CH451L

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CH451手册 １ 数码管驱动及键盘控制芯片CH451 手册 版本：4D http://wch.cn 1、概述 CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。CH451 内 置RC 振荡电路，可以动态驱动8位数码管或者64只LED 发光管，具有BCD 译码、闪烁、移位等功能； 同时还可以进行64 键的键盘扫描；CH451 通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供 上电复位和看门狗等监控功能。 2、特点 2.1. 显示驱动

• 内置大电流驱动级，段电流不小于25mA，字电流不小于150mA。
• 动态显示扫描控制，直接驱动8位数码管或者64只发光管LED。
• 可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式。
• 各数码管数字独立闪烁控制。
• 任意段位寻址，独立控制各个LED或者各数码管的各个段的亮与灭。
• 通过占空比设定提供16级亮度控制。
• 支持段电流上限调整，可以省去所有限流电阻。
• 扫描极限控制，支持1到8个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。 2.2. 键盘控制
• 内置64 键键盘控制器，基于8×8矩阵键盘扫描。
• 内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路。
• 键盘中断，低电平有效输出。
• 提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。 2.3. 其它
• 高速的4线串行接口，支持多片级联，时钟速度从0 到10MHz。
• 串行接口中的DIN和DCLK信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚。
• 完全内置时钟振荡电路，不需要外接晶体或者阻容振荡。 DIG [7-0] SEG [7-0] RST# RST DOUT DCLK LOAD DIN CH451 外围芯片 (虚线可选) 单片机 MCU 等 8 位 数码管 或 64只 发光管 8×8 矩阵 64键键盘

CH451手册 ２

• 内置上电复位和看门狗Watch-Dog，提供高电平有效和低电平有效复位输出。
• 支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。
• 支持3V～5V电源电压。
• 提供SOP28 和DIP24S两种无铅封装，兼容RoHS。
• 引脚及功能基本兼容4线接口方式的CH452 芯片。 3、封装 封装形式 宽度 引脚间距 封装说明 订货型号 SOP28 7.62mm 300mil 1.27mm 50mil 标准的28脚贴片 CH451S DIP24S 7.62mm 300mil 2.54mm 100mil 窄24脚双列直插 CH451L 4、引脚 SOP28 的引脚号 DIP24S 的引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 23 2 VCC 电源 正电源端，持续电流不小于200mA 9 15 GND 电源 公共接地端，持续电流不小于200mA 25 4 LOAD 输入 串行接口的数据加载，内置上拉电阻 26 5 DIN 输入 串行接口的数据输入，内置上拉电阻 27 6 DCLK 输入 串行接口的数据时钟，内置上拉电阻 同时用于看门狗的清除输入 24 3 DOUT 输出 串行接口的数据输出和键盘中断 22～15 1、 24～18 SEG7 ～SEG0 三态输出 及输入 数码管的段驱动，高电平有效， 键盘扫描输入，高电平有效，内置下拉 1～8 7～14 DIG7 ～DIG0 输出 数码管的字驱动，低电平有效， 键盘扫描输出，高电平有效 12 16 RST 输出 上电复位和看门狗复位，高电平有效 13 不支持 RST# 输出 上电复位和看门狗复位，低电平有效 28 不支持 RSTI 输入 外部手工复位输入， 高电平有效，内置下拉电阻 14 不支持 ADJ 输入 段电流上限调整，内置强下拉电阻 11 不支持 CLKO 输出 内部系统时钟输出 10 不支持 GND 电源 建议接GND 不支持 17 NC. 空脚 未使用，禁止连接 5、功能说明

CH451手册 ３ 5.1. 一般说明 本手册中的数据，以B 结尾的为二进制数，以H 结尾的为十六进制数，否则为十进制数，标注 为x 的位表示该位可以是任意值。 CH451 是一个多功能外围芯片，通过可以级联的4 线串行接口与单片机、DSP、微处理器等交换 数据。CH451 包含三个功能：数码管显示驱动、键盘扫描控制、μP 监控，三个功能之间相互独立， 单片机可以通过操作命令分别启用、关闭、设定CH451的任何一个功能。CH451 的串行接口是由硬件 实现的，单片机可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而绝不会降低CH451 的工作效率。 5.2. 显示驱动 CH451对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为DIG0至DIG7，当其中一个引脚吸入电流时， 其它引脚则不吸入电流。CH451内部具有大电流驱动级，可以直接驱动0.5 英寸至2 英寸的共阴数码 管，段驱动引脚SEG6～SEG0 分别对应数码管的段G～段A，段驱动引脚SEG7 对应数码管的小数点， 字驱动引脚DIG7～DIG0 分别连接8 个数码管的阴极；CH451 也可以连接8×8 矩阵的发光二级管LED 阵列或者64 个独立发光管；CH451 还可以通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管 支持大尺寸的数码管。 CH451支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为1 时，唯一的 数码管DIG0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限设定为8 时，8 个数码 管DIG7～DIG0各得到1/8的动态驱动时间；当扫描极限设定为4 时，4 个数码管DIG3～DIG0各得到 1/4 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流将比扫描极限为8 时增加一倍，所以降低扫描极 限可以提高数码管的显示亮度。 CH451 将分配给每个数码管的显示驱动时间进一步细分为16等份，通过设定显示占空比支持16 级亮度控制。占空比的值从1/16 至16/16，占空比越大，数码管的平均驱动电流越大，显示亮度也 就越高，但占空比与显示亮度之间是非线性关系。 CH451内部具有8个8位的数据寄存器，用于保存8个字数据，分别对应于CH451 所驱动的8 个 数码管或者8 组每组8个的发光二极管。CH451支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右 循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中，闪烁控制 的属性不会随数据移动。 CH451默认情况下工作于不译码方式，此时8 个数据寄存器中字数据的位7～位0分别对应8个 数码管的小数点和段G～段A，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位唯一地对应一个发光二 级管。当数据位为1时，对应的数码管的段或者发光管就会点亮；当数据位为0 时，则对应的数码管 的段或者发光管就会熄灭。例如，第三个数据寄存器的位0 为1，所以对应的第三个数码管的段A点 亮。通过设定，CH451还可以工作于BCD译码方式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出 二进制数BCD码，由CH451将其译码后直接驱动数码管显示对应的字符。BCD 译码方式是指对数据寄 存器中字数据的位4～位0进行BCD译码，控制段驱动引脚SEG6～SEG0的输出，对应于数码管的段G～ 段A，同时用字数据的位7 控制段驱动引脚SEG7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据的位6 和 位5 不影响BCD译码。下表为数据寄存器中字数据的位4～位0 进行BCD 译码后，所对应的段G～段 A 以及数码管显示的字符。参考下表，如果需要在数码管上显示字符0，只要置入数据0xx00000B 或 者00H；需要显示字符0.（0带小数点），只要置入数据1xx00000B或者80H；类似地，数据1xx01000B 或者88H 对应于字符8.（8带小数点）；数据0xx10011B或者13H对应于字符=；数据0xx11010B或者 1AH 对应于字符.（小数点）；数据0xx10000B 或者10H 对应于字符 （空格，数码管没有显示）。 位4～位0 段G～段A 显示的字符 位4～位0 段G～段A 显示的字符 00000B 0111111B 0 10000B 0000000B 空格 00001B 0000110B 1 10001B 1000110B -| -1 或加号 00010B 1011011B 2 10010B 1000000B - 负号减号 00011B 1001111B 3 10011B 1000001B = 等于号 00100B 1100110B 4 10100B 0111001B [ 左方括号 00101B 1101101B 5 10101B 0001111B ] 右方括号

CH451手册 ４ 00110B 1111101B 6 10110B 0001000B _ 下划线 00111B 0000111B 7 10111B 1110110B H 01000B 1111111B 8 11000B 0111000B L 01001B 1101111B 9 11001B 1110011B P 01010B 1110111B A 11010B 0000000B . 小数点 01011B 1111100B b 其余值 0000000B 空格 01100B 1011000B c 01101B 1011110B d 01110B 1111001B E 01111B 1110001B F 下图是CH451的段驱动引脚SEG7～SEG0 的内部电路简图。 下图是CH451的字驱动引脚DIG7～DIG0的内部电路简图。 5.3. 键盘扫描

CH451手册 ５ CH451 的键盘扫描功能支持8×8 矩阵的64 键键盘。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚用于列 扫描输出，SEG7～SEG0 引脚都带有内部下拉电阻，用于行扫描输入；当启用键盘扫描功能后，DOUT 引脚的功能由串行接口的数据输出变为键盘中断以及数据输出。 CH451 定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚按照DIG0 至DIG7 的顺序依次输出高电平，其余7个引脚输出低电平；SEG7～SEG0引脚的输出被禁止，当没有 键被按下时，SEG7～SEG0都被下拉为低电平；当有键被按下时，例如连接DIG3与SEG4的键被按下， 则当DIG3 输出高电平时SEG4检测到高电平；为了防止因为按键抖动或者外界干扰而产生误码，CH451 实行两次扫描，只有当两次键盘扫描的结果相同时，按键才会被确认有效。如果CH451检测到有效的 按键，则记录下该按键代码，并通过DOUT 引脚产生低电平有效的键盘中断，此时单片机可以通过串 行接口读取按键代码；在没有检测到新的有效按键之前，CH451 不再产生任何键盘中断。CH451 不支 持组合键，也就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按下；如果多个键同时按下，那么按键 代码较小的按键优先。 CH451 所提供的按键代码为7 位，位2～位0 是列扫描码，位5～位3 是行扫描码，位6 是状态 码（键按下为1，键释放为0）。例如，连接DIG3与SEG4的键被按下，则按键代码是1100011B或者 63H，键被释放后，按键代码通常是0100011B 或者23H，其中，对应DIG3 的列扫描码为011B，对应 SEG4 的行扫描码为100B。单片机可以在任何时候读取按键代码，但一般在CH451 检测到有效按键而 产生键盘中断时读取按键代码，此时按键代码的位6总是1，另外，如果需要了解按键何时释放，单 片机可以通过查询方式定期读取按键代码，直到按键代码的位6 为0。 下表是连接在DIG7～DIG0与SEG7～SEG0之间的键被按下时，CH451所提供的按键代码。这些按 键代码具有一定的规律，如果需要键被释放时的按键代码，则将表中的按键代码的位6 置0，也就是 将表中的按键代码减去40H。 按键代码 DIG7 DIG6 DIG5 DIG4 DIG3 DIG2 DIG1 DIG0 SEG0 47H 46H 45H 44H 43H 42H 41H 40H SEG1 4FH 4EH 4DH 4CH 4BH 4AH 49H 48H SEG2 57H 56H 55H 54H 53H 52H 51H 50H SEG3 5FH 5EH 5DH 5CH 5BH 5AH 59H 58H SEG4 67H 66H 65H 64H 63H 62H 61H 60H SEG5 6FH 6EH 6DH 6CH 6BH 6AH 69H 68H SEG6 77H 76H 75H 74H 73H 72H 71H 70H SEG7 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 5.4. μP监控 CH451提供的μP监控包括上电复位和看门狗Watch-Dog。单片机、DSP、微处理器的复位输入引 脚可以根据需要直接连接到CH451的RST引脚或者RST#引脚，当CH451通电或者看门狗溢出时，RST 引脚输出高电平有效的复位脉冲信号，RST#引脚输出低电平有效的复位脉冲信号。CH451的上电复位 脉冲信号同时作用于CH451芯片的内部电路，而看门狗复位脉冲信号不会对CH451芯片的内部电路起 作用。 CH451 的上电复位是指上电过程（从断电状态变为正常供电状态的过程）中产生的复位脉冲。为 了减少CH451驱动大电流而产生的电源干扰，在设计印制电路板PCB时，应该紧靠CH451芯片，在正 负电源之间并联一组电源退耦电容，包括至少一个容量不小于0.1uF的独石或者瓷片电容和一个容量 不小于100uF的电解电容。 CH451 在启用看门狗功能后，只要清除输入引脚DCLK的电平没有变化，看门狗计时器就会计时， 当计满溢出周期时，就会产生看门狗复位脉冲信号。为了避免计时溢出而产生复位信号，单片机应该 定期变化DCLK 的电平，及时清除看门狗的计时。CH451 的看门狗计时可以被下述的任何一个操作清 除：上电复位、RSTI引脚的手工复位、DCLK 从低变为高、DCLK从高变为低等。启用看门狗功能后， 当单片机程序失控而使DCLK的电平长时间保持不变时，CH451 就会输出看门狗复位脉冲信号。

CH451手册 ６ 5.5. 串行接口 下面是框图。 CH451具有硬件实现的高速4线串行接口，包括4 个信号线：串行数据输入线DIN、串行数据时 钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。其中，DIN、DCLK、LOAD 是带上拉的输入 信号线，默认是高电平；DOUT 在未启用键盘扫描功能时作为串行数据输出线，在启用键盘扫描功能 后作为键盘中断和数据输出线，默认是高电平。 DIN 用于提供串行数据，高电平表示位数据1，低电平表示位数据0，串行数据输入的顺序是低 位在前，高位在后。另外，在CH451 上电复位后，单片机必须在DCLK 输出串行时钟之前，先在DIN 上输出一个低电平脉冲（由高电平变为低电平再恢复为高电平），通知CH451 使能4 线串行接口。 DCLK 用于提供串行时钟，CH451在其上升沿从DIN 输入数据，在其下降沿从DOUT输出数据。CH451 内部具有12位移位寄存器，在DCLK的上升沿，DIN上的位数据被移入移位寄存器的最高位寄存器， 以此类推，原次低位数据移入最低位寄存器，在该上升沿后的第一个下降沿，原次低位数据从DOUT 输出。CH451允许DCLK引脚的串行时钟频率大于10MHz，从而可以实现高速串行输入输出。 LOAD 用于加载串行数据，CH451在其上升沿加载移位寄存器中的12位数据，作为操作命令分析 并处理。也就是说，LOAD的上升沿是串行数据帧的帧完成标志，此时无论移位寄存器中的12位数据 是否有效，CH451都会将其当作操作命令。 由于CH451 只在LOAD 的上升沿加载命令数据并处理，所以单片机不能将LOAD 信号线用于其它 用途，但是DIN 和DCLK 可以用于其它用途。当单片机I/O 引脚资源紧张时，CH451 只需要独占使用

CH451手册 ７ LOAD 信号线，DIN和DCLK信号线可以与其它接口电路共用。 单片机向CH451输出串行数据的过程是（不是唯一的过程，可以有很多变化）： ① 输出一位数据，即向DIN输出最低位数据B0，并向DCLK输出低电平脉冲（从高电平变为低 电平再恢复为高电平），其中包括一个上升沿使CH451 输入位数据； ② 以同样的方式，输出位数据B1～B11； ③ 向LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使CH451 加载串行数据。 其中，^代表DCLK的上升沿，↑代表LOAD的上升沿，B0～B11 分别代表1位数据，如果是字符0 或1 则对应 DIN 输入的位数据，如果是字符 L 或 H 则对应 DOUT 输出的位数据 0 或 1。例如， ↑H^H^L^L^L^H^H^表示先向CH451发送了一组4位的串行数据0111B，然后接收了一组7 位的串行数 据1100011B。 在未启用键盘扫描功能时，DOUT用于输出串行数据，移位寄存器中的最低位数据总是在DCLK的 下降沿出现在DOUT 引脚。CH451 支持无限制的级联，只要3 根信号线就可以连接多个CH451 芯片。 其中，所有CH451的DCLK并联后连接单片机的DCLK输出，所有CH451 的LOAD并联后连接单片机的 LOAD 输出，后级CH451的DIN连接前级CH451的DOUT输出，最前级CH451的DIN 连接单片机的DIN 输出。级联电路中，单片机每次输出的串行数据必须是单个CH451的串行数据的位数乘以级联的级数。 例如，CH451 的串行数据是12 位，如果3 个CH451 进行级联，则单片机每次输出的数据位数必须是 36 位，依次是后级CH451的命令数据、中级CH451 的命令数据、前级CH451 的命令数据。 上图是在未启用键盘扫描功能时，单片机通过串行接口向CH451发送12位数据的波形示意图， 数据是001000000001B，LOAD的低电平脉冲可以更宽，图中以虚线表示。 当启用键盘扫描功能后，DOUT 用于键盘中断和数据输出，默认是高电平。当CH451 检测到有效 按键时，DOUT输出低电平有效的键盘中断；单片机被中断后，发出读取按键代码命令，CH451在LOAD 的上升沿后从DOUT输出7位按键代码的最高位；单片机继续输出串行时钟，在DCLK的每个下降沿， CH451依次从DOUT输出7位按键代码的剩余6 位，顺序是高位在前，低位在后；7 位按键代码输出完 毕后，无论DCLK 如何变化，CH451都将DOUT恢复为默认的高电平。参考下图，单片机从CH451获得 按键代码的过程是： ① 输出一位数据，即向DIN输出读取按键代码命令的最低位数据B0，并向DCLK输出低电平脉

CH451手册 ８ ② 以同样的方式，输出读取按键代码命令的位数据B1～B11； ③ 向LOAD 输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使CH451 加载串行数据，CH451 分析出是读 取按键代码命令，立即在DOUT输出按键代码的最高位数据K6； ④ 读取一位数据，即从DOUT输入按键代码的最高位数据K6，并向DCLK输出低电平脉冲； ⑤ 以同样的方式，输入按键代码的位数据K5～K0。 实际上，CH451的读取按键代码命令只有位数据B8～B11是有效的，所以单片机不必发出读取按 即先向CH451 发出读取按键代码命令0111xxxxxxxxB，然后从DOUT 接收按键代码1100011B。上图是 单片机向CH451 发送命令并接收按键代码的波形示意图，MCU 是指单片机的工作状态。 6、操作命令 CH451 的操作命令均为12位，下表列出了CH451的各个操作命令所对应的12位串行数据。其中， 标注为x 的位表示该位可以是任意值；标有名称的位表示该位在CH451芯片内部具有相应的寄存器， 其数据根据操作命令的不同而变化。 操作命令 位11 位10 位9 位8 位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0 空操作 0 0 0 0 x x x x x x x x 段位寻址清0 0 0 0 1 1 0 BIT_ADDR 段位寻址置1 0 0 0 1 1 1 BIT_ADDR 芯片内部复位 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 进入睡眠状态 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 设定辅助参数 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 LMTC 字数据左移 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 字数据右移 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 字数据左循环 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 字数据右循环 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 设定系统参数 0 1 0 0 0 0 0 CKHF DPLR WDOG KEYB DISP 设定显示参数 0 1 0 1 MODE LIMIT INTENSITY 设定闪烁控制 0 1 1 0 D7S D6S D5S D4S D3S D2S D1S D0S 加载字数据0 1 0 0 0 DIG_DATA， DIG0 对应的字数据 加载字数据1 1 0 0 1 DIG_DATA， DIG1 对应的字数据 加载字数据2 1 0 1 0 DIG_DATA， DIG2 对应的字数据 加载字数据3 1 0 1 1 DIG_DATA， DIG3 对应的字数据 加载字数据4 1 1 0 0 DIG_DATA， DIG4 对应的字数据 加载字数据5 1 1 0 1 DIG_DATA， DIG5 对应的字数据 加载字数据6 1 1 1 0 DIG_DATA， DIG6 对应的字数据 加载字数据7 1 1 1 1 DIG_DATA， DIG7 对应的字数据 读取按键代码 0 1 1 1 x x x x x x x x 6.1. 空操作：0000xxxxxxxxB 空操作命令不对CH451产生任何影响。该命令可以在多个CH451级联的应用中，透过前级CH451 向后级CH451发送操作命令而不影响前级的状态。例如，要将操作命令001000000001B发送给两级级 联电路中的后级CH451（后级CH451 的DIN 连接前级CH451 的DOUT），只要在该命令后添加空操作命 那么，该操作命令将经过前级CH451 到达后级CH451，而空操作命令留给了前级CH451。另外，为了 在不影响CH451的前提下变化DCLK以清除看门狗计时，也可以发送空操作命令，在非级联的应用中，

CH451手册 ９ 6.2. 段位寻址清0：000110[BIT_ADDR]B 段位寻址清0 命令用于将指定地址的发光管（或者数码管的指定段或者小数点）熄灭，该命令 一次只能熄灭指定地址的一个发光管，并且完全不影响其它发光管的状态。段位寻址的编址顺序请参 考下面的矩阵编址表。例如，命令数据000110111010B表示将编址为3AH 的发光管熄灭。 矩阵编址 DIG7 DIG6 DIG5 DIG4 DIG3 DIG2 DIG1 DIG0 SEG0 38H 30H 28H 20H 18H 10H 08H 00H SEG1 39H 31H 29H 21H 19H 11H 09H 01H SEG2 3AH 32H 2AH 22H 1AH 12H 0AH 02H SEG3 3BH 33H 2BH 23H 1BH 13H 0BH 03H SEG4 3CH 34H 2CH 24H 1CH 14H 0CH 04H SEG5 3DH 35H 2DH 25H 1DH 15H 0DH 05H SEG6 3EH 36H 2EH 26H 1EH 16H 0EH 06H SEG7 3FH 37H 2FH 27H 1FH 17H 0FH 07H 6.3. 段位寻址置1：000111[BIT_ADDR]B 段位寻址置1 命令用于将指定地址的发光管（或者数码管的指定段或者小数点）点亮，该命令 一次只能点亮指定地址的一个发光管，并且完全不影响其它发光管的状态。段位寻址的编址顺序请参 考矩阵编址表。例如，命令数据000111000110B 表示将编址为06H 的发光管点亮。 6.4. 芯片内部复位：001000000001B 内部复位命令将CH451的各个寄存器和各种参数复位到默认的状态。芯片上电时，CH451总是被 复位，此时各个寄存器均复位为0，各种参数均恢复为默认值。 6.5. 进入睡眠状态：001000000010B 进入睡眠状态命令使CH451 暂停显示驱动和键盘扫描，并进入低功耗睡眠状态，从而可以节约 电能。执行该命令之前，应该先用设定系统参数命令关闭CH451的显示驱动使能和按键扫描使能，并 且执行该命令本身必须在20uS之内完成，发出命令后DCLK引脚必须保持不变。 处于低功耗睡眠状态中的CH451 可以被下述两种事件中的任何一种唤醒，第一种事件是检测到 SEG3～SEG0上的按键，有效按键代码是40H 到5FH；第二种事件是接收到单片机发出的操作命令（通 常是空操作命令），或者检测到DCLK引脚的状态变化。睡眠和唤醒操作本身不会影响CH451 的工作状 6.6. 设定辅助参数：00101010000[LMTC]B 设定辅助参数命令用于设定CH451 的辅助参数：段电流限制LMTC。默认情况下，段输出电流没 有上限，实际短路电流可达80mA以上，当设定LMTC段电流限制为1 后，CH451内部会将SEG段输出 电流限制在30mA 之内，从而可以去掉段驱动引脚与数码管之间的8 只串接限流电阻。 6.7. 字数据左移：001100000000B 字数据左移命令将CH451 的字数据左移一次，即从DIG0向DIG7 移动一位，然后最右边的DIG0 补进数据00H。例如，在数码管DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数据左移命令，显示变为 6.8. 字数据右移：001100000010B 字数据右移命令将CH451 的字数据右移一次，即从DIG7向DIG0 移动一位，然后最左边的DIG7 补进数据00H。例如，在数码管DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数据右移命令，显示变为 6.9. 字数据左循环：001100000001B 字数据左循环命令将CH451 的字数据左循环一次，即从DIG0 向DIG7 移动一位，然后最右边的

CH451手册 １０ DIG0 补进原DIG7 的数据。例如，在数码管DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数据左循环命 令，显示变为“76543218”。 6.10. 字数据右循环：001100000011B 字数据右循环命令将CH451 的字数据右循环一次，即从DIG7 向DIG0 移动一位，然后最左边的 DIG7 补进原DIG0 的数据。例如，在数码管DIG7～DIG0 显示“87654321”时，执行字数据右循环命 令，显示变为“18765432”。 6.11. 设定系统参数：0100000[CKHF][DPLR][WDOG][KEYB][DISP]B 设定系统参数命令用于设定CH451的系统级参数：输出高频时钟CKHF（选择快速闪烁），字驱动 输出极性DPLR（选择DIG字驱动输出极性：0=低电平有效；1=高电平有效），看门狗使能WDOG，键盘 扫描使能KEYB，显示驱动使能DISP。各个参数均通过1 位数据控制，将相应的数据位置为1 则启用 该功能，否则关闭该功能（默认值）。例如，命令数据010000000011B 表示选择低频时钟、关闭看门 狗的功能、启用键盘扫描的功能、启用显示扫描驱动的功能、字驱动为低电平有效。 6.12. 设定显示参数：0101[MODE][LIMIT][INTENSITY]B 设定显示参数命令用于设定 CH451 的显示参数：译码方式 MODE，扫描极限 LIMIT，显示亮度 INTENSITY。译码方式MODE通过1位数据控制，置1 时选择BCD 译码方式，置0 时选择不译码方式（默 认值）。扫描极限LIMIT通过3位数据控制，数据001B～111B和000B分别设定扫描极限为1～7 和8 （默认值）。显示亮度INTENSITY通过4位数据控制，数据0001B～1111B和0000B 分别设定显示驱动 占空比为1/16～15/16 和16/16（默认值）。例如，命令数据010101110000B 表示选择不译码方式、 扫描极限为7、显示驱动占空比为16/16；命令数据010110001010B 表示选择BCD 译码方式、扫描极 限为8、显示驱动占空比为10/16。 6.13. 设定闪烁控制：0110[D7S][D6S][D5S][D4S][D3S][D2S][D1S][D0S]B 设定闪烁控制命令用于设定CH451 的闪烁显示属性：D7S～D0S 分别对应于8 个字驱动DIG7～ DIG0。闪烁属性D7S～D0S 分别通过1 位数据控制，将相应的数据位置为1 则使能闪烁显示，否则为 正常显示，不闪烁（默认值）。例如，命令数据011000100001B表示设定数码管DIG5 和DIG0 闪烁显 示，其余数码管正常显示，不闪烁。 6.14. 加载字数据：1[DIG_ADDR][DIG_DATA]B 加载字数据命令用于将字数据DIG_DATA 写入DIG_ADDR指定地址的数据寄存器中。DIG_ADDR 通 过3 位数据指定数据寄存器的地址，数据000B～111B 分别指定地址0～7，对应于DIG0～DIG7 引脚 驱动的8 个数码管。DIG_DATA 是8 位的字数据。例如，命令数据100001111001B 表示将字数据79H 写入第 1 个数据寄存器，如果是不译码方式，则 DIG0 引脚驱动的数码管将显示 E；命令数据 110010001000B 表示将字数据88H 写入第5 个数据寄存器，如果是BCD 译码方式，则DIG4 引脚驱动 的数码管将显示8.。 6.15. 读取按键代码：0111xxxxxxxxB 读取按键代码命令用于获得CH451 最近检测到的有效按键的按键代码。该命令是唯一的具有数 据返回的命令，CH451从DOUT引脚输出按键代码，按键代码总是7 位数据，最高位是状态码，位5～ 位0 是扫描码。读取按键代码命令的位数据B0～B7 可以是任意值，所以单片机可以将该操作命令缩 短为4 位数据B8～B11。例如，CH451 检测到有效按键并中断，按键代码是5EH，简化描述1^1^1^0^ ↑H^L^H^H^H^H^L^表示先向CH451 发出读取按键代码命令0111xxxxxxxxB，然后从DOUT 获得按键代 码5EH。 7、参数

CH451手册 １１ 7.1. 绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏） 名称 参数说明 最小值 最大值 单位 TA 工作时的环境温度 -40 85 ℃ TS 储存时的环境温度 -55 125 ℃ VCC 电源电压（VCC接电源，GND 接地） -0.5 6.0 V VIO 输入或者输出引脚上的电压 -0.5 VCC+0.5 V IMdig 单个DIG引脚的连续驱动电流 0 180 mA IMseg 单个SEG引脚的连续驱动电流 0 30 mA IMall 所有SEG引脚的连续驱动电流的总和 0 200 mA 7.2. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 VCC 电源电压 2.8 5 5.3 V ICC 电源电流 0.5 80 150 mA VILseg SEG引脚低电平输入电压 -0.5 0.5 V VIHseg SEG引脚高电平输入电压 1.8 VCC+0.5 V VIL 其余引脚低电平输入电压 -0.5 0.8 V VIH 其余引脚高电平输入电压 2.0 VCC+0.5 V VOLdig DIG引脚低电平输出电压（-150mA） 0.8 V VOHdig DIG引脚高电平输出电压（4mA） 4.2 V VOLseg SEG引脚低电平输出电压（-10mA） 0.8 V VOHseg SEG引脚高电平输出电压（25mA） 4.2 V VOL 其余引脚低电平输出电压（-4mA） 0.5 V VOH 其余引脚高电平输出电压（4mA） 4.5 V VOHdo DOUT引脚高电平输出电压（1mA） 4.2 V IDN1 SEG引脚的下拉输入电流 -25 -45 -200 uA IDN0 RSTI引脚的下拉输入电流 -60 -120 -200 uA IUP1 带上拉的输入端的输入电流 15 50 300 uA IUP2 DIN引脚的上拉输入电流 50 100 200 uA RDN 下拉电阻的阻值（非线性等同值） 40 80 160 KΩ VR 上电复位的默认电压门限 2.4 2.6 2.8 V 7.3. 内部时序参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，参考附图）

CH451手册 １２ 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 CKHF=0 150 250 400 KHz FCLKO CLKO引脚输出的时钟频率 CKHF=1 5 8 12 MHz TPR 上电检测产生的复位脉冲宽度 100 200 400 mS TWR 看门狗溢出产生的复位脉冲宽度 50 83 140 mS TWP 看门狗溢出的周期 300 550 930 mS TDP 显示扫描周期（TWD*扫描极限） 2.5 4 6.5 mS FSP 闪烁显示的频率 0.4 0.7 1.1 Hz TKS 键盘扫描间隔，按键响应时间 25 42 70 mS 7.4. 接口时序参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，参考附图） （注：本表计量单位都是纳秒即10 秒，未注明最大值则理论值可以无穷大） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 TIS DIN数据输入的建立时间 25 nS TIH DIN数据输入的保持时间 10 nS TCL DCLK时钟信号的低电平宽度 50 nS TCH DCLK时钟信号的高电平宽度 50 nS TCF LOAD上升沿之前DCLK稳定时间 25 nS TCB LOAD上升沿之后DCLK稳定时间 25 nS TLL LOAD加载信号的低电平宽度 100 nS TLH LOAD加载信号的高电平宽度 100 nS TOL LOAD上升沿后DOUT输出延时 2 25 nS TOC DCLK下降沿后DOUT输出延时 2 25 nS TE DCLK、LOAD上升或者下降时间 0 15 nS 8、应用 8.1. 连接单片机（下图）

CH451手册 １３ CH451 通过串行接口与单片机相连接。U2（CH451S）向单片机U1（51 系列89C2051）提供复位 信号RESET 和系统时钟信号SCLK，如果要求定时精确，单片机也可以用晶振获得系统时钟信号。电 容C2 和C3 布置于U2 的电源引脚附近，用于电源退耦，减少驱动大电流产生的干扰。当不需要键盘 功能时，还可以省去KEY 信号线，只使用DCLK、DIN、LOAD 三个信号线；当使用键盘功能时，CH451 的DOUT 引脚的KEY 信号线可以连接到单片机的中断输入引脚，如果连接到普通I/O 引脚，那么应该 使用查询方式确定CH451是否检测到有效按键。 由于标准MCS51 单片机的部分I/O 引脚是弱上拉的准双向口，所以在与CH451 进行远距离连接 的电路中，建议对DIN、DCLK、LOAD加上拉电阻以减少干扰，上拉电阻的阻值可以是1KΩ到10KΩ， 近距离无需上拉电阻，距离越远则阻值应该越小。 8.2. 驱动数码管（上图） CH451 可以动态驱动8个共阴数码管，所有数码管的相同段引脚（段A～段G 以及小数点）并联 后通过串接的限流电阻R1 连接CH451 的段驱动引脚SEG0～SEG7，各数码管的阴极分别由CH451 的 DIG0～DIG7 引脚进行驱动。 如果启用了CH451 的段电流限制LMTC 功能，那么段限流电阻R1 可以省掉；否则，需要为段驱 动引脚串接电阻R1，用以限制和均衡各个段的驱动电流。串接限流电阻R1的阻值越大则段驱动电流

CH451手册 １４ 越小，数码管的显示亮度越低，R1的阻值一般在60Ω至1KΩ之间，在其它条件相同的情况下，应该 优先选择较大的阻值。在5V电源电压下，串接200Ω电阻通常对应段电流13mA。 在数码管的面板布局上，建议数码管从左到右的顺序是N1靠左边，N8靠右边，以便匹配字左右 移动命令和字左右循环移动命令。 有关驱动大尺寸数码管以及驱动共阳数码管的电路请参考CH452 芯片的数据手册。 8.3. 8×8键盘扫描（下图） CH451 具有64键的键盘扫描功能，如果应用中只需要很少的按键，则可以在8×8 矩阵中任意去 掉不用的按键。为了防止键被按下后在SEG信号线与DIG 信号线之间形成短路，影响显示，一般应该 在CH451 的DIG0～DIG7引脚与键盘矩阵之间串接限流电阻R2，其阻值可以从1KΩ至5KΩ。 8.4. 完整的应用例子（下图） 图中，单片机U2通过CH451驱动8个共阴数码管显示，并同时扫描64个按键。由于某些数码管 在较高工作电压时存在反向漏电现象，容易被CH451误认为是某个按键一直按下，所以建议使用二级

CH451手册 １５ 管D1-D8 防止数码管反向漏电，并提高键盘扫描时SEG0～SEG7 输入信号的电平，确保键盘扫描更可 靠。当电源电压较低时（例如VCC=3.3V），这些二级管应该去掉以避免影响显示亮度。 8.5. 多片级联应用 当数码管多于8个时，可以采用多个CH451进行驱动。多个CH451与单片机的连接方式有两种方 案：一是并联，单片机为每个CH451提供一根独立的LOAD信号线，但DIN和DCLK信号线同时提供给 所有的CH451，也就是说，各个LOAD 信号线相当于各个CH451 的片选线；二是串联，单片机将DCLK 和LOAD 信号线同时提供给所有的CH451，单片机只提供DIN 给最前级的CH451，而后级CH451的DIN 连接到前级CH451 的DOUT引脚。 对于远距离传输或单片机驱动多个CH451引脚的实际应用，需要确保公共地线的低阻可靠连接， 并且可能需要考虑单片机I/O引脚的驱动能力，必要时可以增加信号缓冲驱动电路。 8.5.1. 并联应用（下图）

CH451手册 １６ 图中以并行级联方式驱动24 只数码管，U8（51 系列单片机）向所有的CH451 提供一组共用的 DIN 和DCLK 信号，并且向各个CH451 分别提供一根LOAD 信号线。需要对U9 进行操作时，单片机可 以通过DIN和DCLK输出串行数据，然后通过LD1向U9输出加载信号使其执行操作，而U10 和U11没 有收到LOAD 信号，所以不操作。并联方式下，每一个CH451 都可以启用键盘功能，并且操作过程比 串联方式简单。 8.5.2. 串联应用（下图） 图中以串行级联方式驱动发光二极管LED点阵，U3（PIC 系列单片机）通过DIN1、DCLK和LOAD 三根信号线控制所有的CH451。参考16×16 布局图，4 个8×8 发光管阵列L1～L4 组成16×16的点 阵模块，如果要显示一个汉字，只要将32字节的点阵数据通过8次48位的加载字数据命令送给CH451 就可以了。因为是4 个CH451 级联，所以每个操作命令都必须是48 位数据，依次是U7、U6、U5 和 U4 的命令数据，最后由LOAD信号线输出上升沿通知所有的CH451加载各自的命令数据。串联方式下， CH451 的级联数量没有限制，并且只占用3 个I/O 引脚，其中DIN 和DCLK 还可以与其它接口电路共 用，缺点是只有最后一级的CH451可以启用键盘功能，操作过程比并联方式复杂。

CH451手册 １７ 8.6. 设定段电流大小 除了通过设定辅助参数命令启用段电流限制LMTC 功能，CH451 还支持外部的段电流上限调整。 段电流上限调整的引脚ADJ在芯片内部接有强下拉电阻，如果芯片外部悬空ADJ 引脚，则默认的段电

CH451手册 １８ 流上限可达80mA，所以应用电路中需要在段驱动引脚SEG7～SEG0与数码管之间串接一组限流电阻R1。 在某些PCB面积和元器件体积受到限制的特定应用中，CH451 也可以不用串接限流电阻R1，而是通过 一个电阻Rseg 设定段电流的上限，然后由CH451 的段驱动引脚直接连接数码管或者其它负载。 电阻Rseg 应该跨接在CH451的ADJ引脚与正电源VCC之间，该电阻与CH451内部的下拉电阻对 VCC 进行分压，在ADJ引脚产生段电流上限的控制电压。控制电压的有效范围是0V至VCC减去1V即 4V，当控制电压从0V 逐步调整到4V 时，段电流上限将从默认的80mA 逐步调整到0mA，并且基本上 是呈线性减小。在5V电源电压下通过CH451直接驱动数码管，段电流上限与电阻Rseg之间的对应关 系可以参考下表。 Rseg 的阻值 1KΩ 1.5KΩ 2KΩ 2.5KΩ 3KΩ 5KΩ 不连接 段电流上限 1mA 4mA 15mA 25mA 35mA 50mA 80mA 需要特别注意的是，启用段电流限制LMTC功能，或者去掉串接的限流电流R1，电源电压减去发 光管压降后的剩余电压将全部落在CH451 芯片上，这样就使得CH451 的功耗大幅度增加，甚至导致 CH451过热而损坏。所以，一般情况下，应该尽量使用串接限流电阻的方法限制段驱动电流。如果某 些应用有必要通过段电流限制LMTC或者电阻Rseg限制段驱动电流，那么从降低CH451功耗的角度考 虑，应该尽可能降低CH451的电源电压。 8.7. 手工复位 CH451 内置了上电复位功能，可以通过RST 和RST#引脚向单片机提供上电复位信号。在CH451 正常工作期间，RSTI 引脚可以用于手工复位输入，当RSTI 输入高电平时，CH451 芯片被复位，同时 RST 和RST#也向外部电路输出复位信号。 RSTI 引脚对噪声特别敏感，为了减少外界干扰，建议在RSTI引脚与地GND之间跨接一个电容， 容量在100pF至5000pF之间，尤其是将RSTI连接到仪器面板作为手工复位输入时，必须跨接该电容。 如果不需要手工复位，那么可以将RSTI引脚直接短接到GND。 8.8. 抗干扰（重要） 由于CH451驱动数码管或者LED的电流较大，会在电源上产生较大的毛刺电压，所以如果电源线 或者地线的PCB布线不合理，将有可能影响单片机或者CH451 的稳定性。尤其在使用CH451 的上电复 位和看门狗等监控功能时，特别要考虑大电流对CH451或者相关模拟电路的干扰。有关电源干扰的解 决措施： ①、建议使用较短的和较粗的电源线和地线，尤其当CH451 和单片机分属两块PCB 时； ②、靠近CH451在正负电源之间并联电源退耦电容，至少一只0.1uF的独石或者瓷片电容和一只 容量不小于100uF的电解电容。 对于信号线较长时的外来干扰，参考下图解决：

CH451手册 １９ ①、 在信号线的靠近CH451引脚端，增加电容C15、C16和C17，电容值可以是47pF到470pF， 电容越大，与单片机通讯接口的传输速度越慢； ②、 可选地增加电阻R12、R13和R14，电阻值可以是100Ω到470Ω； ③、 降低单片机与CH451之间的传输速度（因为增加了电阻电容）； ④、 如果是由准双向I/O引脚驱动（例如标准MCS51单片机），建议增加电阻R15、R16和R17， 电阻值可以是500Ω到10KΩ，以加强MCS-51单片机的准双向I/O引脚的上拉能力，以便在 远距离传输时保持较好的数字信号波形；信号线较短时无需上拉电阻R15、R16和R17，对于 图腾柱驱动方式的双向I/O引脚，无需上拉电阻R15、R16 和R17。 另外，对于强干扰应用环境，建议定期对CH451进行刷新：①、重新设定系统参数；②、重新设 定显示参数；③、重新设定闪烁控制；④、重新加载各个显示数据。该方法没有任何副作用。 8.9. 单片机接口程序 网站上提供了常用单片机的接口程序。