?1、概 述

FZH1631（深圳市方中禾科技）是一款標(biāo)準(zhǔn)I2C接口通訊LCD控制/驅(qū)動芯片。該芯片提供1/4占空比和1/8占空比兩種顯示模式。1/4 占空比模式最多驅(qū)動80點(diǎn)（20×4），1/8占空比模式最多驅(qū)動128點(diǎn)（16×8）。FZH1631內(nèi)置時鐘發(fā)生器、LCD偏置電壓產(chǎn)生模塊和LCD驅(qū)動電壓跟隨器以及標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口。

其主要特點(diǎn)如下：

● 工作電壓：2.4～5.5V

● 標(biāo)準(zhǔn)I2C接口

● 低功耗

● 多種閃爍模式

● 讀/寫地址自動增加

● 內(nèi)部32kHz RC振蕩器

● 16級VLCD電壓可調(diào)

● 顯示模式：

20×4模式：20 SEGs和4 COMs

16×8模式：16 SEGs和8 COMs

● 偏置電壓：1/3或1/4；占空比：1/4或1/8

● 16×8位顯示數(shù)據(jù)寄存器

● 帶電壓跟隨器的內(nèi)部LCD偏置發(fā)生器

● LCD幀頻可選：80Hz或160Hz

● 可通過外置電阻調(diào)整LCD驅(qū)動電壓

● 封裝形式：SOP16/SOP20/SOP24/SOP28

2、功能框圖及引腳說明

2.1、功能框圖

2.2、引腳排列圖

2.3、引腳說明

3、電特性

3.1、極限參數(shù)

除非另有規(guī)定，Tamb=25℃

3.2、電氣特性

3.2.1、直流參數(shù)

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

3.2.2、交流參數(shù) 1

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

注：

1. 在電源開啟/關(guān)閉期間，如果上電復(fù)位時序的條件未滿足，則內(nèi)部上電復(fù)位（POR）電路無法正常 工作。

2. 在芯片工作期間，如果 VDD電壓下降到低于規(guī)定的最小工作電壓時，必須滿足上電復(fù)位時序條件。也就是說，VDD電壓必須下降到 0V且在上升到正常工作電壓之前必須最少保持 20ms的 0V電壓。

3.2.3、交流參數(shù) 2（I2C接口）

4、時序圖

4.1、I2 C時序圖

4.2、上電復(fù)位時序圖

5、功能介紹

5.1、上電復(fù)位

上電后，芯片通過內(nèi)部上電復(fù)位電路初始化。內(nèi)部電路初始化后的狀態(tài)如下所示：

● 所有的COM/SEG輸出都設(shè)為VLCD。

● 選擇1/4 duty輸出和1/3 bias驅(qū)動模式。

● 系統(tǒng)振蕩器和LCD bias發(fā)生器都為關(guān)閉狀態(tài)。

● LCD顯示處于關(guān)閉狀態(tài)。

● 內(nèi)部電壓調(diào)整功能使能。

● SEG/VLCD共用引腳設(shè)為SEG引腳。

● VLCD引腳的檢測開關(guān)功能關(guān)閉。

● 幀頻率設(shè)為80Hz。

● 閃爍功能關(guān)閉。

上電后，應(yīng)避免 1ms內(nèi) I2C總線上有數(shù)據(jù)傳輸，以完成復(fù)位動作。

5.2、顯示存儲器—RAM結(jié)構(gòu)

FZH1631具有16×8位靜態(tài)RAM用于儲存LCD顯示數(shù)據(jù)，對其寫“1”則相對應(yīng)的LCD點(diǎn)亮，寫

“0” 則相對應(yīng)的LCD點(diǎn)滅。

RAM 數(shù)據(jù)內(nèi)容直接映射 LCD上。RAM第 1列的 SEGs與其對應(yīng)的 COM0一起工作。在復(fù)雜的 LCD應(yīng)用中，第 2列、第 3列和第 4列的 SEGs分別與其對應(yīng)的 COM1、COM2和 COM3分時復(fù)用。RAM數(shù)據(jù)與 LCD模式映射關(guān)系如下：

5.3、地址指針

通過地址指針來實(shí)現(xiàn)顯示 RAM尋址技術(shù)。該機(jī)制允許在顯示 RAM的任何位置加載單個或多個顯示數(shù)據(jù)字節(jié)。通過地址指針命令來初始化地址指針序列。

5.4、系統(tǒng)振蕩器

內(nèi)部振蕩器為內(nèi)部邏輯和 LCD驅(qū)動信號提供時序。系統(tǒng)時鐘頻率（fSYS）決定 LCD幀頻率。系統(tǒng)上電初始化期間，系統(tǒng)振蕩器將處于停止?fàn)顟B(tài)。

5.5、幀頻率

FZH1631 提供兩種幀頻率，可通過模式設(shè)置命令選擇是 80Hz還是 160Hz。

5.6、閃爍功能

該芯片包含多種閃爍模式。通過閃爍命令選擇相應(yīng)的頻率使整個顯示屏都閃爍。閃爍頻率是通過 系統(tǒng)頻率分頻得到的。系統(tǒng)頻率與閃爍頻率的比率取決于芯片的閃爍模式，如下表所示：

5.7、LCD Bias發(fā)生器

LCD全壓（VOP）來自（VLCD-VSS）。LCD電壓可通過VLCD引腳提供的電壓進(jìn)行外部溫度補(bǔ)償。1/3或 1/4偏置電壓，通過 VLCD和 VSS之間內(nèi)部連接的四個串聯(lián)電阻分壓所獲得。中間電阻可通過切換電路提供一個 1/3偏置電壓。

5.8、內(nèi)部 VLCD電壓調(diào)整

● 內(nèi)部VLCD調(diào)整模塊包含4個串聯(lián)電阻和一個4位可編程模擬開關(guān)，通過VLCD電壓調(diào)整命令可獲得16級電壓調(diào)整選項(xiàng)。

● 內(nèi)部 VLCD調(diào)整如下圖所示：

● 4 位可編程模擬開關(guān)和 VLCD輸出電壓的關(guān)系如下表所示：

5.9、SEG驅(qū)動輸出

LCD 驅(qū)動模塊包含20個 SEG輸出 SEG0～SEG19或 16個 SEG輸出 SEG4～SEG19，這些 SEG應(yīng)直接與 LCD面板相連。根據(jù)復(fù)用 COM信號和顯示鎖存器內(nèi)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生 SEG輸出信號。如果使用的 SEG數(shù)量少于 20或 16時，則未使用的 SEG輸出應(yīng)保持開路狀態(tài)。

5.10、COM驅(qū)動輸出

LCD 驅(qū)動塊包含 4個 COM輸出（COM0～COM3）或 8個 COM輸出（COM0～COM7），這些COM應(yīng)直接與LCD面板相連。根據(jù)所選的LCD驅(qū)動模式產(chǎn)生COM輸出信號。如果使用的 COM數(shù)量少于 4或 8時，則未使用的 COM輸出應(yīng)保持開路狀態(tài)。

5.11、LCD驅(qū)動模式波形

●當(dāng) LCD驅(qū)動模式選擇 1/4 duty和 1/3 bias時，其波形和 LCD顯示如下圖所示：

●當(dāng) LCD驅(qū)動模式選擇 1/8 duty和 1/4 bias時，其波形和 LCD顯示如下圖所示：

5.12、I2C串行接口

該芯片提供標(biāo)準(zhǔn)I2C串行接口，且該芯片僅作為I2C通信的從機(jī)使用。可在不同的 IC或模塊中進(jìn) 行雙向雙線通信，即一條串行數(shù)據(jù)線 SDA和一條串行時鐘線 SCL。這兩條線分別通過典型值為 4.7KΩ的上拉電阻與正電源相連。當(dāng) I2C總線空閑時，這兩條線都為高電平。與 I2C接口相連的單片機(jī)必須 為漏極開路或集電極開路輸出，以實(shí)現(xiàn) wired-or功能。僅當(dāng) I2C接口空閑時才開始數(shù)據(jù)傳輸。

5.13、數(shù)據(jù)的有效性

在 SCL=1期間，SDA腳的數(shù)據(jù)位必須保持穩(wěn)定。僅當(dāng) SCL=0時，SDA腳的電平才允許變化，如下圖所示：

5.14、START和 STOP信號

● 在SCL=1期間，若SDA從高變?yōu)榈停硎緸镾TART信號。

● 在SCL=1期間，若SDA從低變?yōu)楦撸硎緸镾TOP信號。

● START和STOP信號總由主機(jī)發(fā)出。發(fā)出START信號后，I2C總線被認(rèn)為處于忙碌狀態(tài)。發(fā)出STOP信號后，在一段時間內(nèi)I2C總線被認(rèn)為又處于空閑狀態(tài)。

● 如果發(fā)送重復(fù) START（Sr）信號而不是 STOP信號，則 I2C總線保持忙碌狀態(tài)。在某些方面，START信號和重復(fù) START（Sr）信號在功能上是相同的。

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5.15、字節(jié)格式

SDA 線上的每個字節(jié)長度必須為 8位。每次可傳輸字節(jié)的數(shù)目是不受限制的。每個字節(jié)必須跟隨 一個應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳輸從最高位開始。

5.16、應(yīng)答信號（ACK）

● 每8位字節(jié)后都跟一個應(yīng)答信號。該應(yīng)答信號為接收方發(fā)到I2C總線的低電平。主機(jī)產(chǎn)生

一個額外的 相關(guān)應(yīng)答時鐘脈沖信號。

● 尋址匹配的從機(jī)必須在接收到每個字節(jié)后產(chǎn)生一個ACK應(yīng)答信號。

● 發(fā)送應(yīng)答信號的設(shè)備必須在應(yīng)答時鐘脈沖期間將SDA拉低，并使其在應(yīng)答時鐘脈沖高電平的期間保持低電平。

● 主機(jī)接收方在從機(jī)發(fā)出最后一個字節(jié)時生成一個無應(yīng)答（NACK）信號以告知從機(jī)結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送。

在這種情況下，主機(jī)接收方必須在第九個時鐘脈沖期間使數(shù)據(jù)線為高表示無應(yīng)答。主機(jī)將產(chǎn)生一個STOP信號或重復(fù) START信號。

● 主機(jī)發(fā)送START信號后，首先接收的是從機(jī)地址字節(jié)。第一個字節(jié)的前7位是從機(jī)地址，第8位是讀 /寫位。當(dāng)R/W是“1”時，選擇讀操作；是“0”時，選擇寫操作。

● FZH1631地址位為“0111000”。芯片接收到地址位后將其與自身內(nèi)部的地址進(jìn)行比較。如果從 主機(jī)上接收到的地址與自身的內(nèi)部地址相匹配，則會在 SDA線上輸出一個應(yīng)答信號。

5.18、寫操作

5.18.1、字節(jié)寫操作

l命令字節(jié)

字節(jié)寫入操作命令由一個 START信號，一個帶讀/寫位的從機(jī)地址，一個命令字節(jié)，一個命令設(shè) 置字節(jié)和一個 STOP信號組成。

l顯示 RAM單個數(shù)據(jù)字節(jié)

顯示 RAM數(shù)據(jù)字節(jié)寫操作由一個 START信號，一個帶讀/寫位的從機(jī)地址，一個命令字節(jié)，

一 個有效寄存器地址字節(jié)，一個數(shù)據(jù)字節(jié)和一個 STOP信號組成。

5.18.2、顯示 RAM頁寫入操作

發(fā)送 START信號后，一個帶讀/寫位的從機(jī)地址被發(fā)送至 I2C總線，緊接著一個命令字節(jié)和特定 的顯示 RAM寄存器地址，該寄存器地址內(nèi)容被寫入內(nèi)部地址指針。接著發(fā)送寫入存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)， 之后地址指針自動加“1”，因此可以在接收到一個應(yīng)答信號后對下一個地址進(jìn)行寫入操作。當(dāng)內(nèi)部 地址指針達(dá)到顯示 RAM的最大地址時（1/4 duty驅(qū)動模式為 09H，1/8 duty驅(qū)動模式為 0FH），地址指針變?yōu)?00H。

5.19、顯示 RAM讀操作

● 在此模式下，主機(jī)設(shè)置從機(jī)地址后讀取FZH1631的數(shù)據(jù)。R/W位（=“0”）之后是一個應(yīng)答位、命令字節(jié)和寫入內(nèi)部地址指針的寄存器地址字節(jié)。當(dāng)配置完讀操作的起始地址后，另一個START信號和從機(jī)地址被發(fā)送到I2C總線，緊接著是 R/W位（=“1”）。先發(fā)送數(shù)據(jù)高位。接收到應(yīng)答信號后地址指針加“1”。意思就是如果芯片在地址為AN+1時發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)將讀取并識別發(fā)送的 新數(shù)據(jù)字節(jié)且地址指針增加到AN+2。當(dāng)內(nèi)部地址指針達(dá)到顯示RAM的最大地址時（1/4 duty驅(qū)動 模式為09H，1/8 duty驅(qū)動模式為0FH），地址指針變?yōu)?0H。

● 連續(xù)地址的讀周期將繼續(xù)，直到主機(jī)發(fā)送一個 STOP信號。

5.20、命令總結(jié)

l顯示數(shù)據(jù)輸入命令

該命令用于 MCU發(fā)送數(shù)據(jù)到 FZH1631的存儲器映射。

l驅(qū)動模式命令

l系統(tǒng)模式命令

l幀頻率命令

該命令用來選擇幀頻率。

l閃爍頻率命令

該命令用來定義顯示模式的閃爍頻率。

l內(nèi)部電壓調(diào)整（IVA）設(shè)置命令

內(nèi)部電壓（VLCD）通過設(shè)置 LCD工作電壓調(diào)整命令可提供 16種穩(wěn)定電壓調(diào)整選項(xiàng)。

5.21、工作流程圖

訪問程序的流程圖如下所示。

l初始化

l顯示數(shù)據(jù)讀/寫（地址設(shè)置)

l SEG/VLCD共用引腳和內(nèi)部電壓調(diào)整設(shè)置

5.21、電源電壓供應(yīng)順序

●如果 LCD和 VDD引腳單獨(dú)供電，則強(qiáng)烈建議遵循供電順序要求。

●如果不遵循電源電壓供應(yīng)順序的要求，可能會造成故障。

電源電壓供應(yīng)順序要求：

1. 上電順序：首先開啟邏輯電源電壓 VDD，然后開啟 LCD驅(qū)動電壓 VLCD。

2. 關(guān)電順序：首先關(guān)閉 LCD驅(qū)動電壓 VLCD，然后關(guān)閉邏輯電源電壓 VDD。

3. 無論 VLCD的電壓是否高于 VDD電壓，電源電壓供應(yīng)順序必須遵循。

6、典型應(yīng)用線路與說明

當(dāng) SEG/VLCD引腳被設(shè)置為 SEG引腳

● 1/4占空比

● 1/8占空比

注：

1. 如果內(nèi)部VLCD電壓調(diào)整功能關(guān)閉，偏置電壓由內(nèi)部VDD提供。

2. 如果內(nèi)部 VLCD電壓調(diào)整功能使能，偏置電壓由內(nèi)部調(diào)整電壓提供，該調(diào)整電壓可通過 DA3～DA0位設(shè)置。

當(dāng) SEG/VLCD引腳被設(shè)置為 VLCD引腳

如果內(nèi)部 VLCD電壓調(diào)整功能關(guān)閉，VLCD和 VDD引腳之間必須外接電阻來決定偏置電壓大小。

● 1/4占空比

● 1/8占空比

當(dāng)內(nèi)部 VLCD電壓調(diào)整功能使能，SEG/VLCD共用引腳設(shè)置為 VLCD引腳，偏置電壓由內(nèi)部調(diào)整電 壓提供，來自于 VDD電壓，通過 DA3～DA0位設(shè)置，此時 VLCD 引腳作為輸出引腳，可通過外部 MCUhost檢測 VLCD引腳的電壓。

● 1/4占空比

● 1/8占空比

7、封裝尺寸與外形圖

7.1、SOP16外形圖與封裝尺寸

7.2、SOP20外形圖與封裝尺寸

7.3、SOP24外形圖與封裝尺寸

7.4、SOP28外形圖與封裝尺寸

審核編輯 黃宇