CH455 数码管驱动以及键盘控制芯片应用笔记

CH455是一款用于驱动数码管（LED）和矩阵键盘扫描控制芯片。能够动态驱动4位数码管或者32个LED。同时支持7x4的键盘扫描。单片机通过I2C对CH455进行读写，同时包括一个#INT中断引脚，任何一个按键按下都会触发中断，在INT引脚上产生低电平脉冲。

主要特点：

内置较大电流的驱动器，段电流达25mA，位电流达160mA
支持8x4或7x4，能够直接控制4位数码管或32个LED
能够设置8种亮度，由内部PWM驱动LED
提供低电平有效的键盘中断，提供按键释放标志位，可通过该位来判断按键是否按下和释放。
供电电压范围2.7~5V

CH455内部的显示驱动电路和按键扫描电路是独立开的，两部分电路使用相同的引脚，分时对引脚进行驱动和读取。在显示驱动中，插入键盘键值读取操作。

显示驱动

显示驱动原理与HT1612段码屏驱动原理类似，都是以SEG[n:0]和DIG[m:0]分别作为行、列，组成一个寄存器矩阵，一共(n+1)*(m+1)位数据。将单个LED要显示的状态对应写进寄存器，芯片内部电路会按照寄存器中数据进行动态扫描输出。

CH455对数码管和LED采用动态扫描驱动，顺序为DIG0~DIG3，当其中一个引脚吸入电流时，其他引脚不吸入电流。

如下图中，若硬件上将SEG0~7的公共端接到DIG0时，若要左侧共阴数码管显示0，在要在SEG0地址寄存器中写入0B00111111，即0x3F。芯片会按照寄存器的值来驱动左侧数码管显示。

寄存器地址：

键盘扫描

键盘扫描时，DIG3~DIG0引脚用于列扫描输出，SEG6~SEG0引脚带有内部下拉电阻，用于行扫描输入。在键盘扫描期间，DIG0~DIG3一次输出高电平，其余引脚输出低电平，该状态下SEG0~SEG6引脚的输出被禁止。 CH455内部带有消抖功能，连续两次判断有按键按下才会被确认。当检测到按键后，会讲按键值存储在寄存器中，并在#INT引脚上产生低电平中断。

注：当多个按键按下时，按键码较小的按键优先。

按键码格式：bit7一直为0， bit2一直为1，bit[1:0]为列扫描码，bit[5:3]为行扫描码，bit6位状态码（按键按下为1，按键松开为0，判断该位的值来判断按键是否松开）。如连接DIG2和SEG5的按键被按下，则bit[1:0]=10，bit[5:3]=101，bit6=1，有

Key = 0B01101110 （0x6E）

对应按键码如下，因为按下立即读键码寄存器是bit6=1，所以需要在按键编码上加上0x40

设置系统参数

系统参数主要包括，显示驱动电路和键盘扫描使能，7/8段模式，8阶亮度控制，sleep模式。系统参数有一个字节控制，其中bit7和bit1一直为0，bit[6:4]控制亮度显示（000为8/8，001~111为1/8~7/8亮度），bit3控制7/8模式（0为8段，1为7段），bit2为sleep模式（写1使能，可通过按键唤醒或者操作指令唤醒），bit0为使能（高电平有效）。

如需要让CH455工作在8段，最亮的情况下，则该值为0B00000001,，即0x01。

总的来说，实际上只要对6个寄存器进行操作就行。

系统参数寄存器*1
键值寄存器*1
显示驱动寄存器*4

代码实现

下列为STM32应用代码，已经验证能够稳定使用，留言询问后方可转载。

ch455.h

#ifndef __CH455_H
#define __CH455_H
#include "sys.h"typedef unsigned char   UINT8;
typedef unsigned short  UINT16; #define high    1
#define low     0/* 2线接口的连接,与实际电路有关 */
#define   CH455_SCL         PBout(4) //SCL
#define   CH455_SDA         PBout(5) //SDA/* 2线接口的位操作,与单片机有关 */
#define     CH455_SCL_SET       {CH455_SCL=1;}
#define     CH455_SCL_CLR       {CH455_SCL=0;}
#define     CH455_SCL_D_OUT     {GPIOB->CRL&=0XFFF0FFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<(4*4);}                     //  设置SCL为输出方向,对于双向I/O需切换为输出
#define     CH455_SDA_SET       {CH455_SDA=1;}
#define     CH455_SDA_CLR       {CH455_SDA=0;}
#define     CH455_SDA_IN         GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5)     //  读取SDA输入电平
#define     CH455_SDA_D_OUT     {GPIOB->CRL&=0XFF0FFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<(5*4);}   // 设置SDA为输出方向,对于双向I/O需切换为输出
#define     CH455_SDA_D_IN      {GPIOB->CRL&=0XFF0FFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<(5*4);}   // 设置SDA为输入方向,对于双向I/O需切换为输入/* ********************************************************************************************* */
// 设置系统参数命令#define CH455_BIT_ENABLE 0x01        // 开启/关闭位
#define CH455_BIT_SLEEP     0x04        // 睡眠控制位
#define CH455_BIT_7SEG      0x08        // 7段控制位
#define CH455_BIT_INTENS1   0x10        // 1级亮度
#define CH455_BIT_INTENS2   0x20        // 2级亮度
#define CH455_BIT_INTENS3   0x30        // 3级亮度
#define CH455_BIT_INTENS4   0x40        // 4级亮度
#define CH455_BIT_INTENS5   0x50        // 5级亮度
#define CH455_BIT_INTENS6   0x60        // 6级亮度
#define CH455_BIT_INTENS7   0x70        // 7级亮度
#define CH455_BIT_INTENS8   0x00        // 8级亮度#define CH455_SYSOFF     0x0400                  // 关闭显示、关闭键盘
#define CH455_SYSON         ( CH455_SYSOFF | CH455_BIT_ENABLE ) // 开启显示、键盘
#define CH455_SLEEPOFF      CH455_SYSOFF    // 关闭睡眠
#define CH455_SLEEPON       ( CH455_SYSOFF | CH455_BIT_SLEEP )  // 开启睡眠
#define CH455_7SEG_ON       ( CH455_SYSON | CH455_BIT_7SEG )    // 开启七段模式
#define CH455_8SEG_ON       ( CH455_SYSON | 0x00 )          // 开启八段模式
#define CH455_SYSON_4       ( CH455_SYSON | CH455_BIT_INTENS4 ) // 开启显示、键盘、4级亮度
#define CH455_SYSON_8       ( CH455_SYSON | CH455_BIT_INTENS8 ) // 开启显示、键盘、8级亮度// 加载字数据命令
#define CH455_DIG0      0x1400          // 数码管位0显示,需另加8位数据
#define CH455_DIG1      0x1500          // 数码管位1显示,需另加8位数据
#define CH455_DIG2      0x1600          // 数码管位2显示,需另加8位数据
#define CH455_DIG3      0x1700          // 数码管位3显示,需另加8位数据// 读取按键代码命令
#define CH455_GET_KEY   0x0700                  // 获取按键,返回按键代码// CH455接口定义
#define     CH455_I2C_ADDR      0x40            // CH455的地址
#define     CH455_I2C_MASK      0x3E            // CH455的高字节命令掩码// 对外子程序
extern void CH455_Init(void);           //初始化函数
extern  UINT8 CH455_Read( void );   // 从CH455读取按键代码
extern  void CH455_Write( UINT16 cmd ); // 向CH455发出操作命令
UINT8  CH455_I2c_RdByte( void );
void CH455_I2c_WrByte(unsigned char IIC_Byte);
void CH455_I2c_Stop();
void CH455_I2c_Start();#endif   /* CH455_H */

ch455.c

/** File:   CH455.c* Author: JiangXiaowei*/#include "ch455.h"      // 修改该文件以适应硬件环境/单片机型号等
#include "delay.h"//定义
#define I2C_DELAY 5void CH455_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟//stm32f103中PB3、PB4、PA15为JTAG引脚，若要作为普通IO口来使用的话，要禁用JTAG功能。RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);  CH455_Write( CH455_SYSON_8 );       //八段式
}/** 函数功能：IIC产生起始信号函数* 输入参数：无* 输出参数：无*/
void CH455_I2c_Start()
{CH455_SDA_D_OUT;CH455_SCL = high;   //SCL = high;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = high;   //SDA = high;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = low;    //SDA = low;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = low;    //SCL = low;DelayUs(I2C_DELAY);
}/** 函数功能：IIC产生停止信号* 输入参数：无* 输出参数：无*/
void CH455_I2c_Stop()
{CH455_SDA_D_OUT;CH455_SCL = low;     //SCL = low;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = low;     //SDA = low;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = high;    //SCL = high;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = high;    //SDA = high;DelayUs(I2C_DELAY);
}/** 函数功能：IIC发送一个字节* 输入参数：一个字节* 输出参数：无*/
void CH455_I2c_WrByte(unsigned char IIC_Byte)
{unsigned char i;CH455_SDA_D_OUT;for(i = 0; i < 8; i++){if(IIC_Byte & 0x80)CH455_SDA = high;   //SDA=high;elseCH455_SDA = low;   //SDA=low;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = high;      //SCL=high;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = low;       //SCL=low;DelayUs(I2C_DELAY);IIC_Byte<<=1;}DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = high;          //SDA=1;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = high;          //SCL=1;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = low;           //SCL=0;DelayUs(I2C_DELAY);
}unsigned char  CH455_I2c_RdByte( void )        //读一个字节数据
{    unsigned char i, bytedata;CH455_SDA_D_IN;     //将数据设置为输入模式DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SDA = 1;      //数据线拉高DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = 0;DelayUs(I2C_DELAY);for(i = 0; i < 8; i++)      //读8位数据{CH455_SCL = 1;DelayUs(I2C_DELAY);bytedata <<= 1;DelayUs(I2C_DELAY);bytedata |= (CH455_SDA_IN);DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = 0;DelayUs(I2C_DELAY);}CH455_SDA_D_OUT;            //数据线设置回输出模式CH455_SDA = high;          //SDA=1;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = high;          //SCL=1;DelayUs(I2C_DELAY);CH455_SCL = low;           //SCL=0;DelayUs(I2C_DELAY);return(bytedata);//返回数据
}void CH455_Write( UINT16 cmd ) //写命令
{CH455_I2c_Start();               //启动总线CH455_I2c_WrByte(((UINT8)(cmd>>7)&CH455_I2C_MASK)|CH455_I2C_ADDR);CH455_I2c_WrByte((UINT8)cmd);     //发送数据CH455_I2c_Stop();                 //结束总线
}UINT8 CH455_Read( void )       //读取按键
{UINT8 keycode;CH455_I2c_Start();                //启动总线CH455_I2c_WrByte((UINT8)(CH455_GET_KEY>>7)&CH455_I2C_MASK|0x01|CH455_I2C_ADDR);keycode=CH455_I2c_RdByte();      //读取数据CH455_I2c_Stop();                //结束总线return keycode;
}

main.c (部分)

//单片机头文件
#include "stm32f10x.h"//
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "exti.h"//硬件驱动
#include "Oled_IIC.h"
#include "sim800.h"
#include "ch455.h"
#include "led.h"//C库
#include <string.h>//全局变量
unsigned char usart1Len = 0;               //usart1接收的数据长度
unsigned char usart1Buf[64];                //usart1接收缓存unsigned char usart2Len = 0;               //usart2接收的数据长度
unsigned char usart2Buf[64];                //usart2接收缓存int main(void)
{unsigned char i,j;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);      //中断控制器分组设置 Delay_Init();                       //Systick初始化，用于普通的延时 OLED_Init();CH455_Init();UsartPrintf(USART1, "\r\nJiangXiaowei Design 2018-07-08 1358801713x\r\n");       //串口1打印OLED_P8x16Str(0,0,"2018-07-08");OLED_P8x16Str(0,2,"CH455 Test");while(1){        CH455_Write( CH455_SYSON );         //抗干扰，定时刷新CH455寄存器CH455_Write( CH455_DIG0 | 0XFF );switch((CH455_Read()/8)%8)    {case 0:OLED_P8x16Str(0,4,"0x00 Stop      ");break;case 1:OLED_P8x16Str(0,4,"0x01 Head   Up ");break;case 2:OLED_P8x16Str(0,4,"0x02 Head Down ");break;case 3:OLED_P8x16Str(0,4,"0x03 Foot   Up ");break;case 4:OLED_P8x16Str(0,4,"0x04 Head Down ");break;case 5:OLED_P8x16Str(0,4,"0x05 Both   Up ");break;case 6:OLED_P8x16Str(0,4,"0x00 Both Down ");break;default:;//OLED_P8x16Str(0,6,usart2Buf);}}}