智能点阵显示屏HCMS-29xx/39xx及其应用

    摘要：HCMS-29xx/HCMS-39xx系列是安捷伦科技公司推出的智能LED点阵显示屏，它采用CMOS工艺制造，能够直接与微处理器和微控制器相连而无需接口电路和元件，可广泛用于医疗设备、打印机、扫描仪、复印机和消费类电子。文中介绍了HCMS-29xx/HCMS-39xx系列产品的引脚功能、内部结构和操作时序，给出了HCMS-2912与8751H的接口电路。

    关键词：LED点阵显示屏  HCMS-29xx/HCMS-39xx

1 概述

安捷伦科技公司推出的智能LED点阵显示屏HCMS-29xx/39xx系列产品为5×7点阵形式，显示屏中的每个点都可以单独编程。它不但可以显示所有的ASCII字符和Katakana字符，而且可以显示用户自定义图形。

该产品采用低功耗的CMOS工艺。它与TTL电平兼容，可以直接与微处理器和微控制器相连而无需接口电路和元件。该产品有红色、橙色、绿色等标准模块，字符高度有0.15英寸和0.20英寸两种规格，可显示四个或八个字符，该显示屏的特点是可以在水平和垂直方向灵活组合，如两块1×4可组成1×8或2×4的显示模块。显示屏内部有CMOS集成电路，数据采用串行输入方式，能支持字体编程、黑屏、多级亮度调节、睡眠模式等多种功能，可以在需要颜色选择和光线较强的场合取代液晶显示器。

在该显示产品中，HCMS-29xx系列采用5V电源供电，HCMS-39xx系列则采用3.3V电源供电，因此可以直接和许多3.3V供电的微处理器和微控制器相连，而不需要单独的5V电源和接口元件，此外，这两个系列的封装和引脚排列也相同。

图1

2 内部结构和工作原理

2.1 内部结构

该系列产品的配置字符为5×7点阵形式，每片IC上4个字符为一组。HCMS-29xx/39xx的内部结构框图如图1所示，图中每片IC主要包括160位移位寄存器（点阵寄存器）、两个带7位控制字的控制寄存器和刷新电路等。

2.2 引脚说明

2.3 工作原理

    a.复位

RST引脚的作用是初始化控制寄存器（将控制寄存器所有位均置为低电平）和置显示为睡眠模式。上电或复位后，点阵寄存器的内容是随机的，然后，RST将显示电路置为睡眠模式并显示黑屏。同时在RST的作用下使控制寄存器和控制字清零。

b.点阵寄存器

点阵寄存器可保存LED将要显示的图形数据。首先，RS置低以选择点阵寄存器，接着将CS也置为低。然后在每一个时钟上升沿将数据从DIN移入点阵寄存器，移入的数据是高电平时，相应的点被点亮。当所有160位都被移入时，CE置高。

    当CLK下降沿到来时，新的数据将被锁存到显示点阵驱动电路。待前面的数据显示完成后，再将数据装载进点阵寄存器。图2是其时序图。

    应当说明的是：当CE为高且CLK为低时，数据将被复制到控制寄存器或点阵锁存器中锁存。

c.像素图

在4字符的显示屏中，160位二进制数可由20列8行的矩阵构成。每个字符一般被定义成5×8的点阵，但8行中只有7行有LED点，第0行实际上从不显示，见图3。字符一般通过顺序方式载入，首先被载入的是最左边的数据，最后被载入的是最右边的数据。

d.控制寄存器

用户可以用软件编程的方法来修改控制寄存器的内容。该控制寄存器由两个独立的7位控制字（控制字0和控制字1）组成，由寄存器的D7位决定选择哪一个控制寄存器，D7位为L时选择控制字0，D7位为H时选择控制字1。控制字0的D0～D3位通过脉宽调制（PWM）来调整显示亮度，D4～D5位通过控制像素的峰值电流来调整显示亮度，D6位选择正常操作模式（D6=H）或睡眠模式（D6=L）。控制字1有两个功能；D0位用于选择串行/并行数据输出模式；D1位用于外部振荡器前定标。

图4

3 应用电路

图4是两个水平排列的HCMS-2912智能点阵显示屏与INTEL 8751H微处理器的接口电路。每片HCMS-2912可以显示8个字符，两片显示屏组合起来可显示16个字符。只要将第一片IC的DATAOUT连接到第二片IC的DATAIN，然后将其它控制功能的电源引脚直接连在一起就可以了。而且只需在硬件和软件配置上进行很小的修改，任一款HCMS-29xx/39xx都可由这个控制器驱动。

4 结束语

随着医疗设备、打印机、扫描仪、复印机等电子产品销量的增加，市场需要一种能够兼容3.3V微处理器以及数字电路的显示面板。HCMS-39xx系列智能点阵显示屏恰好可满足这个需求。采用3.3V工作电压能够省去一个独立的5V电源；同时，HCMS-39xx由于采用体积更小、成本更低的接口器件，从而能够简化电路设计，节约显示板面积，并可降低工作电流和功耗，因此，该系列有着5V电源芯片不能比拟的优势。