优化电路

        • 抗干扰能力强

        • 封装形式：QSOP24

三、 管脚定义：

四、管脚功能定义：

五、指令说明：

        指令用来设置显示模式和 LED 驱动器的状态。 在 STB 下降沿后由 DIO 输入的第一个字节作为指令。经过 译码,取最高 B7、B6 两位比特位以区别不同的指令。

        如果在指令或数据传输时 STB 被置为高电平,串行通讯被初始化,并且正在传送的指令或数据无效（之前传送 的指令或数据保持有效）。

        (1) 显示模式命令设置：

        该指令用来设置选择段和位的个数（4～7 位,11～14 段）。当该指令被执行时,显示被强制关闭。在 显示模式不变时,显存内的数据不会被改变,显示控制命令控制显示开关。上电时,默认显示模式为 7 位 11 段。

(2) 数据命令设置：

        该指令用来设置数据写和读,B1 和 B0 位不允许设置 01 或 11。

(3) 显示控制命令设置：

        该指令用来设置显示的开关以及显示亮度调节。共有 8 级辉度可供选择进行调节。

(4) 地址命令设置：

        该指令用来设置显示寄存器的地址。最多有效地址为 14 位(00H-0DH),如果地址设为 0EH 或更高,数据被忽 略,直到有效地址被设定。上电时,地址默认设为 00H。

六、 显示寄存器地址：

        该寄存器存储通过串行接口接收从外部器件传送到 FZH100 的数据,最多有效地址从 00H-0DH 共 14 字节单元, 分别与芯片 SGE 和 GRID 管脚对应,具体分配如下图： 写 LED 显示数据的时候,按照显示地址从低位到高位,数 据字节从低位到高位操作。

        ▲注意：芯片显示寄存器在上电瞬间其内部保存的值可能是随机不确定的,此时客户直接发送开屏命令, 将 有可能出现显示乱码。所以我司建议客户对显示寄存器进行一次上电清零操作,即上电后向 14 位显存地址 （00H-0DH）中全部写入数据 0x00。

七、 显示：

        1、驱动共阴数码管：

        图 给出共阴极数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,只需要向 00H（GRID1）地址中从低位开 始写入 0x3F 数据即可,此时 00H 对应每一个 SEG1-SEG8 的数据如下表格。

2、驱动共阳极数码管：

        图 给出共阳极数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,要向地址单元 00H(GRID1)、02H(GRID2)、 04H(GRID3)、06H(GRID4)、08H(GRID5)、0AH(GRID6)里面分别写数据 01H,其余的地址 0CH(GRID7)单元全部写数 据 00H。每一个 SEG1-SEG8 对应的数据如下表格。

        ▲注意：无论是驱动共阴极数码管还是驱动共阳极数码管,SEG 引脚只能接 LED 的阳极,GRID 只能接 LED 的阴极,不 可反接。

八、 键扫描和键扫数据寄存器：

        该芯片最大支持的键扫矩阵为 10×1bit,如下所示：        

        键扫数据储存地址如下所示,先发读按键命令后,开 始读取 5 字节的按键数据 BYTE1—BYTE5,读数据从低位开 始输出,其中 B7 和 B6 位为无效位固定输出为 0。芯片 K 和 KS 引脚对应的按键按下时,相对应的字节内的 BIT 位 为 1。

       ▲注意：1、FZH100 最多可以读 5 个字节,不允许多读。

                      2、读数据字节只能按顺序从 BYTE1-BYTE5 读取,不可跨字节读。例如：硬件上的 K1 与 KS10 对应 按键 按下时,此时想要读到此按键数据,必须需要读到第 5 个字节的第 5BIT 位,才可读出数据。

九、按键：

        （1）按键扫描：键扫描由 FZH100 自动完成,不受用户控制,用户只需要按照时序读按键值。完成一次键扫 需要 2 个显示周期,一个显示周期大概需要 T=4ms,在 8ms 内先后按下了 2 个不同的按键,2 次读到的键值都是先按 下 的那个按键的键值。

        7 位 11 段模式下,IC 在上电后芯片内部扫描 SEG1/KS1-SEG10/KS10 的波形如图

如上图可知,芯片内部按键扫描原理如下：

        芯片从 SEG1/KS1 开始逐渐扫描到 SEG10/KS10 结束,并且 SEG1/KS1-SEG8/KS8 在一

个周期内完成,SEG9/KS9-SEG10/KS10 在下一个周期内完成。在发送读按键指令时,如果SEG1/KS1-SEG10/KS10 端的按键扫描高电平通过按键引入 K1引脚中,芯片内部会识别该高电平并且在读5 个 字节的按键数据时,相应的 BIT 位会被置高。

        ▲注意： 显示周期和 IC 工作的振荡频率有关,振荡频率不完全一致,以上数据仅供参考,以实际测量为 准。

        （2）按键复用：复合按键的问题：SEG1/KS1-SEG10/KS10 是显示和按键扫描复用的。以下图为例子,显示需要 D1 亮,D2 灭,需要让 SEG1 为“0”,SEG2 为“1”状态,如果 S1,S2 同时被按下,相当于 SEG1,SEG2 被短路,这 时 D1,D2 都被点亮。

解决方案：

1、串联二极管如下图所示。

        ▲注意: 建议使用同一个 KS 不同的 K 键作为复合按键。

十、串行数据传输格式：

读取和接收 1 个 BIT 都在时钟的上升沿操作。

数据接收（写数据）

数据读取（读数据）

        ▲注意：1、读取数据时,从串行时钟 CLK 的第 8 个上升沿开始设置指令到 CLK 下降沿读数据之间需要一个等 待时间 Twait(最小 2μ S)。具体参数见时序特性表。

十一、 应用时串行数据的传输：

        （1） 地址增加模式 使用地址自动加 1 模式,设置地址实际上是设置传送的数据流存放的起始地址。起始地 址命令字发送完 毕,“STB”不需要置高紧跟着传数据,最多 14BYTE,数据传送完毕才将

“STB”置高。

Command1: 设置显示模式

Command2: 设置数据命令

Command3: 设置显示地址

Data1～ n: 传输显示数据至 Command3 地址和后面的地址内（最多 14bytes）

Command4: 显示控制命令

        （2） 固定地址模式 使用固定地址模式,设置地址其实际上是设置需要传送的 1BYTE 数据存放的地址。 地址发送完毕“, STB” 不需要置高,紧跟着传 1BYTE 数据,数据传送完毕才将“STB”置高。然后重新设置第 2 个数据需要存放的地址, 最多 14BYTE 数据传送完毕,“STB”置高。

Command1: 设置显示模式

Command2: 设置数据命令

Command3: 设置显示地址1

Data1: 传输显示数据 1 至 Command3 地址内

Command4: 设置显示地址 2 

Data2: 传输显示数据 2 至 Command4 地址内

Command5: 显示控制命令

        （3）读按键时序

Command1: 设置读按键命令

Data1～5:读取按键数据

        （4）采用地址自动加一和固定地址方式的程序设计流程图： 采用自动地址加一的程序设计流程图：

采用固定地址的程序设计流程图：

十二、应用电路：

        FZH100 驱动共阴数码屏硬件电路图

▲注意：

1、VDD、GND 之间滤波电容在 PCB 板布线应尽量靠近 FZH100 芯片放置,加强滤波效果。

2、连接 在 DIO、CLK、STB 通讯口上下拉三个 100pF 电容可以降低对通讯口的干扰。

3、因蓝光数码管的导通压降压约为 3V,因此 FZH100 供电应选用 5V。

十三、 电气参数：

极限参数（Ta = 25℃, Vss = 0V）

正常工作范围（Ta = -20 ～ +80℃,Vss = 0V）

电气特性（Ta = -20 ～ +80℃,VDD = 5V, VSS = 0V）

开关特性（Ta = -20 ～ +80℃,VDD = 5V）

时序特性（Ta = -20 ～ +80℃,VDD = 5V）

时序波形图：

十四、IC 封装示意图：

深圳市方中禾科技有限公司,集成电路生产国内知名品牌"FZH",以集成电路（IC）研发、集成电路封装、半导体测试、产业一体化的特色综合性企业，专注芯片设计开发,生产销售十余年，是一家兼具集成电路创新动力、研发能力、应用经验丰富的知名品牌公司。
公司产品涵盖LED驱动芯片、液晶屏驱动、耳机降噪芯片、模拟与数字转换器IC、电容屏驱动、触摸IC等。具体产品型号包括：触摸芯片FZH31，LED数码管驱动芯片FZH114、FZH100、FZH110、FZH119A，LCD液晶屏驱动芯片FZH1621、FZH1625，LED全彩驱动芯片FZH04、FZH09、FZH12，以及ADC模数转换芯片FZH23、FZH709等。