引言

           在现代电子显示系统中，LED驱动芯片扮演着核心角色。CXLE88171作为一款集成了键盘扫描接口的恒流LED驱动控制专用电路，凭借其高性能、高可靠性和灵活的可配置性，广泛应用于各类段码LED显示屏中。本文将深入解析CXLE88171的技术特性、工作原理、指令系统、电气参数及典型应用电路，为工程师和电子爱好者提供全面的参考。

一、芯片概述

         CXLE88171采用功率CMOS工艺制造，内部集成MCU数字接口、数据锁存器、高压LED驱动电路和键盘扫描模块。其封装形式为SOP32，适用于多种LED显示场景，支持11段×7位至14段×4位的灵活显示模式。芯片具备优异的恒流输出特性，通道间电流误差不超过±3%，芯片间误差不超过±6%，确保显示均匀性。

二、主要特性

▲显示模式多样：支持11×7、12×6、13×5、14×4等多种段位组合。

▲恒流驱动：SEG端口最大输出电压可达VDD-1V，支持8级软件可调辉度。

▲键盘扫描功能：提供10×3矩阵键盘扫描接口，自动完成键值采集。

▲通信接口：支持四线串行通信（CLK, STB, DIN, DOUT），兼容多种MCU。

▲内置RC振荡器：频率为450kHz±5%，无需外接晶振。

▲封装与电源：SOP32封装，工作电压5V±10%，内置上电复位电路。

三、管脚功能详解

符号

管脚名称

管脚号

说明

DOUT

数据输出

2

在时钟下降沿输出串行数据，从低位开始。 N管开漏输出。如果DIN和DOUT使用同一类电平，可以和DIN短接作DIN/DOUT复用。

DIN

数据输入

3

在时钟上升沿输入串行数据，从低位开始。如果DIN 和DOUT 使用同一类电平， 可以和 DOUT短接作DIN/DOUT复用。

CLK

时钟输入

4

在上升沿读取串行数据，下降沿输出数据

STB

片选输入

5

在上升或下降沿初始化串行接口，随后等待接收指令。STB 为低后的第一个字节作为指令，当处理指令时，当前其它处理被终止。当STB 为高时，CLK 被忽略

NC

NC

1、13

内部未连线

K1～K3

键扫数据输入

6～8

输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存

SGE1/KS1～ SEG8/KS8

输出（段）

10～12 14～18

段恒流输出（也用作键扫描）,p管开漏输出

SEG9~SEG11

输出（段）

19-21

段恒流输出，P管开漏输出

GRID1～ GRID4

输出（位）

27～32

位输出，N管开漏输出

SEG12/DRID7 ～ SEG14/GRID5

输出（段/位）

22～24

段/位复用输出,只能选段或位输出

VDD

逻辑电源

9、25

5V±10%

GND

逻辑地

26、29、32

接系统地

▲  注意：DOUT口输出数据时为N管开漏输出，在读键的时候需要外接1K-10K的上拉电阻,如图(1)所示。本
公司推荐10K的上拉电阻。DOUT在时钟的下降沿控制N管的动作，此时读数不稳定，可以参考图（6），
在时钟的上升沿时读数才稳定。

CXLE88171的32个管脚包括电源、地、段/位输出、键扫输入和通信接口。其中：

▲SEG1~SEG11：恒流输出，用于驱动LED段码，P管开漏输出。

▲GRID1~GRID7：位输出，N管开漏输出，用于扫描显示位。

▲K1~K3：键扫数据输入，配合SEG/KS复用口实现10×3键盘矩阵。

▲DIN/DOUT：支持数据复用，需外接10kΩ上拉电阻以确保读键稳定性。

四、显示与键扫寄存器结构

       芯片内部包含14字节显示寄存器，地址从00H至0DH，每位对应一个LED段码。数据写入需按照从低地址到高地址、从低位到高位的顺序进行。键扫数据寄存器共5字节（BYTE1~BYTE5），每字节包含6个有效键值位，支持多键检测与组合键识别，但需注意同一K线下的键才能构成组合键。

4.2.键扫描和键扫数据寄存器
键扫矩阵为10×3bit，如图(3)所示：

        键扫数据储存地址如图(4)所示。发读键命令后，开始依次读取按键数据BYTE1—BYTE5字节，读数据
从低位开始，其中B6和B7位为无效位，此时芯片输出为0。芯片K和KS引脚对应的按键按下时，相对应的
字节内的BIT为1。

▲注意：1、CXLE88171最多可以读5个字节，不允许多读。
2、读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE5读取，不可跨字节读。例如：硬件上的K2与KS10对应按
键按下时，此时想要读到此按键数据，必须需要读到第5个字节的第4BIT位，才可读出数据；
当K1与KS10，K2与KS10，K3与KS10三个按键同时按下时，此时BYTE5所读数据的B3，B4，B5位均为1（BYTE5 
= #38H）。
3、组合键只能是同一个KS，不同的K引脚才能做组合键；同一个K与不同的KS引脚不可以做成组合
键使用。

五、指令系统详解

       如果在指令或数据传输时STB被置为高电平，串行通讯被初始化，并且正在传送的指令或数据无效（之
前传送的指令或数据保持有效）。
CXLE88171通过四条指令实现功能配置：

5.1.显示模式设置命令（B7B6=00）：设置段与位的数量，执行后显示关闭，需重新开启。

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

功能

说明

0

1

无关项，填 0

0

0

数据读写模式设置

写数据到显示寄存器

0

1

1

0

读键扫数据

0

1

0

地址增加模式设置

地址自动增加

0

1

1

固定地址

0

1

0

测试模式设置
（内部使用）

普通模式

0

1

1

测试模式

5.3.地址设置命令（B7B6=11）：设置显示寄存器的起始地址。

5.4.显示控制命令（B7B6=10）：控制显示开关及恒流比例（1/16至14/16可调）。

六、串行通信时序

        数据在CLK上升沿输入，下降沿输出。STB为片选信号，其下降沿标志指令开始。读键时需在CLK第8个上升沿后等待至少1μs再读取数据，以确保稳定性。支持地址自动加一和固定地址两种数据传输模式，适应不同应用需求。

▲注意：读取数据时，从串行时钟CLK 的第8 个上升沿开始设置指令到CLK 下降沿读数据之间需要一个等
待时间Twait(最小1μS)。

七、显示与按键应用实例

7.1.共阴数码管驱动:以GRID1为例，若显示数字“0”，需在00H地址写入3FH（二进制00111111），对应SEG1~SEG6高电平、SEG7低电平。

图7给出共阴数码管的连接示意图，如果让该数码管显示“0”，那你需要在GRID1为低电平的时候让
SEG1，SEG2，SEG3，SEG4，SEG5，SEG6为高电平，SEG7为低电平。
查看图（2）显示地址表格，只需在00H地址单元里面写数据3FH就可以让数码管显示“0”。

7.2.共阳数码管驱动:需在多个GRID地址单元分别写入段码数据，例如00H、02H等地址写01H，其余写00H。

        图8给出共阳数码管的连接示意图，如果让该数码管显示“0”，那你需要在GRID1，GRID2，GRID3，GRID4，
GRID5，GRID6为低电平的时候让SEG1为高电平，在GRID7为低电平的时候让SEG1为低电平。要向地址单元00H，
02H，04H，06H，08H，0AH里面分别写数据01H，其余的地址单元全部写数据00H。

7.3.按键检测:键扫由芯片自动完成，用户只需按时序读取键值。若多个按键同时按下，键值寄存器中将同时标记多个位为“1”。

    键扫描由CXLE88171自动完成，不受用户控制，用户只需要按照时序读键值。完成一次键扫需要2个显示
周期，一个显示周期大概需要T=8×500us，在 8MS先后按下了2个不同的按键，2次读到的键值都是先按下
的那个按键的键值。
按照图（9）用示波器观察SEG1/KS1和SEG2/KS2的输出键扫波形，见图（10）。

IC在键盘扫描时候SEGn/KSn的波形：

Tdisp和IC工作的振荡频率有关， 500us仅供参考，以实际测量为准。
一般情况下使用图（11），可以满足按键设计的要求。

当S1被按下的时候，在第1个字节的B0读到“1”。如果多个按键被按下，将会读到多个“1”，当S2，
S3被按下的时候，可以在第1个字节的B1，B3读到“1”。
▲注意：复合键使用注意事项：
SEG1/KS1-SEG10/KS10是显示和按键扫描复用的。以图（12）为例子，显示需要D1亮，D2灭，需要让SEG1
为“1”，  SEG2为“0”状态，如果S1，S2同时被按下，相当于SEG1，SEG2被短路，这时D1，D2都被点亮。

解决方案：
1、在硬件上，可以将需要同时按下的键设置在不同的K线上面如图（13）所示。

2、在SEG1—SEG N上面串联电阻如图（14）所示，电阻的阻值应选在510欧姆，太大会造成按键的失效，
太小可能不能解决显示干扰的问题。

3、或者串联二极管如图（15）所示。

7.4.应用时串行数据的传输

7.4.1)地址自动加一模式
        使用地址自动加1模式，设置地址实际上是设置传送的数据流存放的起始地址。起始地址命令字发送完
毕，“STB”不需要置高紧跟着传数据，最多14BYTE，数据传送完毕才将“STB”置高。

Command1: 显示模式设置命令
Command2: 数据读写设置命令
Command3: 显示地址设置命令
Data1～n: 显示数据，以Command3指定的地址为起始地址(最多14 bytes)
Command4: 显示控制命令
7.4.2)固定地址模式
使用固定地址模式，设置地址其实际上是设置需要传送的1BYTE数据存放的地址。地址发送完毕，“STB”
不需要置高，紧跟着传1BYTE数据，数据传送完毕才将“STB”置高。然后重新设置第2个数据需要存放的地
址，最多14BYTE数据传送完毕，“STB”置高。

Command1: 显示模式设置命令
Command2: 数据读写设置命令
Command3: 显示地址设置命令，设置显示地址1
Data1:   显示数据1，存入Command3指定的地址单元
Command4: 显示地址设置命令，设置显示地址2
Data2:   显示数据2，存入Command4指定的地址单元
Command5: 显示控制命令
7.4.3)读按键时序

Command1: 读按键命令
Data1～5: 读取的按键数据
7.4.4)程序设计

7.4.4.1)采用地址自动加一模式的程序流程图：

7.4.4.2)采用固定地址的程序设计流程图：

八、恒流控制与散热设计

        CXLE88171的恒流输出在VDS＜4V时保持稳定，输出电流典型值为35mA。实际功耗需满足：

PD(act)=IDD​×VDD​+IOUT​×VDS​×Duty×11

需确保实际功耗小于最大允许功耗，并通过热设计控制芯片温升。
8.1.恒流控制电路
CXLE88171支持恒流驱动应用，以便能在高端的显示驱动中加以应用。
1． 通道间的最大电流误差小于±3℅，而芯片间的最大电流误差小于±6℅。
2． 恒流线性区域工作时，必须保证 SEG 管脚与 GND 压差小于 4V 条件下。
3． 另外，当负载端电压（VDS）变化时，其输出电流的稳定性不受影响，如下图所示：

封装散热功率（PD）
       封装的最大散热功率是由公式：

来决定的
当11个通道完全打开时,实际功耗为：

实际功耗必须小于最大功耗,即 为了保持输出的最大电
流与恒流比的关系为:

其中 Tj 为 IC 的工作温度，Ta 为环境温度，V 为稳流输出端口电压，Duty 为恒流比 14/16，
DSRth（j-a）为封装的热阻。

九、典型应用电路

9.1.共阴连接方案:SEG口接LED阳极，GRID口接阴极，配合MCU通过DIN、CLK、STB进行通信，DOUT可复用为输入。

9.2.共阳连接方案:需反向配置电平，并在SEG口串联510Ω电阻或二极管防止显示干扰。

▲注意：1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近CXLE88171芯片放置，加强滤波效果。
2、连接在DIN、DOUT、CLK、STB通讯口上四个100P电容可以降低对通讯口的干扰。
3、因蓝光数码管的导通压降压约为3V，因此CXLE88171供电应选用5V。
4、为使芯片进入恒流线性工作区域，请确保SEG通道与GND压降小于4V。

9.3.PCB布局建议

▲VDD与GND间滤波电容应靠近芯片。

▲通信线并联100pF电容以抑制干扰。

▲蓝光LED需5V供电以保证压降需求。

十、电气参数与时序特性

▲工作电压：4.5V~5.5V

▲恒流输出：28mA~40mA（SEG口）

▲最大时钟频率：1MHz

▲时序要求：CLK脉宽≥400ns，STB脉宽≥1μs，数据建立/保持时间≥100ns
10.1.极限参数（Ta = 25℃, Vss = 0 V）

十一、结语

        CXLE88171以其高度集成、灵活配置和稳定可靠的性能，成为段码LED显示与键盘扫描应用的理想选择。通过合理的电路设计与软件控制，可广泛应用于工业控制、仪器仪表、消费电子等领域。本文提供的技术解析与应用指南，希望能为您的项目开发提供有力支持。

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