VK2C21抗干扰液晶驱动芯片LCD显示驱动ICLCD驱动设计.docx

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1、-高抗干扰驱动芯片VK2C21 204/168 LCD驱动IC概述VK2C21 是一款存储器映射和多功能LCD 控制/ 驱动芯片。该芯片显示模式有80 点(204) 或128 点(168)。VK2C21 的软件配置特性使得它适用于多种LCD 应用，包括LCD模块和显示子系统。VK2V21 通过双线双向I2C 接口与大多数微处理器/微控制器进行通信。. z.-特性工作电压：2.4 5.5V内部32kHz RC振荡器Bias：1/3 或1/4；Duty：1/4 或1/8带电压跟随器的内部LCD偏置发生器I2C接口两个可选LCD 帧频率：80Hz 或160Hz应用领域电表水表气表热能表家用电器游戏机

2、. z.-多达8 位RAM 用来存储显示数据机. z.-16显示模式：204模式：20SEGs和4s168 模式：16 SEGs 和8 s多种闪烁模式读 /写地址自动增加内建 16 级 VLCD电压调整电路低功耗提供 VLCD 引脚用来调整 LCD工作电压采用硅栅极 CMOS制造工艺封装类型：20/24/28 SOP, 16 NSOP 和chip消费类电子产品. z.-Rev.1.0012017-08-16. z.-方框图. z.-VSSPower_onreset. z.-. z.-SDASCLI2CControllerInternalRCOscillator8DisplayRAM16*8bi

3、tsTiminggeneratorColumn/Segmentdriveroutput034/SEG07/SEG3. z.-VDDVLCDInternalvoltageadjustmentOP4ROP3ROP2LCDVoltageSelectorSegmentdriveroutputSEG4. z.-. z.-ROP1SEG19. z.-RLCD biasgeneratorRev.1.0022017-08-16. z.-引脚图VDD128SEG19/VLCDSDA227SEG18VDD124SEG19/VLCDSCL326SEG17SDA223SEG18VSS425SEG16SCL322SEG

4、150524SEG15VSS421SEG141623SEG140520SEG132722SEG131619SEG123821SEG122718SEG114/SEG0920SEG113817SEG105/SEG11019SEG104/SEG0916SEG76/SEG21118SEG95/SEG11015SEG67/SEG31217SEG86/SEG21114SEG5SEG41316SEG77/SEG31213SEG4SEG51415SEG6. z.-VK2C21B24SOP-AVK2C21A28SOP-A. z.-VDD120SEG19/VLCDSDA219SEG18VDD116SEG19/VL

5、CDSCL318SEG13SDA215SEG14VSS417SEG12SCL314SEG130516SEG11VSS413SEG121615SEG1005127/SEG32714SEG516116/SEG23813SEG427105/SEG14/SEG09127/SEG33894/SEG05/SEG110116/SEG2. z.-VK2C21D16NSOP-AVK2C21C20SOP-A. z.-VSS SCL SDA VDD VCCA2 VLCD SEG19 SEG18 SEG17 SEG16 SEG15COB Pad 图SEG14 SEG13 SEG12 SEG110 1 2 3SEG10

6、 SEG9 SEG8 SEG7 SEG6 SEG5 SEG47/SEG3 6/SEG2 5/SEG1 4/SEG0芯片尺寸：12001846m2注：1. 在PCB 布局中，IC 基板应连接到VSS。2.VDD (Pad29) 和VCCA2 (Pad28) 必须绑定在一起。3.VLCD (Pad27) 和SEG19 (Pad26) 必须绑定在一起。. z.-COB Pad 坐标单位：m. z.-编号名称*Y编号名称*Y1VSS-423.6819.917SEG10426.1-8252N.C.-251.74351.43518SEG11502279.59930-502134.75219SEG12502

7、364.59941-50249.75220SEG13502449.59952-502-35.24821SEG14502534.59963-502-120.24822SEG15426.4819.974/SEG0-426.4-82523SEG16341.4819.985/SEG1-341.4-82524SEG17256.4819.996/SEG2-256.4-82525SEG18171.4819.9107/SEG3-171.4-82526SEG1986.4819.911SEG4-83.9-82527VLCD1.4819.912SEG51.1-82528VCCA2-83.6819.913SEG686

8、.1-82529VDD-168.6819.914SEG7171.1-82530SDA-253.6819.915SEG8256.1-82531SCL-338.6819.916SEG9341.1-825. z.-引脚说明引脚名称类型说明SDAI/OI2C接口串行数据输入/输出SCLII2C接口串行时钟输入VDD正电源电压VSS负电源电压，地VLCD对于有VLCD引脚封装的芯片，在VLCD引脚和VDD引脚之间连接一个外部电阻，该电阻用来决定VLCD 引脚的偏置电压。内部电压调整功能除能。内部电压调整功能可用来调整VLCD电压。如果VLCD引脚作为电压检测引脚，则外部电源不适用于VLCD 引脚。对于有

9、VLCD引脚封装的芯片，可通过外部单片机检测VLCD引脚的电压和编程调整内部电压VLCD 引脚电压。03OLCD 输出4/SEG07/SEG3OLCD /SEG 复用驱动输出SEG4SEG19OLCD SEG 输出内部连接简图极限参数电源供应电压.VSS0.3VVSS+6.5V端口输入电压.VSS0.3VVDD+0.3V储存温度.-55C+150C工作温度.-40C+85C注: 这里只强调额定功率，超过极限参数所规定的*围将对芯片造成损害，无法预期芯片在上述标示*围外的工作状态，而且若长期在标示*围外的条件下工作，可能影响芯片的可靠性。. z.-. z.-直流电气特性VSS = 0V；VDD

10、= 2.45.5V；Ta=-4085C. z.-符号参数测试条件最小典型最大单位VDD条件VDD工作电压2.45.5VVLCD工作电压VDDVIDD工作电流3V无负载，VLCD=VDD，1/3bias，fLCD=80Hz，LCD 显示开启，内部系统振荡器开启，DA0DA3 设置为“0000”1827A5V2540AIDD1工作电流3V无负载，VLCD=VDD，1/3 biasfLCD=80Hz，LCD显示关闭，内部系统振荡器开启，DA0DA3 设置为“0000”25A5V410AISTB静态电流3V无负载，VLCD=VDD，LCD 显示关闭，内部系统振荡器关闭1A5V2AVIH高电平输入电压S

11、DA，SCL0.7VDDVDDVVIL低电平输入电压SDA，SCL00.3VDDVIIL输入漏电流VIN = VSS 或VDD-11AIOL低电平输出电流3VVOL=0.4V，SDA引脚3mA5V6mAIOL1LCD 灌电流3VVLCD=3V，VOL=0.3V250400A5VVLCD=5V，VOL=0.5V500800AIOH1LCD 源电流3VVLCD=3V，VOH=2.7V-140-230A5VVLCD=5V，VOH=4.5V-300-500AIOL2LCD SEG 灌电流3VVLCD=3V，VOL=0.3V250400A5VVLCD=5V，VOL=0.5V500800AIOH2LCD

12、SEG 源电流3VVLCD=3V，VOH=2.7V-140-230A5VVLCD=5V，VOH=4.5V-300-500A. z.-. z.-交流电气特性VSS = 0V；VDD = 2.45.5V；Ta=-4085C. z.-符号参数测试条件最小典型最大单位VDD条件fLCD1LCD 帧频率4V1/4 duty，Ta=25C728088HzfLCD2LCD 帧频率4V1/4 duty，Ta=25C144160176HzfLCD3LCD 帧频率4V1/4 duty，Ta=- 40 +85C5280124HzfLCD4LCD 帧频率4V1/4 duty，Ta=-40 +85C104160248H

13、ztOFFVDD 关闭时间VDD 下降到0V20mstSRVDD 转换速率0.05V/ms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。交流电气特性 I2C 接口符号参数条件VDD=2.4V 5.5VVDD=3.0V 5.5V单位最小最大最小最大fSCL时钟频率100400kHztBUF总线空闲时间在此期间总线必须保持空闲直到新的传输开始4.71.3s

14、tHD:STAStart 状态保持时间此周期后，产生第一个时钟脉冲40.6stLOWSCL低电平时间4.71.3stHIGHSCL高电平时间40.6stSU:STAStart 状态设置时间仅与重复发送的START信号有关4.70.6stHD:DAT数据保持时间00nstSU:DAT数据设置时间250100nstRSDA和SCL上升时间注10.3stFSDA和SCL下降时间注0.30.3stSU:STOStop 状态设置时间40.6stAA有效时钟输出时间3.50.9stSP输入滤波时间常数(SDA和SCL引脚)噪声抑制时间10050ns注：这些参数都是周期性采样测试结果，并非100% 测试所得

15、。. z.-时序图I2C 时序图SDASCLSDA OUT上电复位时序图. z.-功能说明上电复位上电后，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/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引脚的检测开关除能。帧频率设为80Hz。闪烁功能除能。上电后，应避免1ms内I2C总线上有数据传输，以完成复位动作。显示存储器 RAM 结构VK2C21具有168位静态RAM用于储存LCD显

16、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数据内容直接映射到LCD上。RAM第1列的SEGs与其对应的0一起工作。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1、2和3分时复用。RAM数据与LCD 模式映射关系如下：输出3210输出3210地址SEG1SEG000HSEG3SEG201HSEG5SEG402HSEG7SEG603HSEG9SEG804HSEG11SEG1005HSEG13SEG1206HSEG15SEG1407HSEG17SEG1608HSEG19SEG1809HD7D6D5D4D3D2D1D0数据204 显示模式

17、的RAM 映射. z.-输出7/ SEG36/ SEG25/ SEG14/ SEG03210地址SEG400HSEG501HSEG602HSEG703HSEG804HSEG905HSEG1006HSEG1107HSEG1208HSEG1309HSEG140AHSEG150BHSEG160CHSEG170DHSEG180EHSEG190FHD7D6D5D4D3D2D1D0数据168 显示模式的RAM 映射. z.-D7D6D5D4D3D2D1D0LED7LED6LED5LED4LED3LED2LED1LED0LCDMSBLSB. z.-LEDI2C接口显示数据传输格式系统振荡器内部振荡器为内部逻

18、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。LCD Bias 发生器LCD全压(VOP)来自(VLCDVSS)。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。. z.-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：. z.-0VLCDVLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3State1(on)LCDsegm

19、ent. z.-VSS. z.-1VLCDVLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3State2(off). z.-VSSVLCD. z.-2VLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3. z.-VSSVLCD. z.-3VLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3. z.-VSSVLCD. z.-SEGnVLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3. z.-VSSVLCD. z.-SEGn+1VLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3. z.-VSSVLCD. z.-SEGn+2VLCD-Vop/3VLCD-2Vop/3. z.-VSSVLCD. z.-SEGn+3VLCD-Vop/3VLCD-2

20、Vop/3. z.-VSS. z.-注：tLCD =1/fLCD1/4duty和1/3bias驱动模式波形图(VOP=VLCD-VSS). z.-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：. z.-0VLCDVLCD-Vop/4VLCD-2Vop/4LCDsegment. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-1VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-2VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-

21、3VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-4VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-5VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-6VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-7VLCD-2Vop/4. z.-VLCD-3Vop/4VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-SEGnVLCD- 2Vop/4VLCD-3Vop/4. z.-VSSVLCDVLCD-Vop/4.

22、 z.-SEGn+1VLCD- 2Vop/4VLCD-3Vop/4. z.-VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-SEGn+2VLCD- 2Vop/4VLCD-3Vop/4. z.-VSSVLCDVLCD-Vop/4. z.-SEGn+3VLCD- 2Vop/4VLCD-3Vop/4. z.-VSS. z.-注：tLCD=1/fLCD1/8duty和1/4bias驱动模式波形图(VOP=VLCD-VSS). z.-SEG 驱动输出LCD驱动模块包含20个SEG输出SEG0SEG19或16个SEG输出SEG4SEG19，这些SEG应直接与LCD 面板相连。根据复用信号和显示锁存器内的数据产

23、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。驱动输出LCD 驱动块包含4 个输出(03) 或8 个输出(07)，这些应直接与LCD面板相连。根据所选的LCD驱动模式产生输出信号。如果使用的数量少于4或8时，则未使用的输出应保持开路状态。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。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

24、表所示：闪烁模式工作模式比值闪烁频率(Hz)00闪烁关闭1fSYS/16384Hz22fSYS/32768Hz13fSYS/65536Hz0.5帧频率VK2C21 提供两种帧频率，可通过模式设置命令选择是80Hz 还是160Hz。. z.-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：VDD4 位可编程模拟开关和VLCD输出电压的关系如下表所示：BiasDA3DA01/31/4备注00H1.000VDD1.000VDD默认值01H0.944VDD0.957VDD02H0.894VD

25、D0.918VDD03H0.849VDD0.882VDD04H0.808VDD0.849VDD05H0.771VDD0.818VDD06H0.738VDD0.789VDD07H0.707VDD0.763VDD08H0.678VDD0.738VDD09H0.652VDD0.714VDD0AH0.628VDD0.692VDD0BH0.605VDD0.672VDD0CH0.584VDD0.652VDD0DH0.565VDD0.634VDD0EH0.547VDD0.616VDD0FH0.529VDD0.600VDD. z.-I2C 串行接口该芯片支持I2C 串行接口，可在不同的IC 或模块中进行双向双

26、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4.7K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。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：SDASCL. z.-Data linestable;DatavalidChange ofdataallowed. z.-START和STOP 信号在SCL=1 期间，若SDA 从高变为低，表示为START信号。

27、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*些方面，START信号和重复START(Sr)信号在功能上是相同的。. z.-SDASCLSDASCL. z.-STARTconditionSTOPcondition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。S

28、DASCL. z.-应答信号每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。. z.-DataOutputbyTransmitterDataOutptubyReceiverSCLFromMasterSnotacknowledgeacknowledge12789. z.-. z.-ST