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TM1638芯片详细手册

来源：尔游网

LED驱动控制专用电路 TM1638

概述

TM1638是带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于冰箱、空调、家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。

特性说明

       

采用功率CMOS 工艺显示模式 10 段×8 位键扫描（8×3bit）

辉度调节电路（占空比8 级可调）串行接口（CLK，STB，DIO）

振荡方式：RC 振荡（450KHz+5%）内置上电复位电路采用SOP28封装

管脚定义：

K1K2K312328STB27CLK26DIO25GND24GRID1VDD4SEG1/KS15SEG2/KS26SEG3/KS37SEG4/KS48SEG5/KS59SEG6/KS610SEG7/KS711SEG8/KS812SEG913SEG1014

TM1638TOP VIEW23GRID222GRID321GRID420GRID519GRID618GND17GRID716GRID815VDD

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LED驱动控制专用电路 TM1638

管脚功能说明：

符号

DIO

管脚名称

数据输入/输出

说明

在时钟上升沿输入/输出串行数据，从低位开始；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 被忽略上升沿输入/输出串行数据。输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存

段输出（也用作键扫描）,P管开漏输出段输出，P管开漏输出位输出，N管开漏输出 5V±10% 接系统地

STB CLK K1～K3 SEG1/KS1~ SEG8/KS8 SEG9～SEG10 GRID1～GRID8

VDD GND

片选时钟输入键扫数据输入输出（段）输出（段）输出（位）逻辑电源逻辑地

▲ 注意：DIO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。本公司推荐10K的上

拉电阻。DIO在时钟的下降沿控制N管的动作，此时读数时不稳定，你可以参考图（6），在时钟的上升沿读数才时稳定。

VCC芯片内部电路10KDIOCTGND图（1）

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显示寄存器地址：该寄存器存储通过串行接口从外部器件传送到TM1638 的数据，地址从00H-0FH共16字节单元，分别与芯片SGE和GRID管脚所接的LED灯对应，分配如下图：

写LED显示数据的时候，按照从显示地址从低位到高位，从数据字节的低位到高位操作。

SEG10 SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 X

xxHL（低四位） xxHU(高四位)

xxHL(低四位) B1

xxHU（高四位） B4

GRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GRID7GRID8

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

00HL 02HL 04HL 06HL 08HL 0AHL 0CHL 0EHL

00HU 02HU 04HU 06HU 08HU 0AHU 0CHU 0EHU

01HL 03HL 05HL 07HL 09HL 0BHL 0DHL 0FHL

01HU 03HU 05HU 07HU 09HU 0BHU 0DHU 0FHU

写LED显示数据的时候，按照从低位地址到高位地址，从字节的低位到高位操作；在运用中没有使用到的SEG输出口，在对应的BIT地址位写0。

图（2）

键扫描和键扫数据寄存器：

键扫矩阵为8×3bit，如图（3）所示： K1K2K3KS1KS2KS3KS4KS5KS6KS7KS8图（3）

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键扫数据储存地址如下所示，先发读键命令后，开始读取按键数据BYTE1—BYTE4字节，读数据从低位开始输出；芯片K和KS引脚对应的按键按下时，相对应的字节内的 BIT位为1。

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 K3 K2 K1 X K3 K2 K1 X KS1 KS3 KS5 KS7 KS2 KS4 KS6 KS8 BYTE1 BYTE2 BYTE3 BYTE4 图（4） ▲注意：1、TM1638最多可以读4个字节，不允许多读。

2、读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE4读取，不可跨字节读。例如：硬件上的K2与KS8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4个字节的第5BIT位，才可读出数据；

当K1与KS8，K2与KS8，K3与KS8三个按键同时按下时，此时BYTE4所读数据的B4，B5，B6位均为1 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。

指令用来设置显示模式和LED 驱动器的状态。

在STB下降沿后由DIO输入的第一个字节作为一条指令。经过译码，取最高B7、B6两位比特位以区别不同的指令。

指令说明：

B7 0 1 1 B6 1 0 1 指令数据命令设置显示控制命令设置地址命令设置

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）。

数据命令设置

该指令用来设置数据写和读，B1和B0位不允许设置01或11。

MSB LSB

0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1

B5 B4 B3

0 1

0 0

功能

数据读写模式设

置地址增加模式设

置测试模式设置（内

部使用）

说明

写数据到显示寄存器

读键扫数据自动地址增加固定地址普通模式测试模式

无关项，填

0 1

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地址命令设设置 MSB LSB

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B6

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B5 B4B3

0 0 0 0 0 0 B2

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 B1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 B0

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 显示地址

00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 无关项，填

0 0 1 1 1 1 1 1

1 1

该指令用来设置显示寄存器的地址。如果地址设为10H 或更高，数据被忽略，直到有效地址被设定。上电时，地址默认设为00H。

显示控制

MSB LSB B7

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

B5 B4 B3

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

功能说明

设置脉冲宽度为1/16 设置脉冲宽度为2/16 设置脉冲宽度为4/16 设置脉冲宽度为10/16 设置脉冲宽度为11/16 设置脉冲宽度为12/16 设置脉冲宽度为13/16 设置脉冲宽度为14/16

显示关显示开

无关项，填

0 1

消光数量设置

显示开关设置

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串行数据传输格式：读取和接收1个BIT都在时钟的上升沿操作。数据接收（写数据）

CLKDIOSTB数据读取（读数据）

1B02B13B24B3图（5）

5B46B57B68B7

CLKDIOSTB1B02B1````````````8B7B0B1B2B3送读按键命令▲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)。

图（6）

Twait读取按键数据

显示和按键：

显示：

驱动共阴数码管：

1111111

SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG7GRID1SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG7ADPYaBCfgbDcEedFG[LEDgn]GRID1图（7）

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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”。

SEG8 SEG7 SEG6 SEG5 SEG4 SEG3 SEG2 SEG1 0 B7 0 B6 1 B5 1 B4 1 B3 1 B2 1 B1 1 B0 00H 驱动共阳数码管：

GRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GRID71111111SEG1GRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GRID7ADPYaBCfgbDcEedFG[LEDgn]SEG1图（8）

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。

SEG8 SEG7 SEG6 SEG5 SEG4 SEG3 SEG2 SEG1 0 0 0 0 0 0 0 B7 0 0 0 0 0 0 0 B6 0 0 0 0 0 0 0 B5 0 0 0 0 0 0 0 B4 0 0 0 0 0 0 0 B3 0 0 0 0 0 0 0 B2 0 0 0 0 0 0 0 B1 1 1 1 1 1 1 0 B0 00H 02H 04H 06H 08H 0AH 0CH

▲注意：SEG1-10为P管开漏输出，GRID1-8为N管开漏输出，在使用时候，SEG1-10只能接LED的阳极，GRID只能接LED的阴极，不可反接。

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键盘扫描：你可以按照图（9）用示波器观察观察SEG1/KS1和SEG2/KS2的输出波形，SEGN/KSN输出的波形见图（10）。 vccK1K2K3VDDSEG1/KS1SEG2/KS2SEG3/KS3SEG4/KS4SEG5/KS5SEG6/KS6SEG7/KS7SEG8/KS8SEG9SEG10STBCLKDIOGNDGRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GNDGRID7GRID8VDD1接示波器探头接示波器探头1 2接示波器探头接示波器探头2 R11kR21k图（9） IC在键盘扫描的时候SEGN/KSN的波形：

SEG1/KS1SEG2/KS2SEG3/KS3SEGN/KSN Tdisp=500us 图（10） Tdisp和IC工作的振荡频率有关，我司TM1638经过多次完善，振荡频率不完全一致。500US仅仅提供参考，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。

K1K2K3S1S2S6S3S4S5图（11）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

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SGE1/KS1SGE1/KS2SGE1/KS3

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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。 SGE1/KS1SGE2/KS211D1D2S1S2GRID1K1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，

SGE1/KS111D1D2S1S2图（12）

图（13）

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。 SGE1/KS1SGE2/KS211D1D2510510S1S2GRID1GRID2K1K2

图（14）

3、或者串联二极管如图（15）所示。 SGE1/KS1SGE2/KS211D1D2S1S2GRID1K1

GRID1K1

图（15）

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应用时串行数据的传输：地址增加模式

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16BYTE，数据传送完毕才将“STB”置高。

CLKDIOSTBCommand1Command2Command3Data1Data2```````Data nCommand4

Command1: 设置显示模式 Command2: 设置数据命令 Command3: 设置显示地址

Data1～ n: 传输显示数据至Command3地址和后面的地址内（最多16 bytes） Command4: 显示控制命令

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16BYTE数据传送完毕，“STB”置高。

CLKDIOSTBCommand1Command2Command3Data1Command4Data2```````Command5

Command1: 设置显示模式 Command2: 设置数据命令 Command3: 设置显示地址1

Data1: 传输显示数据1至Command3地址内 Command4: 设置显示地址2

Data2: 传输显示数据2至Command4地址内 Command5: 显示控制命令

读按键时序

CLKDIOSTBCommand1Data1Data2Data3Data4

Command1: 设置显示模式 Data1～4:读取按键数据

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LED驱动控制专用电路 TM1638

程序设计流程图采用地址自动加1的程序设计流程图：

开始设置读键数据命令（42H）初始化No读1BTYE内容设置写显存的数据命令，采用地址自动加1（40H）设置起始地址（0C0H）将按键值存放在MCU的寄存器中No传送数据读完4BYTE吗？Yes16BYTE数据传送完毕了？有按键被按下吗？No传显示控制命令设置最高亮度（8FH）Yes按键处理程序结束

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Yes LED驱动控制专用电路 TM1638

采用固定地址的程序设计流程图：开始传显示控制命令设置最高亮度（8FH）初始化设置读键数据命令（42H）No设置写显存的数据命令采用固定地址（44H）读1BTYE内容设置地址（0C0H）将按键值存放在MCU的寄存器中传送1BYTE数据读完4BYTE吗？Yes重新设置地址（0C1H）有按键被按下吗？传送1BYTE数据……传完所有的数据按键处理程序结束

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YesNo LED驱动控制专用电路 TM1638

应用电路： TM1638驱动共阳数码屏硬件电路，如图（16）： LED1DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED2DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED3DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED6DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED5DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED4DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED7DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED8DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED9DPYaabcfbgdeecdfdpgdpLED10DPYaabcfbgdeecdfdpgdpGR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG1GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG6GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG7GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG10GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG2GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG5GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG8GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG3GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG4GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG9KS1S1KS2S2KS3S3KS4S4KS5S5KS6S6KS7S7KS8S8K1S9S17S10S18S11S19S12S20S13S21S14S22S15S23S16K2S24K3R1R210K10KR310KSTBCLKDIOVCCVCCVCCK1K2K3VDDSEG1SEG1/KS1SEG2SEG2/KS2SEG3SEG3/KS3SEG4SEG4/KS4SEG5SEG5/KS5SEG6SEG6/KS6SEG7SEG7/KS7SEG8SEG8/KS8SEG9SEG9SEG10SEG10TM1638STBCLKDIOGNDGRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GNDGRID7GRID8VDDC3GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8104C5100μFC4104C2C1104104

注：滤波电容与芯片VDD，GND之间的回路尽量短

图（16）

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TM1638驱动共阴数码屏硬件电路，如图（17）： DVDVCDMP3PBCabcde fgh12345678dtsDDDGR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8SG1SG2SG3SG4SG5SG6SG7SG8R3VCCK1K2K310KK1K2K3VDDSG1SEG1/KS1SG2SEG2/KS2SG3SEG3/KS3SG4SEG4/KS4SG5SEG5/KS5SG6SEG6/KS6SG7SEG7/KS7SG8SEG8/KS8SG9SEG9SG10SEG10TM1638STBCLKDIOGNDGRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GNDGRID7GRID8VDDVCCR210KR110KC3101STBCLKDIOC1100uFC2104VCC注:滤波电容与芯片VDD,GND之间回路尽量短.GR1GR2GR3GR4GR5GR6GR7GR8C5101C4101▲注意： 1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近TM1638芯片放置，加强滤波效果。

2、连接在DIO、CLK、STB通讯口上三个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TM1638供电应选用5V。

电气参数：

极限参数（Ta = 25℃, Vss = 0 V）

参数

逻辑电源电压逻辑输入电压 LED Seg 驱动输出电流 LED Grid 驱动输出电流

功率损耗工作温度储存温度

SG1S2S3S25SG2S5S6S26SG3S8S9S27SG4S11S12S28SG5S14S15S29图（17） SG6S17S18S30SG7S20S21S31SG8S23S24S32K1K2K3

符号

VDD VI1 IO1 IO2 PD Topt Tstg

范围

-0.5 ～+7.0 -0.5 ～ VDD + 0.5

-50 +200 400 -40 ～ +80 -65 ～+150

单位

V V mA mA mW ℃ ℃

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正常工作范围（Ta = -20 ～ +70℃，Vss = 0 V）参数

逻辑电源电压高电平输入电压

符号

VDD VIH

最小

0.7 VDD

典型

5 -

最大

VDD

单位

V V

测试条件

- -

低电平输入电压 VIL 0 -

0.3 VDD

V -

电气特性（Ta = -20 ～ +70℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V， Vss = 0 V

参数

符号

Ioh1

高电平输出电流

Ioh2

-20

-30

-50

Seg1~Seg11， Vo = vdd-3V Grid1~Grid6 Vo=0.3V VO = 0.4V，dout VO = VDD – 3V， Seg1～Seg11

K1~K3 VI = VDD / VSS CLK，DIN，STB CLK，DIN，STB CLK，DIN，STB 无负载，显示关

最小

-20

典型

-25

最大

-40

单位

测试条件

Seg1~Seg11， Vo = vdd-2V

低电平输出电流 IOL1 80 140 - mA

低电平输出电流高电平输出电流容许

量

输出下拉电阻输入电流高电平输入电压低电平输入电压

滞后电压动态电流损耗 Idout 4 - - mA

Itolsg - - 5 %

RL II VIH VIL VH IDDdyn

- 0.7 VDD - - -

10 - - - 0.35 -

±1 0.3 VDD - 5

KΩ μA V V V mA

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开关特性（Ta = -20 ～ +70℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V）参数

振荡频率

符号

fosc tPLZ

最小

- -

典型

500 -

最大

- 300

单位

KHz ns

测试条件

R = 16.5 KΩ CLK → DOUT

传输延迟时间

tPZL

100

CL = 15pF, RL = 10K Ω

TTZH 1 - - 2 μs

CL = 300p F

Seg1～Seg11

上升时间

TTZH 2

0.5

μs

Grid1～Grid4 Seg12/Grid7～ Seg14/Grid5

下降时间 TTHZ - - 120 μs CL = 300pF，Segn， Gridn

最大时钟频率输入电容

Fmax CI

1 -

- -

- 15

MHz pF

占空比50%

时序特性（Ta = -20 ～ +70℃，VDD = 4.5 ～ 5.5 V）

参数

时钟脉冲宽度选通脉冲宽度数据建立时间数据保持时间 CLK →STB 时间

等待时间

符号

PWCLK PWSTB tSETUP tHOLD tCLK STB tWAIT

最小

400 1 100 100 1 1

典型

- - - - - -

最大

- - - - - -

单位

ns μs ns ns μs μs

测试条件

- - - -

CLK↑→STB↑ CLK↑→CLK↓

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时序波形图：

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封装尺寸

 All specs and applications shown above subject to change without prior notice.

(以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正，恕不另行通知。)

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修订历史版本 V1.0 V1.1 Ver1.2 发行日期 2011-01-13 2011-07-11 2012-08-13 修订简介试用版修订版修订版

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